石油煉制常減壓裝置節(jié)能探析

周曉軍

（中海油氣（泰州）石化有限公司，江蘇泰州 225300）

石油煉制常減壓裝置節(jié)能探析

周曉軍

（中海油氣（泰州）石化有限公司，江蘇泰州 225300）

文章匯總了“十一五”期間針對降低常減壓裝置主要耗能工質(zhì)而采用的各種節(jié)省燃料油、蒸汽和電力的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用實例，闡述了各項節(jié)能技術(shù)的機理和實施效果，進一步佐證了節(jié)能技術(shù)的良好運用對降低常減壓裝置能耗的助推作用。

節(jié)能技術(shù)；節(jié)省燃料油；蒸汽；電力；降低能耗

“十一五”期間我公司在中國海洋石油總公司及油氣開發(fā)利用公司的領(lǐng)導(dǎo)下，認真落實科學(xué)發(fā)展觀，貫徹節(jié)能減排、科學(xué)發(fā)展的理念，在現(xiàn)有150萬噸/年常減壓裝置上不斷采用節(jié)能技術(shù)，挖掘裝置節(jié)能潛力，大大降低了常減壓裝置能耗，取得了良好的節(jié)能減排效果。下面列舉了我公司常減壓裝置在節(jié)省燃料油、蒸汽和電力方面幾個成功的節(jié)能案例。

1 降低燃料油消耗的實例

我公司常減壓裝置的能耗構(gòu)成中燃料油約占65%，因此降低燃料油消耗是降低裝置能耗的重中之重。圍繞加熱爐降低燃料油消耗，我公司加熱爐輻射段采用在線清灰，對流段和空氣預(yù)熱器采用激波吹灰，停車期間采用化學(xué)清灰等節(jié)能技術(shù)，及時消除加熱爐管結(jié)灰?guī)淼募訜釥t傳熱效果降低的現(xiàn)象，降低了燃料油消耗。

1.1 在線清灰技術(shù)

采用CH-2化學(xué)藥劑，用2-4kg/cm2工業(yè)風(fēng)，負壓吸入。由于CH-2化學(xué)藥劑在高溫、催化劑的作用下分解為堿性氧化物、氮氣及氧氣等，促使燃料燃燒完全，減少一氧化碳、硫及固體碳的生成。同時，堿性氧化物與煙氣中的酸性氣體反應(yīng)，生成質(zhì)脆且無粘性的無機鹽，阻止酸性氣體被吸附到受熱面上而腐蝕設(shè)備。融熔的硝酸鹽具有清除硬質(zhì)灰垢的作用，硝酸鹽分解產(chǎn)生的亞硝酸鹽還對受熱面起到鈍化作用，使設(shè)備受熱面和煙道等經(jīng)常保持良好的狀態(tài)。一次在線清灰后，在同等處理量下可降低加熱爐爐膛溫度120℃-140℃。根據(jù)加熱爐熱負荷，清灰劑一次使用量為10噸（2萬元/噸），其中常壓加熱爐使用6噸，減壓加熱爐使用4噸，使用成本一次為20萬元。而在相同爐膛溫度下，可多加工10t/h，3個月共可多加工原油21600噸，按噸原油收益109元計算，可多收益235.44萬元?？梢?，以3個月使用一次清灰劑估算，僅多加工原油一項就可增加效益235.44-20＝215.44萬元。另外，在爐膛達同等溫度的情況下，由于爐管清除了灰垢，可減少燃料油用量，降低裝置的能耗和成本。

1.2 激波吹灰技術(shù)

我公司常減壓裝置加熱爐燃料油為重質(zhì)燃料油，而重質(zhì)燃料油含雜質(zhì)、灰分，易在加熱爐對流段形成積灰，增加熱阻，影響加熱爐熱效率。原設(shè)計采用的聲波吹灰器達不到預(yù)期效果，加熱爐對流段積灰較為嚴重，實際運行中需要人工不定期對對流段進行蒸汽吹掃，既浪費了蒸汽，又受對流段人孔位置限制，只能清除有限的幾層爐管，覆蓋率低，不能完全達到效果。而激波吹灰由于吹灰的能量大，對于重質(zhì)燃料油燃燒產(chǎn)生的粘性灰吹灰效果好。它利用乙炔和空氣混合爆燃，產(chǎn)生強烈的瞬時高壓壓縮波，以沖擊波的形式震蕩、撞擊和沖刷受熱面管束，使其表面積灰、沉積硬塊破碎脫落。激波吹灰器每隔3-7天運行一次，每次吹灰器運行時間30-60分鐘，可手動和自動運行，并在常壓加熱爐、減壓加熱爐、水熱媒以及減粘加熱爐分布激波吹灰器，吹灰覆蓋率達95%以上。

1.3 化學(xué)清灰

加熱爐停車檢修時可以對加熱爐對流段爐管進行清洗，而通常采用的干冰清洗存在對釘頭管清理不徹底的現(xiàn)象。2010年我公司常減壓裝置大修期間采用了化學(xué)清灰，采用預(yù)清洗和清洗、沖洗相結(jié)合的清洗方式。預(yù)清洗將滲透劑和潤濕劑通過加藥泵和專用噴頭噴淋到設(shè)備的表面，使預(yù)清洗藥劑逐步潤濕污垢的表面，滲透到污垢內(nèi)部，從而使污垢疏松和易于溶解。專用噴頭見圖1。清洗的工藝流程如圖2所示。

清洗是在對設(shè)備進行預(yù)清洗后，使用清洗藥劑對設(shè)備進行噴淋，利用清洗藥劑的分散、乳化性能，使污垢分散、溶解在清洗液中并隨之流出，從而達到清除污垢的目的。

沖洗是將剝離劑通過自動計量加藥設(shè)備和專用噴頭噴淋到設(shè)備的表面，利用剝離劑的剝離作用將設(shè)備表面殘留的污垢剝離、沖洗干凈，進一步提高清洗效果。

通過此次化學(xué)清洗，徹底清除了加熱爐對流段結(jié)灰，提高了加熱爐熱效率。清洗效果對比見圖3、圖4。

1.4 使用LGH強化傳熱型燃燒器[1]

公司在2009年、2010年陸續(xù)在減壓加熱爐、常壓加熱爐更換LGH強化傳熱型燃燒器。該燃燒器為國家專利產(chǎn)品，能在相同的熱負荷下，降低爐膛溫度，降低排煙溫度；在相同的爐膛溫度下，提高加熱爐熱負荷，相對減少表面散熱損失，是一種既強化燃燒又強化傳熱、節(jié)約動力又節(jié)約燃料的燃燒器。

加熱爐使用新舊燃燒器的對比：使用舊燃燒器火苗高而散，爐膛溫度上升較快，而在使用節(jié)能燃燒器后，火焰短而有力，爐膛溫度略有下降（見圖5、圖6）。使用節(jié)能燃燒器前后的燃料油耗用量對比見表1。

表1 使用節(jié)能燃燒器前后燃料油單耗對比表

常、減爐更換LGH強化傳熱型節(jié)能燃燒器在燃料油裝置開車投運后達到預(yù)期目的，提高了熱負荷和熱效率，在相同的處理量下，自用燃料油單耗可下降1kg/t，燃燒器的霧化蒸汽公稱消耗量為0.3kg/kg，即蒸汽消耗量可減少0.3kg/t，有明顯的節(jié)能效果。

1.5 夾點技術(shù)[2]優(yōu)化換熱流程

我公司常減壓裝置原設(shè)計中，對全局能量系統(tǒng)優(yōu)化及換熱流程柔性考慮不夠，換熱網(wǎng)絡(luò)對多原油品種、多產(chǎn)品方案的適應(yīng)性較差，特別是原油三段換熱負荷分配控制方面存在明顯不足，極大制約了裝置能量利用效率的提高。2010年通過請中山大學(xué)專家對多方案進行換熱網(wǎng)絡(luò)模擬分析和數(shù)據(jù)核算，最終形成公司換熱流程系統(tǒng)優(yōu)化改造方案，使得裝置用能在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下進一步優(yōu)化，改善了裝置操作彈性，提高了原油換熱終溫，實現(xiàn)了全局的能量綜合利用優(yōu)化，有效降低了裝置綜合能耗。包括將自產(chǎn)蒸汽發(fā)熱量（常二線、減二線、減渣油）全部或部分用于提高換熱終溫，降低燃料油用量；在自產(chǎn)蒸汽流程調(diào)整的同時調(diào)整一次換熱，提高一次換熱溫度，提高電脫鹽系統(tǒng)運行效果；減四線增加一組原油換熱，熱量利用的同時降低外送溫度；部分中段回流流程加以調(diào)整。

換熱流程優(yōu)化后取得明顯的節(jié)能效果：原油進裝置溫度55℃，在170t/h處理量下，通過流程優(yōu)化改造，原油進脫鹽罐溫度提高了15℃，由原來的124℃上升到139℃；脫后原油進閃蒸塔溫度提高了9℃，由原來的 190℃上升到199℃；原油換熱終溫提高了13℃，由295℃提高到308℃。一次換熱溫度的上升有效提高了電脫鹽系統(tǒng)運行效果。由于原油進閃蒸塔溫度提高了9℃，減少了閃底油的出量，使得原油中的輕組分盡可能在閃蒸塔汽化，同時提高閃底油換熱終溫，減少常壓爐加熱負荷，有效地增加熱量回收，從而降低裝置能耗。

表2 優(yōu)化前后原油換熱三段溫度對比表

經(jīng)測算，此次改造可降低加熱爐熱負荷約191.3×104kcal/h，如加熱爐效率按照89%計算，則可節(jié)省燃料油214.9kg/h，折裝置能耗約1.26kgEo/t原油，同時減少蒸汽用量約64.5kg/h，折裝置能耗約0.03kgEo/t原油，最終可降低裝置能耗 1.29kgEo/t。

2 水環(huán)泵機械抽真空降低蒸汽消耗

我公司常減壓裝置減壓抽真空系統(tǒng)原采用一級增壓，二、三級蒸汽抽真空，蒸汽用量較大，占裝置用汽量的50%以上。由于蒸汽噴射器是兩股流體（蒸汽與被抽氣體）混合進行能量交換而工作，在混合過程中有較大的能量損失，因此效率低。而機械抽真空技術(shù)所用設(shè)備為水環(huán)真空泵，屬于容積式泵，在不同壓力下吸入的體積數(shù)基本一致，即在壓力高時吸入的質(zhì)量多，因此在低真空時效率較高。為降低裝置蒸汽消耗，2010年12月我公司對減壓抽真空系統(tǒng)進行改造，采用混合抽真空，即利用水環(huán)真空泵代替最后一級蒸汽噴射器。

2011年3 月水環(huán)真空泵投用后，原來的三級蒸汽抽真空系統(tǒng)完全停用，真空度在-98.5-99kPa之間，完全能夠達到減頂抽空的技術(shù)要求，同時每小時可以節(jié)約1.5噸1.0MPa蒸汽，大大降低了蒸汽消耗，機組運行平穩(wěn)，無振動，噪聲低。

水環(huán)真空泵增加1臺55kWh的電機，但極大減少了抽真空系統(tǒng)的蒸汽消耗。經(jīng)測算使用水環(huán)真空泵后可降低裝置能耗0.587kg標油/t。

表3 改造前后抽真空系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)對比表

3 水輪機技術(shù)降低裝置電耗

傳統(tǒng)的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)采用風(fēng)機驅(qū)動，雖采用變頻電機，但仍消耗大量的電力，而水輪機可以利用循環(huán)水的回水壓力驅(qū)動水輪機帶動風(fēng)機，取消了電機，減少了電耗。高效率水輪機把循環(huán)水進入布水器時直接釋放而浪費的能量收集利用，驅(qū)動風(fēng)機，省去原來的為風(fēng)機提供動力的電機，達到節(jié)能目的，是“系統(tǒng)能量的二次利用或回收”。因此將循環(huán)水風(fēng)機改水力驅(qū)動可以實現(xiàn)裝置能耗的下降和大大降低生產(chǎn)運行成本。2010年4月我公司通過對循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中1臺1500m3/h冷卻塔實施改造，對上塔水管進行調(diào)整，使循環(huán)水在經(jīng)過水輪機以后再流入布水系統(tǒng)進行布水。該項目4月底完成，5月1日投用。經(jīng)過6個月的運行，循環(huán)水場電力單耗從2009年平均1.71kWh/t下降至目前的1.4kWh/t，裝置電力單耗從2009年的6.01kWh/t下降至5.14kWh/t。經(jīng)過夏季循環(huán)水用電高峰期的運行，循環(huán)水進出口溫差保持在5度以上，循環(huán)水系統(tǒng)運行正常，節(jié)電效果明顯。

通過對2009年1-12月裝置電力單耗進行統(tǒng)計，可以看出其節(jié)電效果（見圖7）。

圖7 裝置電力單耗曲線對比

4 結(jié)論

“十一五”期間我公司通過對常減壓裝置各種能源介質(zhì)的技術(shù)挖潛，采用降低蒸汽、自用燃料油、電能等節(jié)能新技術(shù)，使常減壓裝置能耗逐年下降，目前我公司常減壓裝置能耗為10.40Kg標油/噸，完全達到石油煉制行業(yè)清潔生產(chǎn)二級標準，在油氣開發(fā)利用系統(tǒng)內(nèi)同類裝置中處于先進行列?；仡櫋笆晃濉比〉玫墓?jié)能減排成果，可以深刻了解到節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用所發(fā)揮的節(jié)能效果。

“十二五”節(jié)能減排任重而道遠，隨著節(jié)能空間的日益縮小，企業(yè)單純依靠管理節(jié)能已很難實現(xiàn)節(jié)能質(zhì)的飛躍，只有依靠節(jié)能新技術(shù)才能實現(xiàn)節(jié)能減排新突破，因此成功應(yīng)用各種節(jié)能技術(shù)應(yīng)該是今后降低常減壓裝置能耗的必由之路。

[1]錢家麟.管式加熱爐[M].北京:中國石化出版社出版社,2003.[2]張錫鵬.煉油工藝學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1989.

Oil Refining often Pressure-relief Device Energy-saving Probing

ZHOU Xiao-jun
（CNOOC GAS（Taizhou）Petrochemical Co.,Ltd.,Taizhou Jiangsu 225300,China）

This paper summarizes during the"eleventh five-year plan"for reducing the pressure-relief devices often adopted by an intermittent energy mainly various save fuel oil,steam and power of energy-saving technology application examples,this paper expounds the mechanism and the energy saving technology,further illustrates the implementation effect of energy-saving technology to reduce often use good pressure-relief devices.

energy-saving technology;save fuel oil;steam;power;reduce energy consumption

C975

B

1671-0142（2011）03-0105-04

周曉軍（1969-），女，江蘇泰州人，工程師.

（責(zé)任編輯李冠楠）