聚酯裝置熱煤爐節(jié)能攻關

蔣 云

（中國石化儀征化纖股份有限公司生產(chǎn)技術部，江蘇儀征 211900）

聚酯裝置熱煤爐節(jié)能攻關

蔣 云

（中國石化儀征化纖股份有限公司生產(chǎn)技術部，江蘇儀征 211900）

總結了近年來儀化公司熱煤爐節(jié)油工作卓有成效的攻關情況，統(tǒng)計核算了某裝置改5臺爐運行方式為4臺爐運行的節(jié)能效果；專門論證了天然氣折標油系數(shù)取值不合適問題及其對節(jié)能降耗的影響；提出了新階段熱煤爐管理工作關注的要點，對臥式爐及S3小爐子改造方案進行了思考。

熱煤爐 攻關 節(jié)能 天然氣折標系數(shù)

聚酯裝置熱媒爐是聚酯合成的供熱設備，熱媒爐熱效率低下會造成燃料消耗過高增加產(chǎn)品成本。2007年以前中國石化儀征化纖股份有限公司（下稱儀化公司）熱媒爐運行不穩(wěn)定，熱效率較低、油耗較高。改用天然氣后爐膛基本不積灰，解決了燒油時積灰嚴重熱效率快速降低的問題。另一方面針對儀化熱媒爐的爐型設計，專業(yè)熱媒爐設計生產(chǎn)企業(yè)提出了改造空預器降低排煙溫度為主的技術改造方案。通過技術上加大改造力度，管理上加強運行監(jiān)控和規(guī)范作業(yè)，儀化公司熱媒爐熱效率逐年上升，燃料消耗逐年下降，某生產(chǎn)中心熱媒爐平均熱效率由2007年的86.6%上升到2009年的89.88%，上升了3.28%，燃料單耗下降了4.37 kg標油／t PET。

1 節(jié)能措施及途徑

1.1 熱媒爐改造

改造前，儀化公司熱媒爐熱效率低、燃料消耗高，且其爐管積灰嚴重，運行周期短。與此同時，還有熱媒爐故障多、有時煙囪冒黑煙污染環(huán)境等問題。改造陸續(xù)從空預器、聚酯裝置廢水汽提項目等方面入手。

1.1.1 熱煤爐空預器改造

根據(jù)反平衡熱效率計算公式，熱媒爐排煙溫度每下降15～20℃熱效率上升1%。專業(yè)機構為此設計了變一級換熱為兩級換熱、其中一級為搪瓷管的空預器改造方案，增加了換熱面積，通過強化空氣預熱器換熱來降低排煙溫度，但排煙溫度降低后要嚴格預防煙氣結露引起空預器腐蝕，所以一級空預器必須采用搪瓷管來預防腐蝕。為了防止搪瓷管缺陷造成腐蝕穿孔，搪瓷管空預器運輸安裝時須輕裝輕卸，運行時不能超過允許最低排煙溫度尤其是熱媒爐清灰后投運初期，清灰作業(yè)時要防止磕碰搪瓷管。

空預器改造清灰后，該公司熱媒爐煙氣溫度平均降低了125.5℃，扣除清灰因素，空預器改造后熱效率提高了4.19%，燃料節(jié)能率均達到了4%。

1.1.2 聚酯裝置廢水汽提項目

聚酯裝置廢水COD較高，含有乙醛等環(huán)境污染物質。如果將其中易揮發(fā)的乙醛成分分離出來，引至熱媒爐進行助燃，既可大大降低廢水COD，又可以節(jié)省熱媒爐燃料。改造投運后，經(jīng)過統(tǒng)計廢水汽提項目可以節(jié)能60～70 kg標油／h。

1.2 5臺爐運行調整為4臺運行嘗試

2010年，該公司某裝置熱媒站進行了減爐節(jié)能嘗試，減爐運行嘗試時對5＃爐采取了停爐停泵低流量循環(huán)熱備的方式，希望通過減少電耗和可能減少的燃料消耗達到節(jié)能的目的。

1.3 燃料變更

因中石化節(jié)約原油資源熱媒爐燃料改用重油的要求，該公司原用燃料油由原油改為重油，由于重油不完全燃燒和雜質比例更高，燃油品質較差且不穩(wěn)定，霧化狀態(tài)不好，燃燒狀況變差，導致熱媒爐爐管和空預器積灰嚴重，熱效率快速降低。

2010年開始儀化公司熱媒爐開始使用清潔能源天然氣，由于使用天然氣基本不積灰，因此該公司安排對熱媒爐進行了一次全面的清灰，并對所有腐蝕漏風的搪瓷管小空預器進行了更換。共完成18臺熱媒爐的清灰工作。清灰后，煙氣溫度平均降低了90.7℃，排煙溫度平均下降了42.8℃，推算熱效率約可以提高2.5%，熱媒爐運行情況達到歷史最好水平，儀化公司熱媒爐平均熱效率為93.2%。

2 結果與討論

2.1 臥式爐及S3兩臺小爐子的改造設想

臥式爐及S3的兩臺小爐子熱效率偏低，已經(jīng)無法滿足該公司節(jié)能降耗的要求和中石化對有機熱載體爐熱效率的規(guī)定。

意大利臥式爐空預器設計為內(nèi)置式，在空氣預熱和空預器保溫效果上有一定優(yōu)勢，既然空預器改造的目的是降低最終排煙溫度，只要新增的附加空預器能將排煙溫度降到設計值，改造方案都是可行的，因此保留原空預器的方案既降低排煙溫度提高了熱效率，又利用了原設計在空氣預熱和空預器保溫效果上的優(yōu)勢。排煙溫度降低后需要防止露點腐蝕，新增空預器采用搪瓷管。

S3熱媒爐由于用熱負荷低，一用一備，不需要兩臺爐同時運行，因此兩臺爐可以共用空預器。但設計共用空預器時，要設計備用爐點爐試運行需要的旁路，即煙氣直排大氣、空氣不經(jīng)預熱，以及各個空預器的旁路以備空預器的維修，最終需要的管路投資比兩套空預器方案增加不多，但增加了切換操作，需要培訓到位。空預器也需要設計成一大一?。ㄌ麓晒埽┑男问?。

2.2 某裝置5臺爐運行為4臺運行節(jié)能嘗試的統(tǒng)計核算

熱媒爐減爐運行的節(jié)能情況可以通過統(tǒng)計核算和理論計算求得，統(tǒng)計核算使用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，更接近于實際能耗，但可能受氣溫和下雨等天氣影響而有所誤差。理論計算可以避免天氣影響，但計算模型的局限性可能導致計算結果誤差較大。筆者選擇了統(tǒng)計核算。核算思路如下：

7月份某裝置熱媒站4臺爐運行時，對5＃爐采取了停爐停泵低流量熱備的方式，即4臺爐運行比5臺爐運行只有燃料消耗和電力消耗的變化，其他能源介質的消耗量不變。統(tǒng)計、計算出燃料消耗和電力消耗的差值即減爐節(jié)能值，再以總的燃料消耗為基數(shù)計算節(jié)能率，即減爐節(jié)能折合節(jié)約了多少燃料，以此評價節(jié)能效果是否顯著。

2.2.1 數(shù)據(jù)準備

能耗對比核算時4臺爐運行選取了該裝置生產(chǎn)穩(wěn)定的7月13～25日時間段，期間該裝置各單元負荷分布如表1所示。

表1 7月13～25日某裝置生產(chǎn)負荷分布情況

5臺爐運行選取了相同負荷及負荷分布且生產(chǎn)穩(wěn)定的4月10～20日時間段。

截取7月13～25日及4月10～20日兩個時間段的某裝置熱媒運行臺賬數(shù)據(jù)，分別對每臺爐的天然氣流量作波動圖，發(fā)現(xiàn)兩個時間段流量穩(wěn)定即熱媒爐負荷穩(wěn)定，比較適合統(tǒng)計核算。

7月13～25日4臺爐運行時，某裝置對5＃爐采取了停爐停泵低流量熱備的方式，5＃爐熱媒循環(huán)泵電機額定功率為185 kW。

天然氣折標油系數(shù)為0.93 kg標油／Nm3，電折標油系數(shù)為2.6 kg標油／kWh。

2.2.2 減爐前后能耗對比核算

對兩個時間段每臺爐的每天10：00抄表天然氣流量進行平均，結果如表2、3所示。

表2 減爐運行前后各爐負荷分布／Nm3·h－1

表3 天然氣消耗及停泵節(jié)電折合標油計算

由表2、3數(shù)據(jù)計算減爐節(jié)能情況：

4臺爐運行比5臺爐運行節(jié)氣（3285.18-3264.44）＝20.74 kg標油／h，節(jié)電48.1 kg標油／h，總共節(jié)能（20.74＋48.1）＝68.84 kg標油／h，占5臺爐運行燃料消耗的比例為100×501.74／3285.18＝15.27%。

統(tǒng)計核算顯示某裝置5臺爐運行為4臺運行節(jié)能約15%，但由于7月份氣溫比4月份高，正常燃料消耗比4月份氣溫低時要低一點，計算2009年該裝置7月份燃料消耗相比4月份減少幅度為7.19%，扣除氣溫影響某裝置5臺爐運行為4臺運行節(jié)能8.08%。

2.3 使用天然氣對熱媒爐運行的影響

使用天然氣簡化了熱媒爐操作、減少了設備故障、提高了熱效率，但改燒天然氣后燃料消耗不降反升。

2.3.1 以某裝置為例計算改燒天然氣后燃料消耗變化

儀化現(xiàn)行天然氣折標油系數(shù)按照行業(yè)標準取值為0.93 kg／Nm3，而儀化使用的中石油天然氣的實際熱值僅為約8 500 kcal／Nm3，因此天然氣折標油系數(shù)實際是偏高的，對裝置的綜合能耗影響較大。以某裝置為例對比說明如下。

由于裝置檢修和儀化公司經(jīng)營性停車，2008年10月和2010年5月某生產(chǎn)中心本部均只有某裝置處于運行狀態(tài)，兩個月裝置的綜合能耗對比如表4所示。

表4 某裝置燃油和燃氣綜合能耗對比

2010年5月該裝置高負荷運行，但是能耗并沒有得到顯著攤薄。裝置負荷提升8.0%，綜合能耗僅下降1.2%。這其中燃料消耗的影響最大，如表5所示。

表5 某裝置負荷提升對各耗能工質消耗的影響

試以貼近實際熱值的折標油系數(shù)0.86 kg／Nm3測算，則2010年5月裝置的燃料消耗和綜合能耗遠低于2008年10月，這才真正體現(xiàn)出了裝置高負荷和燃氣高效率的優(yōu)勢，如表6所示。

表6 天然氣折標油系數(shù)取值對燃料消耗和綜合能耗的影響

從表6可以看出，天然氣折標油系數(shù)對某裝置綜合能耗的影響達到了4.5 kg標油／t，影響幅度達到3.7%。

2.3.2 論證供應儀化的天然氣折標油系數(shù)取值的不合適

針對天然氣折標系數(shù)問題，利用網(wǎng)絡查詢發(fā)現(xiàn)，天然氣折標油系數(shù)有的取值0.93，也有的取值0.85，兩種取值情況都比較多，但是均沒有國家權威部門機構的直接文件規(guī)定或國家權威部門的取值范例，通過廣泛查找確認，在GB／T 2589-2008《綜合能耗計算通則》附錄A中找到間接的、比較權威的取值方法：各種能源折標準煤參考系數(shù)表。在遼寧地方標準DB21／1618-2008也找到了相同的佐證。

表7 各種能源折標準煤參考系數(shù)〔3－4〕

計算折標油系數(shù)：標油熱值為10Mcal／kg，結果為表8所示。

表8 天然氣折標油參考系數(shù)

根據(jù)中國石油天然氣西氣東輸管道分公司天然氣氣質分析報告（2010年2月25日至26日青山分輸清管站取樣分析）高位發(fā)熱量為38.652 54 MJ／m3即9 243.5 kcal／m3，高位發(fā)熱量也達不到9 300 kcal／m3，一般來說高位、低位發(fā)熱量相差10%，高位發(fā)熱量為9 243.5 kcal／m3時低位發(fā)熱量應該為8 400 kcal／m3左右，不到氣田天然氣的低位發(fā)熱量8 500 kcal／m3。查詢得知，西氣東輸項目氣源主要為塔里木盆地克拉2氣田、牙哈凝析氣田、桑南凝析氣田、吉拉克凝析氣田。由此有理由懷疑供應儀化公司的天然氣應該為氣田天然氣，折標油系數(shù)取值應該為0.85 kg／m3。

2.3.3 天然氣折標油系數(shù)準確取值對節(jié)能降耗的影響

表面上看，天然氣的價格是確定的，折標油系數(shù)高低并不直接影響企業(yè)效益，但是在節(jié)能降耗已成為世界主流和國家政策的今天，對與世界共經(jīng)緯的儀化乃至中石化，天然氣折標油系數(shù)高低造成的較大能耗差異影響的絕不僅僅只是簡單的經(jīng)濟效益。因此，在節(jié)能降耗工作中，應客觀、真實、準確地進行能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)的總結和評價。

3 結 論

a）通過空預器改造，增加換熱面積降低煙氣溫度，大幅度地提高了熱煤爐的熱效率，降低了燃油消耗。

b）某裝置變5臺爐全部運行方式為4臺爐運行的嘗試，各項節(jié)能比照燃料消耗共節(jié)約8%，節(jié)能效果顯著。

c）使用清潔能源天然氣基本不積灰，可以保持熱媒爐熱效率長周期高水平運行，不含硫煙氣腐蝕性大大減輕降低了設備故障率。

d）天然氣折標油系數(shù)應該為0.85 kg／m3，原折標系數(shù)0.93 kg／m3虛高了產(chǎn)品能耗，減弱了儀化公司為節(jié)能降耗所作的社會效益和責任。

e）在攻關取得階段性成果后和燃料油改氣的新形勢下，仍然需要通過空預器改造等技術改進和提高與熱效率計算相關的儀表管理類別等強化管理來不斷做好熱煤爐的提效節(jié)油工作。

［1］ 胡秀蓮等綜合能耗計算通則GB／T 2589-2008，中華人民共和國國家標準

［2］ 王德海等.水泥單位產(chǎn)品能耗限額及計算方法DB21／1618-2008，遼寧省地方標準

Energy conservation brainstorm for annealing oven of polyester

Jiang Yun

（Sinopec Yizheng Chemical Fibre Company Limited，Yizheng Jiangsu 211900，China）

Summarized the energy conservation brainstorm behavior for annealing oven in recent years，statistic the energy conservation behavior of fore ovens running instead of five ovens running at some plant.specially demonstrated that the standard oil coefficient of the NG in use is unseemliness，and its effect to energy conservation and emission reduction.Put forward the main points of the annealing oven management in the new stage，and discussed how to reconstruct horizontal oven and minor oven in S3 plant.

annealing oven；brainstorm；energy conservation；NG standard coefficient

TQ340.635.8

：B

：1006-334X（2011）02-0048-04

2011-05-31

蔣云（1972-），江蘇鹽城人，工程師，現(xiàn)從事聚酯專業(yè)技術管理工作。