輕烴裝置低負(fù)荷運(yùn)行的用電分析及節(jié)電措施

李云 李輝 羅成 曹學(xué)文 姜武（中國(guó)石油西南油氣田公司川中油氣礦輕烴廠）

1 基本情況

1.1 輕烴廠廣安站概況

輕烴廠廣安站位于四川省廣安市大安鎮(zhèn)回龍村，于2010年10月19日投產(chǎn)。設(shè)計(jì)處理規(guī)模為100×104m3/d，由于氣田產(chǎn)量遞減較快，2016年全年日均處理量?jī)H為19.03×104m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)處理能力，裝置負(fù)荷率低。而每月電費(fèi)基本不變，相對(duì)于目前的狀態(tài)，電耗居高不下。對(duì)全裝置用電情況進(jìn)行分析，采取節(jié)電措施具有很大的意義[1]。

1.2 工藝流程簡(jiǎn)述

輕烴廠廣安站工藝流程是：濕天然氣經(jīng)過(guò)分子篩脫水裝置脫水后，進(jìn)入輕烴回收裝置回收輕烴，輕烴回收裝置生產(chǎn)出的液化氣和穩(wěn)定輕烴產(chǎn)品進(jìn)入罐區(qū)進(jìn)行儲(chǔ)存并裝車(chē)外銷(xiāo)，脫烴后的干氣進(jìn)入產(chǎn)品氣壓縮機(jī)增壓后進(jìn)行外輸（圖1）。

圖1 輕烴裝置主要工藝流程

2 用電分析

在裝置低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，大多數(shù)動(dòng)力設(shè)備能耗與滿負(fù)荷狀態(tài)時(shí)接近，直接反應(yīng)結(jié)果就是設(shè)備電耗偏高，對(duì)廣安站的用電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（表1）。

表1 用電設(shè)備統(tǒng)計(jì)

由表1可知，循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)的能耗最大，其次是再生氣壓縮機(jī)C。

2.1 循環(huán)水流量對(duì)耗電量的影響

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察循環(huán)水泵運(yùn)行情況并查看流量，目前流量在720 m3/h左右；查閱歷史生產(chǎn)報(bào)表，得出近3年來(lái)循環(huán)水流量、進(jìn)出口溫差與裝置處理量的關(guān)系（表2）。

表2 循環(huán)水流量、進(jìn)出口溫差與裝置處理量統(tǒng)計(jì)

由表2可知，裝置處理量逐年下降。各類(lèi)用水設(shè)備所需要的冷卻循環(huán)水量也相應(yīng)下降，但循環(huán)水流量一直保持在720 m3/h左右。查看進(jìn)出口溫差，平均值為1.75℃，而普通煉化企業(yè)循環(huán)冷卻水換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)進(jìn)出口溫差一般為8～10℃[2]。以上兩項(xiàng)說(shuō)明，循環(huán)水流量過(guò)大，循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)功率為250 kW，耗電量是全裝置最大的；因此，循環(huán)水流量對(duì)耗電量影響巨大。

2.2 分子篩系統(tǒng)再生間隔時(shí)間對(duì)耗電量的影響

通過(guò)到中控室、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀察，以及查閱歷史生產(chǎn)報(bào)表，得出近3年來(lái)分子篩系統(tǒng)吸附時(shí)間與裝置處理量的關(guān)系（表3）。

表3 分子篩系統(tǒng)吸附時(shí)間與裝置處理量統(tǒng)計(jì)

由表3可知，雖然裝置處理量逐年下降，但分子篩塔的吸附時(shí)間一直保持在12 h，因此，分子篩系統(tǒng)再生間隔時(shí)間仍然為12 h。因?yàn)槊總€(gè)塔的總吸附容量為100×104m3原料氣所攜帶的飽和水，在目前的低負(fù)荷下，分子篩塔在每完成一次吸附后（再生前），還有大量的吸附富余量未使用[3]，最終導(dǎo)致再生氣壓縮機(jī)運(yùn)行周期間隔縮短。再生氣壓縮機(jī)C功率為75 kW，耗電量位列全裝置第二；因此，分子篩系統(tǒng)再生間隔時(shí)間對(duì)耗電量影響較大。

2.3 鍋爐上水系統(tǒng)運(yùn)行方式對(duì)耗電量的影響

鍋爐上水系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行原理如下：鍋爐上水泵是24 h連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)鍋爐水位正常，不需要補(bǔ)水時(shí)，鍋爐上水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，鍋爐上水泵出來(lái)的水通過(guò)返流管線又返回到凝結(jié)水回收器自身，如此24 h連續(xù)運(yùn)行。與此同理，軟水泵也是24 h連續(xù)運(yùn)行。當(dāng)凝結(jié)水回收器液位正常不需要補(bǔ)水時(shí)，凝結(jié)水回收器上水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，軟水泵出來(lái)的水通過(guò)返流管線又返回到軟水箱，如此24 h連續(xù)運(yùn)行[4]。

在目前的低負(fù)荷下，蒸汽需求量減少，兩種上水泵仍然24 h連續(xù)運(yùn)行。鍋爐上水泵電動(dòng)機(jī)功率為11 kW，軟水泵電動(dòng)機(jī)功率為2.2 kW；因此，鍋爐上水系統(tǒng)運(yùn)行方式對(duì)耗電量有一定影響。

3 節(jié)電措施

針對(duì)引起電耗高的這三個(gè)因素，制定相應(yīng)的解決方案，從2016年12月初開(kāi)始實(shí)施，至2017年2月底結(jié)束。

3.1 循環(huán)水泵流量調(diào)整

目前各用水點(diǎn)情況如表4所示。

通過(guò)降低5處用水點(diǎn)的用水量，特別是產(chǎn)品氣壓縮機(jī)冷卻水流量，在保持壓縮機(jī)油溫、壓縮機(jī)出口天然氣溫度正常的情況下[5]，夏季循環(huán)水流量由原來(lái)的780 m3/h調(diào)整為300 m3/h，冬季循環(huán)水流量由原來(lái)的780 m3/h調(diào)整為230 m3/h。循環(huán)水泵電動(dòng)機(jī)用電量有所下降，電耗由210 kWh降至160 kWh，每月節(jié)約電量約3.6×104kWh。

3.2 優(yōu)化分子篩吸附塔再生時(shí)間間隔

原設(shè)計(jì)的分子篩塔為每天12 h切換一次，將分子篩塔的切換時(shí)間改為24 h一次，而再生時(shí)間維持12 h不變。通過(guò)檢測(cè)分子篩塔出口天然氣露點(diǎn)，露點(diǎn)溫度為-65～-60℃，完全能夠滿足生產(chǎn)所要求的天然氣露點(diǎn)溫度[6]。在切換時(shí)間改變后，再生氣壓縮機(jī)、空冷器、加熱爐每天有12 h處于停運(yùn)狀態(tài)。再生氣壓縮機(jī)功率為55 kW，空冷器功率為7.5 kW，加熱爐電動(dòng)機(jī)功率為15 kW。每月節(jié)約電量約2.79×104kWh。

表4 用水點(diǎn)情況

3.3 改變鍋爐上水系統(tǒng)運(yùn)行方式

鍋爐上水泵和軟水泵均為24 h連續(xù)運(yùn)行，在現(xiàn)有情況下，可改為間斷運(yùn)行。主要做了如下改進(jìn)：利用鍋爐液位電接點(diǎn)信號(hào)，通過(guò)低液位啟泵、高液位停泵的原理實(shí)現(xiàn)鍋爐上水泵的間斷運(yùn)行；對(duì)凝結(jié)水回收器PLC程序進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)軟水泵的上水方式為間斷上水。

1天內(nèi)鍋爐上水泵電動(dòng)機(jī)工作1.67 h，鍋爐上水泵電動(dòng)機(jī)功率為11 kW，則每天節(jié)電245.63 kWh。1天內(nèi)軟水泵電動(dòng)機(jī)工作4 h，軟水泵電動(dòng)機(jī)功率為2.2 kW，則每天節(jié)電44 kWh。月共節(jié)約電量約0.87×104kWh。

4 節(jié)能效果及經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)本次改造，在保證正常生產(chǎn)的情況下，從2016年3月開(kāi)始，廣安站的耗電量逐步下降。改造前后耗電量對(duì)比如圖2所示。

圖2 改造前后耗電量對(duì)比

由圖2可知，月實(shí)際平均節(jié)約電量約為8.51×104kWh。取電價(jià)為0.50元/kWh，月電費(fèi)約節(jié)約4.25萬(wàn)元。

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5 結(jié)論

1）輕烴裝置低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，若裝置內(nèi)大部分冷卻系統(tǒng)采用水冷方式，則減少循環(huán)水無(wú)效流量能使電耗明顯下降。

2）增加分子篩吸附塔再生時(shí)間間隔，即增大再生氣電驅(qū)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間間隔，能有效降低電耗。

3）將鍋爐上水系統(tǒng)由連續(xù)上水改為間斷上水，能進(jìn)一步降低電耗。