企業(yè)氮?dú)庀到y(tǒng)優(yōu)化方案探討

張成富 史會(huì)兵 侯新峰

(山東京博石油化工有限公司，山東 博興 256500)

0 引言

河南某公司氮?dú)庀到y(tǒng)的供給主要分為三部分，即空壓車間KDN-3000型空分裝置、A 化工廠KDN-5000空分裝置與KDN-10000型空分裝置。其中KDN-3000型空分裝置于2000年投入使用。該裝置依托于凈化空氣，通過低溫法制氮工藝實(shí)現(xiàn)氮?dú)獾纳a(chǎn)，其生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到3000m3/h，并配有液氮貯槽、中壓氮?dú)鈮嚎s機(jī)設(shè)施數(shù)臺(tái)以及其他輔助設(shè)施，其提供的氮?dú)鈮毫Φ燃?jí)共有兩種，即0.7MPa 與2.5MPa。

1 氮?dú)庀到y(tǒng)存在的問題分析

1.1 空壓車間存在的問題

在正常的生產(chǎn)狀態(tài)下，中壓氮?dú)膺\(yùn)行模式依然有較大的節(jié)能空間；氮?dú)鈧溆孟到y(tǒng)的工藝亟待更新，難以發(fā)揮應(yīng)急保供作用；出裝置氮?dú)饬髁坑?jì)顯示的準(zhǔn)確度不夠，影響到計(jì)量結(jié)果，在生產(chǎn)實(shí)時(shí)調(diào)整中難以發(fā)揮作用；空分裝置入口渦街流量計(jì)表頭出現(xiàn)損壞情況以及顯示不準(zhǔn)確情況，影響到計(jì)量結(jié)果，需要按照周期要求進(jìn)行檢定。

1.2 外購A氮?dú)馇闆r

A 氮?dú)鈮毫^高，車間難以對(duì)其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)于生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)調(diào)整有著不利影響；在對(duì)外購A 氮?dú)獾挠?jì)量方面，供方與收方的流量計(jì)顯示數(shù)值存在較大差異，在貿(mào)易過程中會(huì)影響到結(jié)算結(jié)果。

1.3 氮?dú)庥脩舴矫媲闆r

首先，對(duì)于同一氮?dú)庥脩舳?，主管網(wǎng)上存在氮?dú)夥种?shù)條，這些分支間還涉及到跨線情況，有的氮?dú)夥种]有設(shè)置流量計(jì)，存在諸多計(jì)量盲區(qū)，從而導(dǎo)致裝置界區(qū)的管線流程趨于混亂。比如煉油系統(tǒng)a 裝置的氮?dú)夤芤还灿?條，但有兩條管道間連接了跨線。具體如圖1所示。

其次，系統(tǒng)中氮?dú)饬髁坑?jì)并沒有遵循合理性原則進(jìn)行安裝，與裝置界區(qū)位置上存在一定偏差，還有的氮?dú)饬髁科鬟€設(shè)置了分支管線，從而導(dǎo)致氮?dú)庥?jì)量的準(zhǔn)確性受到影響，與計(jì)量器具的管理要求相違背。

再者，在氮?dú)夤芫W(wǎng)上，有的用戶增加管線分支，對(duì)工藝流程進(jìn)行變更時(shí)，并沒有遵守公司的氮?dú)夤?yīng)管理的相關(guān)制度，且沒有進(jìn)行審批，從而導(dǎo)致計(jì)量的準(zhǔn)確性受到影響。考慮到氮?dú)夤芫€介質(zhì)的安全性較高，并且壓力等級(jí)偏低，因此有的用戶對(duì)氮?dú)夤芫€或氮?dú)饬鞒踢M(jìn)行私自調(diào)整，從而導(dǎo)致氮?dú)夤芾沓霈F(xiàn)盲區(qū)，對(duì)氮?dú)夤芫W(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性構(gòu)成了威脅，難以保障計(jì)量的準(zhǔn)確性，同時(shí)也不利于節(jié)能優(yōu)化與調(diào)整。

此外，有的裝置或者設(shè)備氮?dú)夤芫€處于停運(yùn)狀態(tài)，但公司并沒有采取隔離措施，例如加裝盲板，從而導(dǎo)致氮?dú)庥行孤讹L(fēng)險(xiǎn)，情況嚴(yán)重時(shí)還可能出現(xiàn)氮?dú)庵舷⑹鹿?，給相關(guān)人員的生命安全構(gòu)成威脅。

最后，氣油車間布置的裝置非常復(fù)雜，氮?dú)馐褂命c(diǎn)不夠集中，分布于公司部分廠區(qū)內(nèi)，從而難以全方位覆蓋計(jì)量器具，出現(xiàn)了很多氮?dú)庥?jì)量盲點(diǎn)。

圖1 跨線連接圖

2 氮?dú)庀到y(tǒng)優(yōu)化方案分析

2.1 車間內(nèi)部優(yōu)化

首先，公司根據(jù)中壓氮?dú)膺\(yùn)行模式取得實(shí)際效果，將中壓液氮貯槽投入到生產(chǎn)中，并停止了氮壓機(jī)的運(yùn)行，從而提高了節(jié)能效果，創(chuàng)造了比較理想的效益?？諌很囬g空分站中壓氮?dú)獾挠猛驹谟诟餮b置的氣密。在生產(chǎn)過程中，化纖與煉油生產(chǎn)裝置并不會(huì)使用大量中壓氮?dú)猓鋵?duì)中壓氮?dú)獾氖褂脙H限于管線壓力的維持。在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下，中壓氮?dú)饩醋杂诘獕簷C(jī)，中壓液氮貯槽的作用僅僅是為了應(yīng)急，即針對(duì)緊急事件補(bǔ)充需求量增加的中壓氮?dú)?。中壓液氮貯槽能夠儲(chǔ)備約20m3的液氮，壓力等級(jí)約為2.5MPa。根據(jù)調(diào)查與研究，公司針對(duì)現(xiàn)有情況采取了增效措施。具體操作為：停止運(yùn)行氮壓機(jī)，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，利用中壓液氮貯槽進(jìn)行增壓，從而使中壓管網(wǎng)壓力得以維持?；诖四Ｊ竭\(yùn)行為期一年后，實(shí)踐結(jié)果表明該模式在安全性、可靠性以及操作性方面都具有突出優(yōu)勢(shì)，能夠提高氮?dú)夤?yīng)的穩(wěn)定性，并且每小時(shí)耗電量縮減了250kW，循環(huán)水節(jié)約量達(dá)到25t，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中的故障問題也得以減少，為運(yùn)行與維護(hù)成本控制提供了有力支持，最終實(shí)現(xiàn)了節(jié)能創(chuàng)效目標(biāo)。

其次，針對(duì)氮?dú)鈧溆孟到y(tǒng)工藝?yán)匣瘑栴}，公司也對(duì)低壓液氮汽化池進(jìn)行了優(yōu)化。具體來講，空分站低壓液氮汽化池閥門在以往均屬于手動(dòng)操作，并且遠(yuǎn)離操作室，汽化池汽化效率不高，熱損失較大，對(duì)備用熱源需求較大。針對(duì)氮?dú)膺\(yùn)行的優(yōu)化，2017年車間對(duì)低壓液氮汽化池進(jìn)行了改造，選擇立式封閉汽浴式汽化池代替敞開式水浴汽化池，并增設(shè)了蒸汽與氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥，利用PLC 控制技術(shù)，建立了空分站控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)距離對(duì)液氮汽化池的控制，在生產(chǎn)過程中體現(xiàn)出較強(qiáng)的靈活性。與此同時(shí)，在蒸汽消耗量的控制方面，車間在完成改造后也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，不再使用新鮮水。

2.2 外購A氮?dú)獾膬?yōu)化

根據(jù)A 氮?dú)鈮毫^高，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)A 氮?dú)獾淖詣?dòng)調(diào)節(jié)問題，車間于2017年檢修停工期間，將氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥增設(shè)在A 公司氮?dú)獠⒕W(wǎng)閥F909位置，并利用儀表線向空分站操作室引入了信號(hào)，從而幫助空分站PLC 控制系統(tǒng)對(duì)該閥進(jìn)行了調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)外購A 氮?dú)饬康倪h(yuǎn)程控制目標(biāo)。

與此同時(shí)，針對(duì)氮?dú)庥脩粲昧繂栴}，車間對(duì)公司氮?dú)饬鞒踢M(jìn)行了調(diào)整，利用對(duì)A 氮?dú)獠⒕W(wǎng)調(diào)節(jié)閥的遠(yuǎn)程控制，使空分站KDN-3000空分裝置運(yùn)行趨于滿負(fù)荷狀態(tài)，從而使外購A 氮?dú)饬康玫娇s減。根據(jù)氮?dú)鈨?yōu)化調(diào)整方案，A 化工廠向公司進(jìn)行氮?dú)夤┙o的途徑主要為F903向加氫、聚丙烯與260萬柴油加氫等。車間將F904/F905/F906三個(gè)閥門連接到煉油區(qū)域的氮?dú)夤芫W(wǎng)，將F909連接到化纖區(qū)域?？紤]到A 氮?dú)鈮毫?.72MPa，而空分站氮?dú)鈮毫?.65MPa，煉油區(qū)域無法獲取氮?dú)狻Ｒ虼塑囬g將F305啟動(dòng)，連通煉油區(qū)域與化纖區(qū)域的氮?dú)夤芫W(wǎng)，并將F904與F905閥門關(guān)閉，從而使A 氮?dú)饬康靡詼p少，在保證各裝置用氮狀態(tài)正常的前提下，空分站KDN-3000空分裝置的運(yùn)行狀態(tài)也趨于滿負(fù)荷。實(shí)踐表明，在完成系統(tǒng)改造后，公司外購氮?dú)饬繉⑸倭私?000m3/h，空分平均氮?dú)夤?yīng)量增加了近1300m3/h，全年節(jié)約成本超過1000萬元。

此外，在解決外購A 氮?dú)夤┦諆煞搅髁坑?jì)顯示數(shù)值偏差問題時(shí)，公司在2017年檢修中要求A 公司對(duì)流量計(jì)進(jìn)行檢定并出具報(bào)告。該項(xiàng)事宜涉及到貿(mào)易結(jié)算，而收方流量計(jì)沒有出廠檢定，計(jì)量中心于2018年拆除了未檢定的流量計(jì)并進(jìn)行檢定，完成檢定后繼續(xù)投入使用，運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)正常。在檢定雙方流量計(jì)時(shí)，收方流量計(jì)標(biāo)定數(shù)值與車間設(shè)置的流量計(jì)數(shù)值相差約3%。供方流量計(jì)標(biāo)定顯示誤差則超過10%，因此在貿(mào)易結(jié)算中選擇參考收方流量計(jì)數(shù)值。

3 結(jié)語

通過對(duì)氮?dú)庀到y(tǒng)的優(yōu)化與改造，在實(shí)踐中多方面的都得到了改善與提升，節(jié)能創(chuàng)效目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)，具體涉及到以下幾方面：第一，氮?dú)膺\(yùn)行模式優(yōu)化使得耗電量節(jié)約了250kW/h，循環(huán)水節(jié)約量達(dá)到25t，蒸汽節(jié)約量為2.5t，總計(jì)節(jié)約近460萬元；第二，對(duì)氮?dú)饨?jīng)濟(jì)核算以及優(yōu)化調(diào)整產(chǎn)生影響的流量計(jì)均進(jìn)行了處理，運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)正常，在數(shù)據(jù)層面上能夠提供可靠支持；第三，公司與A 公司的貿(mào)易結(jié)算達(dá)成一致意見；第四，基于氮?dú)庀到y(tǒng)的改造，每年氮?dú)馔赓徺M(fèi)用節(jié)約超過1000萬元。