降低喇一原穩(wěn)裝置產(chǎn)品綜合能耗技術(shù)研究

丁云利

（大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

喇一原穩(wěn)裝置主要作用是回收原油中C5以下輕組分，減少原油輸送過(guò)程中的損耗，提高原油在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的安全性，回收輕組分作為生產(chǎn)乙烯的化工原料。該裝置處理原油規(guī)模為37×105t/a，采用微正壓閃蒸+油吸收工藝。

1 裝置綜合能耗

根據(jù)分公司原穩(wěn)裝置2017 年產(chǎn)品綜合能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，喇一原穩(wěn)裝置實(shí)際產(chǎn)品綜合能耗為255.6 kg 標(biāo)煤/t，高于其他原穩(wěn)裝置（表1）。

該裝置主要能源消耗設(shè)備有往復(fù)壓縮機(jī)、加熱爐、原油泵、輕烴泵、空冷器。通過(guò)調(diào)研上述能源消耗設(shè)備的技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行狀況，找出影響噸產(chǎn)品綜合能耗高的因素，如加熱爐自耗氣消耗不合理、原油泵能量消耗大等。另外原油內(nèi)循環(huán)操作、操作參數(shù)與設(shè)計(jì)值偏差對(duì)產(chǎn)品綜合能耗計(jì)算的影響也能造成噸產(chǎn)品綜合能耗高。

2 影響產(chǎn)品綜合能耗的因素

2.1 加熱爐參數(shù)

與薩南原穩(wěn)裝置相比，喇一原穩(wěn)裝置排煙溫度高，空氣過(guò)剩系數(shù)高，爐膛壓力負(fù)壓大（表2、表3），造成燃料氣消耗量大，增加了運(yùn)行成本。為了提高加熱爐效率，減少耗氣量，主要從空氣過(guò)剩系數(shù)進(jìn)行分析，通過(guò)改造、調(diào)整加熱爐擋板控制面板，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)摸索空氣過(guò)剩系數(shù)與加熱爐各參數(shù)的關(guān)系規(guī)律，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

表3 喇一原穩(wěn)與薩南原穩(wěn)加熱爐參數(shù)

2.1.1 空氣過(guò)剩系數(shù)對(duì)加熱爐效率的影響

空氣過(guò)剩系數(shù)α 為實(shí)際空氣量與理論空氣量之比。如果α過(guò)大，大量的過(guò)?？諝鉄崃繒?huì)被煙氣帶走，增加排煙量，增加排煙熱損失，降低加熱爐效率。α 過(guò)大除了降低熱效率外，還會(huì)增加爐管的氧化，影響加熱爐使用壽命，影響對(duì)流室吸熱。

空氣過(guò)剩系數(shù)α 在1.01～1.5 時(shí)，熱效率達(dá)到最佳值；α＜1時(shí)，說(shuō)明入爐的空氣量不足，燃料氣不能完全燃燒，CO 含量過(guò)高，增加氣體不完全燃燒熱損失，增加燃料氣消耗，增加積碳的可能，導(dǎo)致效率降低。不完全燃燒有2 種形式，化學(xué)不完全燃燒和機(jī)械不完全燃燒?；瘜W(xué)不完全燃燒的熱損失主要體現(xiàn)在排煙內(nèi)有CO 和H2。根據(jù)有關(guān)資料，當(dāng)過(guò)?？諝庀禂?shù)為1.2 時(shí)，煙氣中CO 的含量若為0.2%，加熱爐熱效率就下降1%。可見(jiàn)，化學(xué)不完全燃燒所造成的熱損失較大。機(jī)械不完全燃燒的熱損失主要體現(xiàn)在大量未經(jīng)燃燒的燃料進(jìn)入煙氣中，一方面造成極大的浪費(fèi)，另一方面存在安全隱患；α＞1.5 時(shí)，入爐空氣量過(guò)大，煙氣帶走熱量增加，增加排煙熱損失，爐內(nèi)溫度下降，影響傳熱效果，燃料氣消耗量增加，導(dǎo)致效率降低。

因此，空氣過(guò)多或過(guò)少，都將降低加熱爐的熱效率，耗氣量增大。

2.1.2 加熱爐擋板開(kāi)度對(duì)加熱爐效率的影響

加熱爐煙道擋板和風(fēng)門(mén)開(kāi)度大小影響爐膛內(nèi)煙氣的流量，影響爐內(nèi)抽力大小。開(kāi)度大，抽力大，熱量帶走多，損失大，效率低，同時(shí)過(guò)剩空氣量大，過(guò)多的空氣進(jìn)入爐膛，造成爐管氧化剝皮現(xiàn)象，縮短爐管使用壽命；擋板開(kāi)度太小，燃燒不完全，爐膛內(nèi)出現(xiàn)煙霧，甚至造成正壓回火。風(fēng)門(mén)開(kāi)得過(guò)小，使入爐空氣量減少，火焰軟而散，燃燒不充分，煙氣含CO 多，燃料消耗大，爐子熱效率低。因而，在實(shí)際操作中，調(diào)節(jié)煙道擋板，使?fàn)t膛負(fù)壓在合適水平。爐膛負(fù)壓過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致?tīng)t體漏風(fēng)點(diǎn)漏風(fēng)加?。贿^(guò)小則易引起回火傷人現(xiàn)象，危及加熱爐的安全生產(chǎn)。

2.1.3 排煙溫度對(duì)加熱爐效率的影響

影響加熱爐排煙熱損失的主要因素是排煙溫度及排煙量。排煙溫度比環(huán)境溫度高的越多，排煙量越大，排煙熱損失就越大，當(dāng)排煙溫度升高12～15 ℃時(shí)，排煙熱損失約增加1%左右。排煙溫度的高低又和過(guò)剩空氣系數(shù)密切相關(guān)：過(guò)?？諝庀禂?shù)增加后，排煙量增加，煙速提高，對(duì)流放熱加強(qiáng)，但傳熱量增加的程度不及煙氣量增加的多，即煙氣來(lái)不及把熱量傳遞給介質(zhì)就離開(kāi)了受熱面。從監(jiān)測(cè)報(bào)告可以看出，影響加熱爐熱效率的主要因素是排煙溫度過(guò)高，導(dǎo)致加熱爐熱效率的下降。

2.1.4 空氣過(guò)剩系數(shù)調(diào)整分析

鑒于同類(lèi)裝置薩南原穩(wěn)擋板開(kāi)度達(dá)到22%時(shí)爐膛壓力為-10 Pa，加熱爐出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，說(shuō)明空氣量過(guò)少造成不完全燃燒，故將喇一原穩(wěn)裝置擋板開(kāi)度控制在30%～100%區(qū)間進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 擋板開(kāi)度對(duì)加熱爐各參數(shù)的影響

從表4、圖1、圖2 可以看出，擋板開(kāi)度從30%逐漸增加到100%，過(guò)?？諝庀禂?shù)從1.1 增加到1.51，爐膛壓力從-30 Pa 降到-275 Pa，加熱爐排煙溫度從197.9 ℃增加到284.8 ℃，排煙損失增加。燃?xì)饬颗c排煙溫度成正比，隨排煙溫度升高而升高，耗氣量增加約23%。

圖1 排煙溫度隨空氣過(guò)剩系數(shù)變化

原油加熱溫度一定時(shí)，通過(guò)控制加熱爐煙囪擋板開(kāi)度，節(jié)約燃料氣消耗量。從表4 可以看出，擋板開(kāi)度30%與100%相比可節(jié)約燃料氣約23%。如當(dāng)原油溫度130 ℃時(shí)，加熱爐擋板開(kāi)度40%～50%；當(dāng)原油加熱溫度120 ℃時(shí)，加熱爐擋板開(kāi)度30%～40%。

圖2 燃?xì)饬侩S排煙溫度變化

2.2 原油泵運(yùn)行分析

單泵運(yùn)行可以有效減少裝置能耗，降低原穩(wěn)泵的電單耗，但裝置的原油處理量和輕烴產(chǎn)量也隨之下降。因此在六廠供油波動(dòng)，確認(rèn)短時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)供油量時(shí)可以進(jìn)行單泵運(yùn)行模式，其余工況采用雙泵運(yùn)行方式（1 臺(tái)高負(fù)荷、1 臺(tái)低負(fù)荷運(yùn)行）。

當(dāng)采油六廠供油量正常（8500～11 500 t/d），計(jì)量間來(lái)油閥全開(kāi)，外循環(huán)閥全關(guān)，原油泵采用雙泵運(yùn)行方式運(yùn)行。

當(dāng)采油六廠供油量較低（6000～8500 t/d），原油緩沖罐液位下降，則關(guān)小進(jìn)料泵出口調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，開(kāi)度低至28%時(shí)停一臺(tái)穩(wěn)前泵、一臺(tái)穩(wěn)后泵，原油系統(tǒng)調(diào)整至單泵運(yùn)行方式。

3 結(jié)語(yǔ)

在保證原油加熱溫度的情況下，調(diào)整燃料氣量的同時(shí)，及時(shí)調(diào)整加熱爐擋板開(kāi)度，當(dāng)原油處理量及加熱溫度在設(shè)計(jì)值附近時(shí)，加熱爐擋板開(kāi)度控制在40%～50%，年節(jié)約燃料氣49.6 萬(wàn)立方米，節(jié)約費(fèi)用約103 萬(wàn)元人民幣；現(xiàn)場(chǎng)對(duì)穩(wěn)前、穩(wěn)后單臺(tái)原油泵運(yùn)行試驗(yàn)分析，進(jìn)一步優(yōu)化操作方式，年節(jié)電61.5 萬(wàn)千瓦時(shí)；2018 年1～11 月，喇一原穩(wěn)裝置產(chǎn)品綜合能耗為225 kg 標(biāo)煤/t，比2017 年降低11.8%。