忠縣天然氣凈化廠的節(jié)能措施介紹

高進 李顯良 張偉 余若文

（中國石油西南油氣田公司重慶天然氣凈化總廠忠縣分廠，重慶 404307）

忠縣天然氣凈化廠的節(jié)能措施介紹

高進 李顯良 張偉 余若文

（中國石油西南油氣田公司重慶天然氣凈化總廠忠縣分廠，重慶 404307）

為確保節(jié)能考核指標(biāo)的順利完成，中國石油西南油氣田公司重慶天然氣凈化總廠忠縣分廠自建成投產(chǎn)以來，在確保裝置平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)上，分析用能消耗現(xiàn)狀，尋找節(jié)能途徑并加強節(jié)能管理，對其通過優(yōu)化操作、優(yōu)化工藝流程、對轉(zhuǎn)動設(shè)備增設(shè)變頻器控制和進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造等技術(shù)措施積極開展節(jié)能工作以及取得的節(jié)能效果進行了詳細(xì)地介紹。

天然氣凈化廠 節(jié)能措施 工藝流程優(yōu)化 增設(shè)變頻控制 內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造

0 引言

中國石油西南油氣田公司重慶天然氣凈化總廠忠縣分廠（以下簡稱“分廠”）自建成投產(chǎn)以來，在確保裝置平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)上，加強節(jié)能管理，分析用能消耗現(xiàn)狀，尋找節(jié)能途徑，通過優(yōu)化操作、優(yōu)化工藝流程、對轉(zhuǎn)動設(shè)備增設(shè)變頻器控制和進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造等技術(shù)措施積極開展節(jié)能工作，以確保分廠節(jié)能考核指標(biāo)的順利完成。筆者擬就分廠的節(jié)能措施作一詳細(xì)介紹。

1 分廠基本情況

分廠于2005年5月20日建成投產(chǎn)，天然氣處理量為2×300×104Nm3/d。其中天然氣凈化裝置及硫磺回收裝置各2套，公用工程裝置1套，包括過濾分離裝置、脫硫脫水裝置、硫磺回收成型裝置、污水處理裝置、火炬及放空系統(tǒng)、新鮮水系統(tǒng)、鍋爐及鍋爐給水裝置、循環(huán)冷卻水裝置、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、消防系統(tǒng)。分廠在生產(chǎn)過程中需消耗大量的水、燃料氣和電能，表1為分廠近幾年的能耗統(tǒng)計表。

2 節(jié)能措施

表1 分廠近幾年的能耗統(tǒng)計表

分廠作為重慶忠縣重點用能大戶，自投產(chǎn)以來，在確保裝置平穩(wěn)運行的基礎(chǔ)上，按照合理用能的原則，加強節(jié)能管理，分析用能消耗現(xiàn)狀，尋找節(jié)能途徑，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，從生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)積極開展節(jié)能工作，降低消耗、減少損失和污染物排放，有效、合理地利用能源，保護環(huán)境。以下從4個方面詳細(xì)介紹分廠采取的節(jié)能措施，節(jié)能效果均系裝置

在滿負(fù)荷生產(chǎn)條件下取得的。

2.1 優(yōu)化操作

工藝操作是天然氣凈化廠日常生產(chǎn)管理中的一項重要活動，操作人員應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)裝置的工藝參數(shù)、工況條件、實際運行情況出現(xiàn)的變化及時作出相應(yīng)的操作調(diào)整，優(yōu)化裝置各項運行參數(shù)，確保裝置始終處于最佳運行狀態(tài)，從而降低裝置的運行能耗。以下是分廠通過優(yōu)化操作實現(xiàn)節(jié)能效果較為明顯的事例。

1）優(yōu)化甲基二乙醇胺（MDEA）溶液循環(huán)量。根據(jù)原料氣的硫化氫含量降低情況，在保證產(chǎn)品氣H2S含量合格的情況下，盡量降低MDEA溶液循環(huán)量，從而降低溶液循環(huán)泵的電耗量。MDEA溶液循環(huán)量從設(shè)計值55 m3/h降至26 m3/h，MDEA循環(huán)泵電流由329A下降至270A，年節(jié)約電能30.75×104kW·h。

2）降低MDEA溶液再生塔頂控制溫度。在保證裝置凈化氣質(zhì)量的前提下，逐步降低再生塔頂溫度，從設(shè)計值107.1℃降至98℃，再生塔重沸器蒸汽用量由6.6 t/h下降至4.5 t/h，按照100 m3燃料氣產(chǎn)生1 t蒸汽計算，每年可節(jié)約1.66×104m3燃料氣。

3）優(yōu)化脫硫裝置循環(huán)水量。MDEA循環(huán)量和再生塔頂溫度降低后，MDEA貧液后冷器冷卻水量也相應(yīng)降低。循環(huán)水流量由500 m3/h下降至350 m3/h，循環(huán)泵電機電流由150A下降至126A，年節(jié)電能12.5×104kW·h。

4）優(yōu)化火炬長明燈燃料氣量。在保證火炬正常燃燒的前提下，優(yōu)化火炬長明燈燃料氣壓力，逐漸降低火炬燃料氣流量，調(diào)整長明燈燃燒器配風(fēng)等措施，提高了火炬長明燈的穩(wěn)定性，燃料氣的流量由180 m3/h降低至80 m3/h，每年可節(jié)約燃料氣85.2× 104m3。

5）加強裝置操作管理。包括：①加強MDEA溶液過濾操作，防止MDEA貧/富液換熱器結(jié)垢，高效回收熱能；②根據(jù)季節(jié)特點調(diào)整MDEA后冷器和酸氣后冷器流量，在酸氣空冷出口溫度低于40℃時，關(guān)閉酸氣后冷器冷卻水；③加強管理，確保設(shè)備完好，杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.2 優(yōu)化工藝流程

工藝流程是實現(xiàn)天然氣凈化廠生產(chǎn)功能的重要組成部分，其是否合理決定天然氣凈化廠生產(chǎn)過程是否合理。分廠并行布置有兩列天然氣凈化裝置及硫磺回收裝置，各類動、靜設(shè)備種類、數(shù)量多，工藝流程復(fù)雜，具有很大的優(yōu)化空間。自建成投產(chǎn)以來，分廠每年都通過裝置大修進行了工藝流程的優(yōu)化改造，既簡化了操作，又節(jié)約了能耗。

1）主燃燒爐吹掃氣由氮氣改為空氣。2009年7月，對硫磺回收裝置主燃燒爐吹掃氣進行了整改。正常生產(chǎn)期間，吹掃氣為空氣，在主燃燒爐聯(lián)鎖停車、熄火及點爐期間，又切換為氮氣吹掃。通過改造，減少了氮氣用量，不僅使制氮裝置長期處于待機狀態(tài)，從而使空氣壓縮機待機時間大大延長，同時節(jié)約了電能15.5×104kW·h［1］。

2）濃水回用。2008年5月，將反滲透純水裝置的濃水回用至大循環(huán)水系統(tǒng)。反滲透裝置濃水含有較高的鹽分，但不含Ca2+、Mg2+，用作循環(huán)冷卻水，可以有效防止換熱器結(jié)垢，是一種優(yōu)質(zhì)的水源。通過改造，每年可以節(jié)約2.2×104t水。

3）優(yōu)化完善中水回用系統(tǒng)。分廠污水處理裝置

設(shè)計有中水回用系統(tǒng)，但因硬件設(shè)施不齊全，中水回用量較少。2007年3月，分廠對中水回用系統(tǒng)管網(wǎng)進行優(yōu)化和補充完善，在廠區(qū)綠化帶內(nèi)安裝水管及自動噴水頭，將中水回用作為澆花用水，全年可節(jié)約用水8 000 t。

2.3 對轉(zhuǎn)動設(shè)備增設(shè)變頻控制

在天然氣凈化廠中，轉(zhuǎn)動設(shè)備是心臟，消耗電能，將電能轉(zhuǎn)化為動能，為裝置生產(chǎn)運行提供動力來源，同時也是主要的耗電設(shè)備。分廠有各類轉(zhuǎn)動設(shè)備102臺，而變頻器作為轉(zhuǎn)動設(shè)備最常用的節(jié)能措施，在忠縣凈化廠的節(jié)能改造中發(fā)揮了重要作用。

1）鍋爐燃燒機增設(shè)變頻器。分廠設(shè)置有2臺鍋爐，每臺鍋爐額定的蒸汽負(fù)荷為15 t/h?？紤]到分廠供電電源質(zhì)量較差，當(dāng)雷雨天氣時極易出現(xiàn)電網(wǎng)電壓波動或瞬間停電，導(dǎo)致鍋爐熄火。為保證鍋爐平穩(wěn)運行和停爐后盡快的恢復(fù)蒸汽供應(yīng)，分廠2臺鍋爐沒有采取一用一備方式，而是都處于運行狀態(tài)。但在正常生產(chǎn)時需要消耗鍋爐產(chǎn)生的蒸汽量較小，僅為8 t/h左右，也就是說每套鍋爐的蒸汽量僅為4 t/h左右，對于額定蒸汽量為15 t/h的鍋爐而言，存在嚴(yán)重的“大馬拉小車”現(xiàn)象。同理，鍋爐燃燒機也存在嚴(yán)重的“大馬拉小車”現(xiàn)象。致使兩臺鍋爐長期處于低負(fù)荷運行，而燃燒機風(fēng)機則全速運行，絕大部分電能被浪費。2007年3月，鍋爐燃燒機風(fēng)機增設(shè)變頻器。實施變頻控制后，風(fēng)機電流由20A下降到8A。兩臺風(fēng)機全年可節(jié)電6.35×104kW·h。

2）循環(huán)水泵增設(shè)變頻器。分廠循環(huán)水處理裝置涼水塔風(fēng)機設(shè)計是一用一備，由于所處的地理環(huán)境和季節(jié)氣候變換，春、秋、冬早晚溫差較大，每年冬季，因氣溫較低，即使啟運1臺風(fēng)機，風(fēng)量也有較大富余，而春秋季節(jié)使用一臺又不能滿足生產(chǎn)的需求，必須使用兩臺，但使用兩臺又造成了能源的極大浪費。2008年5月，對循環(huán)水涼水塔風(fēng)機K-3101A、B安裝變頻器，根據(jù)循環(huán)水溫變化來調(diào)節(jié)風(fēng)機啟停和轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)能的目的。每年可節(jié)省2.64× 104kW·h電能。

2.4 轉(zhuǎn)動設(shè)備結(jié)構(gòu)改造

轉(zhuǎn)動設(shè)備通過安裝變頻器控制是常用的節(jié)能措施，但在已建成的天然氣凈化廠中應(yīng)用常常受到安裝條件、使用場地及投資成本等諸多條件的限制。因而分廠對轉(zhuǎn)動設(shè)備節(jié)能除安裝變頻器外，還通過改變轉(zhuǎn)動設(shè)備結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)節(jié)能。

1）更換尾氣灼燒爐風(fēng)機皮帶傳動輪。分廠硫磺回收裝置設(shè)置有2臺皮帶傳動單級臥式離心鼓風(fēng)機，為尾氣灼燒爐提供燃燒空氣。該風(fēng)機最大流量約為5 200 kg/h，而實際生產(chǎn)過程中，裝置空氣需求量僅為3 000 kg/h左右，高負(fù)荷或特殊情況下也不到3 700 kg/h，多余部分風(fēng)量只能進行放空處理，浪費大。2009年4月，對尾氣灼燒爐風(fēng)機K-1402A、B皮帶傳動輪進行了改造，更換了大直徑的從動輪，將從動輪外徑由132 mm增大為190 mm，使風(fēng)機轉(zhuǎn)速從5 017 r/min下降至3 668 r/min，電機電流從95A下降至40A，經(jīng)過實際運行，完全能夠滿足生產(chǎn)需求。每年可以節(jié)電29.1×104kW·h，節(jié)能效果非常顯著。

2）循環(huán)水泵泵殼內(nèi)部防腐。分廠循環(huán)水裝置設(shè)置有兩臺單極離心泵作為循環(huán)水泵，由于泵殼材質(zhì)為鑄鋼，泵殼內(nèi)壁極易生銹，增加了水與泵殼內(nèi)壁的摩擦，從而增加了電機的耗電量。2010年8月，對兩臺循環(huán)水泵的泵殼內(nèi)壁涂保護膜，既減少了水與泵殼內(nèi)壁的摩擦，又降低了水對泵殼的腐蝕強度。經(jīng)實際運行，在相同循環(huán)量下，改造后循環(huán)泵電機電流下降了約2A，全年可節(jié)電1.10×104kW·h。

3 結(jié)束語

以上4點節(jié)能措施僅僅是分廠采取的具有代表性的節(jié)能措施，通過這些節(jié)能措施，既優(yōu)化了裝置運行效率，降低了生產(chǎn)成本，又取得了顯著的環(huán)保效益。

［1］高進.鍋爐燃料機控制系統(tǒng)的改進［J］.石油化工自動化，2008，45（5）：95-97.

（編輯：蔣龍）

B

2095-1132（2014）06-0044-03

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.013

修訂回稿日期：2014-12-11

高進（1977-），工程師，從事儀表維修和技術(shù)管理工作。E-mail：gaojin@petrochina.com.cn。