天然氣處理廠供熱系統(tǒng)優(yōu)化效果評價

景 元，高好潔，朱 珠，馮 維，高 欣，方 丹，趙彥女

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

蒸汽鍋爐是天然氣處理廠生產(chǎn)過程中的重要動力設備，其任務是給甲醇再生塔、管線儲罐伴熱系統(tǒng)以及廠區(qū)采暖系統(tǒng)提供蒸汽，以滿足生產(chǎn)需求。因此供熱系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行是決定天然氣處理廠正常生產(chǎn)的重要因素。

1 供熱系統(tǒng)運行現(xiàn)狀

圖1 供熱系統(tǒng)工藝流程圖

某天然氣處理廠采用功率為6 t/h 的蒸汽鍋爐，產(chǎn)生壓力為0.40 MPa～0.52 MPa 的高溫蒸汽，為廠區(qū)生產(chǎn)裝置及暖氣系統(tǒng)供熱（見圖1）。換熱后的高溫凝結水與除氧軟化水混合后進入凝結水回收期，由鍋爐上水泵輸送至三臺鍋爐再次利用[1]。

2 運行存在問題及原因分析

2.1 供熱管網(wǎng)長，頻繁出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象

該天然氣處理廠蒸汽管網(wǎng)由甲醇再生裝置、生產(chǎn)區(qū)采暖系統(tǒng)、生活區(qū)采暖系統(tǒng)供熱管線以及管線儲罐伴熱組成，由于蒸汽循環(huán)管網(wǎng)長達300 m，伴熱設備多，蒸汽循環(huán)路徑長，蒸汽需求量大，鍋爐負荷大，能源浪費較大；同時蒸汽管網(wǎng)末端在冬季頻繁出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象，造成蒸汽系統(tǒng)循環(huán)不暢，管線損壞等問題，嚴重影響正常生產(chǎn)。

2.2 凝結水回收器內凝結水溫度高

在冬季高峰生產(chǎn)時，為保證甲醇再生裝置及生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)暖氣供熱需求，必須投用兩臺鍋爐。即使鍋爐持續(xù)小火運行，所產(chǎn)生的蒸汽量仍大于生產(chǎn)實際所需蒸汽量，大部分熱量隨著凝結水管路進入回收系統(tǒng)，凝結水回收器進口溫度高達115 ℃。而回收的熱量得不到充分再利用，造成回收器內的凝結水溫度、壓力均大幅升高，凝結水管線頻繁發(fā)生水擊現(xiàn)象，且鍋爐上水泵在持續(xù)高溫、高壓作用下，氣蝕嚴重，頻繁出現(xiàn)補水停止的現(xiàn)象，對安全生產(chǎn)造成很大的影響[2]。目前主要通過手動排污降低凝結水回收器溫度，這樣就造成了相當大的浪費。

3 優(yōu)化改造措施

3.1 優(yōu)化供熱管網(wǎng)，縮短蒸汽循環(huán)回路

通過調研油氣田先進供熱系統(tǒng)，分析供熱系統(tǒng)伴熱管線組成后：先后對蒸汽管網(wǎng)進行多次割除優(yōu)化，割除甲醇管線伴熱、污油管線伴熱等不必要的管線伴熱，停運火炬區(qū)、罐區(qū)蒸汽管網(wǎng)，優(yōu)化后蒸汽循環(huán)回路僅為之前的四分之一，降低蒸汽消耗量，降低管線腐蝕刺漏頻次，割除伴熱后的設備管線并未出現(xiàn)凍堵情況。

圖2 甲醇再生裝置區(qū)蒸汽管線改造流程圖

3.2 改造工藝管線，二次利用高溫凝結水

針對凝結水回收器水溫過高的問題[3-4]，對該天然氣處理廠優(yōu)化后的各換熱單元實際蒸汽用量及鍋爐負荷進行核查（見表1）。

表1 鍋爐負荷及各單元蒸汽用量核查表

由Q=CM1ΔT1=CM2ΔT2計算分析確定以下改進措施。

3.2.1 改造甲醇再生重沸器凝結水管線 供熱管網(wǎng)通過廢液重沸器和原料水加熱器為甲醇再生裝置提供熱源，蒸汽加熱塔底廢液后產(chǎn)生的凝結水溫度仍然高達100 ℃～120 ℃，可將這部分凝結水再次利用：停用并割除原料加熱器蒸汽管線（圖2 中綠色管線），將重沸器出口高溫凝結水引入原料加熱器加熱原料水二次利用（圖2 中藍色管線），二次換熱后的凝結水溫度降低至50 ℃～60 ℃。

3.2.2 改造生產(chǎn)區(qū)供暖管線 重沸器凝結水管線優(yōu)化后，凝結水管線溫度得到有效降低，但凝結水總管進入凝結水回收器之前溫度仍然高達85 ℃～95 ℃，因此在凝結水進回收器前，將高溫凝結水引入生產(chǎn)區(qū)采暖系統(tǒng)進行二次換熱，消耗閃蒸汽，凝結水二次換熱后溫度62 ℃～67 ℃（見圖3、圖4）。

圖3 生產(chǎn)供暖系統(tǒng)改造前工藝流程圖

圖4 生產(chǎn)供暖系統(tǒng)改造后工藝流程

4 運行效果分析

4.1 安全環(huán)保性

供熱管網(wǎng)腐蝕、凍堵等故障明顯下降，鍋爐上水泵汽蝕現(xiàn)象消除，減少補水泵故障維修頻次[5]。同時回收凝結水溫度降低，有效減少凝結水管線水擊的強度和頻次，降低了管線運行的安全風險。

4.2 經(jīng)濟性

［1］ 賀超.鍋爐房凝結水回收節(jié)能改造技術經(jīng)濟性分析［J］.煤氣與熱力，2009，29（9）：5-6.

［2］ 孟磊，徐東.蒸汽凝結水回收工藝中二次蒸汽的利用［J］.遼寧化工，2010，39（11）：1168-1173.

［3］ 楊軍，楊月，王茂延，等.蒸汽凝結水的回收及利用［J］.節(jié)能技術，2004，（1）：33-34.

［4］ 單玉林.蒸汽凝結水回收系統(tǒng)中問題的分析［J］.廣州化工，2008，（3）：81-82.

［5］ 盛會青.鍋爐上水流程改進研究和應用探討［J］.現(xiàn)代商貿工業(yè)，2011，（6）：282-283.