大型煤制油項目蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化探討

方林勇 陳麗

摘要：400萬噸/年煤制油項目是國內(nèi)最大調(diào)度集成項目，該項目裝置系列之多，系統(tǒng)復雜性之高，在國內(nèi)甚至國際上都未曾出現(xiàn)，本文根據(jù)筆者多年生產(chǎn)管理經(jīng)驗，充分討論了該項目蒸汽系統(tǒng)存在的問題及解決辦法，供同行業(yè)參考。

關(guān)鍵詞：煤制油項目、蒸汽系統(tǒng)、優(yōu)化改造

一、煤制油項目簡介

400萬噸/年煤炭間接液化示范項目（以下簡稱煤制油項目）是國家“十二五”期間重點建設的煤炭深加工示范項目，也是寧夏回族自治區(qū)“十二五”期間重點建設工程，是神華寧夏煤業(yè)集團實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級的重大項目。項目位于寧東能源化工基地煤化工園區(qū)A區(qū)，總占地面積815.23公頃，其中廠區(qū)占地面積334.4公頃。項目以煤為原料，年轉(zhuǎn)化煤炭2036萬噸，年用水2478萬立方米。項目建設規(guī)模為年產(chǎn)油品405萬噸，其中柴油274萬噸、石腦油98萬噸、液化氣34萬噸；副產(chǎn)硫磺20萬噸、混醇7.5萬噸、硫酸銨10.7萬噸。項目建設內(nèi)容包括工藝生產(chǎn)裝置以及配套的公用、輔助和廠外工程。項目建設兩條200萬噸生產(chǎn)線，工藝生產(chǎn)裝置具體包括，10臺640t/h產(chǎn)汽量的鍋爐、12套10.15萬標立方米/小時空分裝置、28臺干煤粉加壓氣化爐（24開4備）、6套一氧化碳變換裝置、4套低溫甲醇洗裝置、3套硫回收裝置、8套費托合成裝置、1套油品加工裝置和1套尾氣處理裝置。配套的公用、輔助和廠外工程主要包括，鍋爐及發(fā)電機組，原料、產(chǎn)品和灰渣儲運設施，火炬、消防，蒸發(fā)塘及設備組裝等。

該項目配套污水處理項目，廢水回用率98%以上，實現(xiàn)了近零排放。

二、蒸汽系統(tǒng)簡介

煤制油項目蒸汽用戶多，僅透平機組達到48臺，蒸汽主要來源于動力站10臺鍋爐，提供全廠所用的全部高壓蒸汽。副產(chǎn)蒸汽主要來源于一氧化碳變換裝置和油品合成裝置，油品合成裝置是全廠中壓飽和蒸汽的主要來源，一氧化碳變換裝置是全廠低壓和低低壓蒸汽的主要來源。各裝置副產(chǎn)和使用蒸汽通過全廠蒸汽管網(wǎng)進行平衡，各工藝裝置內(nèi)副產(chǎn)蒸汽首先應盡量在內(nèi)部平衡使用，不平衡輸出部分達到管網(wǎng)蒸汽等級后并網(wǎng)運行。

因煤制油項目裝置系列多，蒸汽等級復雜，為更好的平衡各等級用戶需求， 各種蒸汽母管之間設置了多種減溫減壓器，用于開車等非正常工況和事故工況下各級管網(wǎng)之間的調(diào)節(jié)，使管網(wǎng)能夠快速適應負荷變化并保證管網(wǎng)的安全可靠。

蒸汽系統(tǒng)分為9個等級（具體參數(shù)見表一），分別為12.5Mpa、6.0Mpa、5.4Mpa、4.0Mpa、2.8Mpa、2.3Mpa、2.2Mpa、1.0Mpa、0.5Mpa，且每個等級基本都有透平機組，一是為了將電機驅(qū)動改為透平驅(qū)動，節(jié)省電費，二是根據(jù)煤制油特性，高負荷期間，副產(chǎn)蒸汽量大，通過在低等級蒸汽管網(wǎng)設置透平水泵或者發(fā)電機組，用副產(chǎn)余熱蒸汽發(fā)電，進一步節(jié)省電費，通過發(fā)電負荷調(diào)整、平衡各等級蒸汽，實現(xiàn)了系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡。

蒸汽系統(tǒng)運行過程中排凝產(chǎn)生出的蒸汽凝液全部回收利用，蒸汽凝液通過凝液閃蒸系統(tǒng)，閃蒸出0.5MPa蒸汽，返回管網(wǎng)使用，凝液則進入工藝凝液回收系統(tǒng)，現(xiàn)場無就地排放。

三、蒸汽系統(tǒng)存在的問題及解決辦法

1.開車初期蒸汽系統(tǒng)不平衡問題

蒸汽系統(tǒng)在設計初期，并未考慮開車初期系統(tǒng)副產(chǎn)蒸汽少問題，僅僅依靠高等級蒸汽通過減溫減壓并入低等級使用，由于減溫減壓器流通量有限，無法滿足大面積開車用汽需求，只能逐步開車，該方法使得系統(tǒng)投料開車進度滯后，往往為滿足低等級用汽需求，需要通過提前開氣化爐的方式，副產(chǎn)蒸汽，以滿足下游裝置開車用汽需求，該方法能耗高。我們通過充分論證，在現(xiàn)有蒸汽項目上，新增四臺高壓至低壓減溫減壓器，相當于副產(chǎn)了800t/h的低等級蒸汽，解決了下游用汽不足問題。

2.2.2 MPa和2.3MPa蒸汽不平衡問題

在煤制油項目滿負荷運行期間，2.2MPa和2.3MPa蒸汽基本滿足用戶需求，但是當煤制油項目低負荷運行時，尤其是在開停車階段，因為2.3MPa蒸汽用戶少，經(jīng)常出現(xiàn)2.3MPa蒸汽富裕，2.2MPa蒸汽不足的現(xiàn)象，且為了保證2.3MPa蒸汽品質(zhì)，需要開大就地導淋或者機組暖管導淋，保證末端蒸汽溫度，這樣操作浪費極大。通過將2.2和2.3兩根蒸汽管線增加連通閥聯(lián)通的策略，無論高低負荷，兩個等級蒸汽均能夠互相流通使用，解決了一端飽和，一端缺汽的問題。同時通過該措施關(guān)閉了就地排放導淋，也實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。

3.高壓蒸汽放空能力不足，導致管線超壓問題

煤制油項目配套的12套空分，在項目前期沒有考慮空分跳車蒸汽釋放問題（每套空分蒸汽耗量200t/h），當空分跳車時，因為沒有放空調(diào)節(jié)手段，導致鍋爐超壓，主蒸汽壓力過高，影響其他機組的安穩(wěn)運行。通過討論，在每三套空分的蒸汽主管設置放空閥，避免了此問題的發(fā)生，也確保了高壓蒸汽的安穩(wěn)運行。

四、結(jié)論

煤制油項目是國內(nèi)也是國際上第一座一次建成投產(chǎn)的大型煤化工項目，沒有任何集成經(jīng)驗供參考，筆者所在項目的同事們，經(jīng)過多年的摸索和嘗試，基本實現(xiàn)了各系統(tǒng)的安穩(wěn)運行。但是系統(tǒng)依然存在很多問題，需要我們不斷優(yōu)化和改進。通過對蒸汽系統(tǒng)的各項優(yōu)化改進，目前已經(jīng)解決了蒸汽系統(tǒng)各類瓶頸，這些辦法加快了開車進度，同時也降低能耗。希望通過本文，能夠為同行業(yè)提高一些經(jīng)驗，共同推進國內(nèi)煤化工行業(yè)的發(fā)展。

（作者單位：神華寧煤煤制油分公司生產(chǎn)管理部）