石化企業(yè)熱力資源的優(yōu)化管理

王建軍

(中國石化上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

石化企業(yè)熱力資源的優(yōu)化管理

王建軍

(中國石化上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

介紹了某石化企業(yè)熱力系統(tǒng)供熱平衡以及目前蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀和潛在的問題，從汽源廠中、低壓供汽能力和熱用戶兩方面進(jìn)行了對比分析提出了優(yōu)化改造建議，以建立熱力系統(tǒng)供求再平衡。

蒸汽 熱力資源 優(yōu)化

某石化企業(yè)供熱系統(tǒng)始建于20世紀(jì)70年代，1975年7月該企業(yè)煉化部中壓鍋爐1#爐建成投運(yùn)，開始向供熱系統(tǒng)(東中I管)供3.5 MPa的中壓蒸汽，同年11月，熱電一站以1.3 MPa的低壓蒸汽開始向熱網(wǎng)供汽。根據(jù)生產(chǎn)和發(fā)展的需要，該公司于2007年3月停運(yùn)熱電一站機(jī)爐，2010年5月拆除原煉化部中壓爐。企業(yè)的汽源主要由熱電部提供，烯烴部的2#乙烯裝置富裕蒸汽作為補(bǔ)充(期間也曾有化工部AOGI裝置作為富裕蒸汽補(bǔ)充，2015年起關(guān)停)。主要熱用戶為各作業(yè)部的生產(chǎn)裝置、生活用汽和物料伴熱用汽。熱電部低壓供汽能力1 100 t/h,中壓供汽能力275 t/h，其中低壓熱用戶的總量約800 t/h，中壓總量約280 t/h。管線遍布各個作業(yè)部的公共界區(qū)、生活區(qū)和第二工業(yè)區(qū)，約10 km2范圍內(nèi)。最大供熱管管徑為820 mm，最長的單管長度近10 km，先后經(jīng)歷了一期、二期、三期一階段、煤代油工程、三期完善化、熱網(wǎng)擴(kuò)建工程、四期工程、五期工程等基建、擴(kuò)建階段。

該石化企業(yè)進(jìn)行了一系列能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，相繼停役、拆除了熱電一站燃油電站和原煉化部燃油中壓鍋爐房，目前中、低壓蒸汽外供以熱電部為主，烯烴部1#、2#乙烯裝置為輔。16 Mt/a煉油改造工程等項(xiàng)目的展開至今已有好幾年，由增量引起的供熱主管道瓶頸問題越來越突出，2016年煉油部又增加了一個柴油質(zhì)量升級項(xiàng)目，對整個石化企業(yè)中、低壓蒸汽系統(tǒng)的平衡，管線的輸送走向、輸送能力，蒸汽的溫度降、壓力降等都將產(chǎn)生影響，本已捉襟見肘的供熱系統(tǒng)(尤其是中壓系統(tǒng))在局部中壓供汽管線更會產(chǎn)生輸送瓶頸。根據(jù)16 Mt/a煉油改造工程等老項(xiàng)目和煉油裝置的不斷升級的用戶實(shí)際需求和運(yùn)行要求，現(xiàn)對中壓蒸汽系統(tǒng)的總體平衡、管線的輸送能力進(jìn)行分析和核算。

1 熱網(wǎng)中壓蒸汽系統(tǒng)現(xiàn)狀及分析

中壓蒸汽系統(tǒng)由1#煤中管、2#煤中管、3#煤中管、電中管、化中管、催中管、渣中管、東中I管、芳烴中壓管等管線組成。1#煤中管由熱電部至衛(wèi)六路切換段支接1#和2#延遲焦化、渣中管，并在衛(wèi)六路處與電中管、化中管環(huán)通，向東延伸至大堤路衛(wèi)四路與芳烴中壓管環(huán)通。2#煤中管由熱電部至衛(wèi)八路支接1#和2#延遲焦化，并往北延伸至金一路衛(wèi)六路處與電中管、化中管環(huán)通；3#煤中管由熱電部至衛(wèi)六路切換段向北支接一聯(lián)合中壓管，并在衛(wèi)六路經(jīng)一路處與電中管、化中管環(huán)通；而電中管、化中管由衛(wèi)六路切換段至金一路衛(wèi)四路支接滌綸西區(qū)、1#乙二醇、2#乙二醇、丙烯腈、煉化部東區(qū)；催中管由一聯(lián)合裝置接出與乙中管環(huán)通；東中I管由衛(wèi)四路電中管經(jīng)金二西路、聚乙烯醇(PVA)金二東路支接至滌綸東區(qū)、1#泵乙烯、2#泵乙烯。

1.1中壓蒸汽系統(tǒng)負(fù)荷核算情況

中壓蒸汽汽源廠(裝置)供應(yīng)能力見表1。

熱電部機(jī)組設(shè)計(jì)工況為4#機(jī)75 t/h，5#機(jī)100 t/h，6#機(jī)100 t/h；減溫減壓額定工況為：4#滌綸預(yù)取向絲(POY) 100 t/h,14#POY 100 t/h,24#POY 130 t/h。

表1 中壓蒸汽汽源廠(裝置)供應(yīng)能力 t/h

16 Mt/a煉油項(xiàng)目建成投產(chǎn)后中壓用戶用汽量見表2。

表2 16 Mt/a煉油項(xiàng)目建成投產(chǎn)后中壓用戶用汽量 t/h

注：2#乙二醇裝置改用高選擇性催化劑后的中壓蒸汽數(shù)據(jù)由化工部提供。

第二聯(lián)合裝置開車中壓蒸汽平衡情況見表3。

從表3可以看出：汽源廠中壓供汽能力能滿足用戶需求。

表3 第二聯(lián)合裝置開車中壓蒸汽平衡 t/h

續(xù)表3

第二聯(lián)合裝置正常運(yùn)行，第一聯(lián)合裝置開車時的中壓蒸汽平衡情況見表4。從表4可以看出：汽源廠中壓供汽能力能滿足用戶需求。

表4 中壓蒸汽平衡情況 t/h

1.2中壓蒸汽管網(wǎng)存在的主要問題

16 Mt/a煉油項(xiàng)目第二聯(lián)合裝置開車時，需引進(jìn)中壓蒸汽48 t/h。從表3可以看出：中壓系統(tǒng)總負(fù)荷為443 t/h左右，1#、2#、3#煤中管完全能夠承擔(dān)。但若此時第一聯(lián)合裝置出現(xiàn)故障，則不僅催化外送的50 t/h中壓汽將不能提供，并且還要引進(jìn)100 t/h中壓汽以保證裝置停車用汽，也就是說，此時的中壓汽總負(fù)荷至少為543 t/h，超過了3根煤中管設(shè)計(jì)允許的480 t/h最大通流量，此為問題一；問題二，各裝置均正常運(yùn)行，中壓系統(tǒng)總負(fù)荷也為443 t/h左右，如此時任何一根中壓管道主閥泄漏需要停役檢修，則其他兩根中壓管道均不能承擔(dān)(如遇雨雪天，中壓蒸汽管總量大約將再增加50 t/h左右)，超過了兩根煤中管設(shè)計(jì)允許的320 t/h最大通流量,使得有關(guān)裝置非正常停車(限汽)；問題三，企業(yè)持續(xù)發(fā)展，裝置的更新或改造勢在必行，今后管網(wǎng)所承擔(dān)的中、低壓蒸汽量將會越來越大，遇到的不確定因素也會越來越多，未雨綢繆對管網(wǎng)正常運(yùn)行，尤其是對中壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行，為裝置保駕護(hù)航有百利而無一害。

1.3中壓蒸汽系統(tǒng)改造方案

根據(jù)目前中壓系統(tǒng)現(xiàn)狀，為了滿足16 Mt/a煉油項(xiàng)目裝置和其他用戶用汽需求及在裝置或管道故障時解決中壓管網(wǎng)存在的瓶頸問題，同時兼顧企業(yè)今后的發(fā)展，提出以下中壓蒸汽系統(tǒng)改造方案。

從熱電部熱電二站開始新鋪設(shè)一根直徑為426 mm中壓蒸汽管道(4#煤中管)，向東延伸與電中管、化中管連通并與2#、3#煤中管環(huán)通，管線展開長度約4 500 m。它的設(shè)計(jì)通流量為120 t/h，最大為160 t/h，壓力為3.5～4.2 MPa，溫度為350 ℃。平時可以作為備用管道，也可以作為運(yùn)行管道視實(shí)際情況分擔(dān)各中壓管道的壓力，一旦有裝置或其他中壓管道出現(xiàn)故障，就可以從容地分流增加的通流量，保障生產(chǎn)裝置不受影響。

2 熱網(wǎng)低壓蒸汽系統(tǒng)現(xiàn)狀及分析

低壓蒸汽系統(tǒng)由13#、14#、15#、16#、10#、8#、9#管、第二工業(yè)區(qū)管線、生活南北管等管線組成。15#、16#管由熱電部至衛(wèi)六路切換段，主要支接1#和2#延遲焦化、海運(yùn)管線、渣油伴熱總管、新乙烯管等用戶，并在衛(wèi)六路切換段處與10#、8#、9#管環(huán)通，向東延伸至大堤路衛(wèi)四路處支接芳烴低壓管線、精細(xì)化工部。13#、14#管由熱電部至衛(wèi)八路切換段支接2#延遲焦化、往北延伸至金一路衛(wèi)四路，支接1#和2#乙二醇、化工部本部、化工部PVA、腈綸部。8#、9#管由衛(wèi)六路切換段至金一路衛(wèi)四路，支接滌綸西區(qū)、1#乙二醇、2#乙二醇、化工部本部、煉化部東區(qū)。第二工業(yè)區(qū)管線由金一路衛(wèi)六路處與8#、13#、14#管支接。

2.1低壓蒸汽系統(tǒng)負(fù)荷核算情況

低壓蒸汽汽源廠蒸汽的供應(yīng)能力為1 100 t/h,16 Mt/a煉油裝置正常運(yùn)行時低壓蒸汽量930 t/h(最大為1 090 t/h)?？梢钥闯?，熱網(wǎng)低壓系統(tǒng)生產(chǎn)裝置正常運(yùn)行時，汽源廠低壓供汽能力能滿足用戶需求；若在汽源廠停1爐1機(jī)工況下低壓系統(tǒng)生產(chǎn)裝置故障時，熱電部通過減溫減壓補(bǔ)充，也能滿足用戶需求。

2.2低壓蒸汽系統(tǒng)分析

16 Mt/a煉油項(xiàng)目投運(yùn)后，第一聯(lián)合裝置在正常工況及開車、事故工況時，需引進(jìn)低壓蒸汽59 t/h，裝置界區(qū)外的金一路、衛(wèi)六路有總體低壓熱網(wǎng)的13#、14#管(DN800 mm)由西向東供汽，并且兩根管線互相連通，管線上的熱負(fù)荷能切換運(yùn)行，13#、14#管帶腈綸部150 t/h、1#乙二醇50 t/h、2#乙二醇70 t/h、PVA裝置74 t/h、化工部本部20 t/h、塑料一期2 t/h、生活南管8 t/h、生活北管8 t/h、4#南北支管8 t/h、一站站用汽5 t/h,合計(jì)454 t/h。13#、14#管(DN800 mm)設(shè)計(jì)允許的最大通流量500 t/h，還有一定的余量。

第二聯(lián)合裝置區(qū)在正常工況及開車、事故工況時，需引進(jìn)低壓蒸汽32 t/h，裝置界區(qū)外的總體低壓蒸汽管有：從金一路9#管接入煉化東區(qū)的DN600 mm管線、8#管接入煉化東區(qū)的DN500 mm管線及從15#、16#管接入制苯裝置的DN500 mm管線。以上3根管線的通流量為360 t/h，而8#、9#、61#管加上制苯裝置10 t/h、甲基叔丁基醚(MTBE)裝置10 t/h、2#芳烴40 t/h、4#芳烴70 t/h、滌綸西區(qū)20 t/h等，合計(jì)182 t/h;當(dāng)?shù)诙I(yè)區(qū)事故狀態(tài)下還要增用70 t/h，兩者合計(jì)252 t/h，還有一定的余量。

低壓系統(tǒng)現(xiàn)有的蒸汽管道在16 Mt/a煉油項(xiàng)目建成后，能滿足第一和第二聯(lián)合裝置開停車、事故及正常工況下的低壓蒸汽用氣需求，并且還有一定余量。因此，現(xiàn)有的低壓系統(tǒng)蒸汽管道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不需要進(jìn)行改擴(kuò)建改造。

3 結(jié)語

在充分利用石化企業(yè)熱網(wǎng)中、低壓蒸汽系統(tǒng)原有管道的基礎(chǔ)上，根據(jù)六期工程熱用戶實(shí)際負(fù)荷需求，新建4#煤中管既可以解決中壓蒸汽管網(wǎng)由于六期工程項(xiàng)目、柴油質(zhì)量升級項(xiàng)目及2#乙二醇催化劑改造后由增量引起的供熱主管道瓶頸問題，又可以兼顧企業(yè)今后的發(fā)展，分流由16 Mt/a煉油改造工程投運(yùn)后送出的中壓蒸汽，提高蒸汽品質(zhì)，完善中壓蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)。更重要的是，在生產(chǎn)裝置或中壓管道出現(xiàn)故障時能從容應(yīng)對，避免在發(fā)生突發(fā)事件時手忙腳亂、束手無策。低壓系統(tǒng)目前的蒸汽管網(wǎng)不需要改擴(kuò)建，在16 Mt/a煉油項(xiàng)目建成后可以滿足第一和第二聯(lián)合裝置以及2#乙二醇催化劑改造后的需求。經(jīng)過以上的優(yōu)化，熱網(wǎng)中、低壓系統(tǒng)能滿足企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展需要，提供了公用工程保障。

OptimizedManagementofThermalResourcesinPetrochemicalEnterprises

Wang Jianjun

(SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

The heating balance of thermal system and the current situation and potential problems of steam pipe network system of Sinopec Shanghai Petrochemical Co.,Ltd.were introduced,the medium and low pressure steam supply capacity and heat user in steam source plant were compared and analyzed,and proposals for optimization transformation were put forward to establish a balance of supply and demand of the thermal system.

steam,thermal resource,optimization

1674-1099 (2017)05-0015-04

TE965

A

2017-05-02。

王建軍，男，1968年出生，華中科技大學(xué)(網(wǎng)絡(luò)教育)行政管理畢業(yè)，本科，工程師，現(xiàn)從事公用工程管網(wǎng)設(shè)備管理。