公用工程保障系統(tǒng)運行優(yōu)化

黃長勝，吳延銳，張傳振，王欽凱，趙洪升

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

山東鐵雄新沙能源有限公司地處省級巨野化工園區(qū)北區(qū)，是生產(chǎn)焦炭、焦?fàn)t煤氣制甲醇和LNG 的綜合能源化工企業(yè)，同時承擔(dān)了周邊企業(yè)的煤氣、熱力、氫氣等公用工程供應(yīng)和地方供暖等功能。公司有兩座5.5m 搗固焦?fàn)t，分別于2009年3月、2013年12月建成投產(chǎn)，為延長產(chǎn)業(yè)鏈，2010年12月建成投產(chǎn)焦?fàn)t氣制甲醇裝置，2016年12月投產(chǎn)干熄焦裝置，2017年5月LNG 項目投運。隨著不同裝置的先后投產(chǎn)，對保障生產(chǎn)的公用工程平衡帶來了巨大挑戰(zhàn)，隨著近兩年環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)提升和安全標(biāo)準(zhǔn)化的實施，對運行的安全和環(huán)保提出了更高的要求，根據(jù)優(yōu)勢互補(bǔ)、能源充分利用的原則，生產(chǎn)管理人員對公用工程的平衡與調(diào)節(jié)方面進(jìn)行了多項實踐，節(jié)約運行成本的同時維護(hù)了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1 解析氣

1.1 解析氣來源

公司LNG 投產(chǎn)后設(shè)計是用分離了甲烷后的富氫氣通過PSA 提取氫氣外供，由于市場變化，LNG 運行效益低于甲醇，單純?yōu)榱颂釟溥\行LNG 裝置又十分不經(jīng)濟(jì)，通過和PSA 廠家溝通，創(chuàng)造性地采用甲醇馳放氣富氫特點通過PSA 提氫，不再運行LNG 冷箱及前處理系統(tǒng)，解決了系統(tǒng)運行和氫氣供應(yīng)問題。

甲醇馳放氣壓力滿足PSA 系統(tǒng)，可以直接送到PSA 提氫，進(jìn)入PSA 系統(tǒng)提氫后的剩余氣體就是解析氣，馳放氣和解析氣主要成分如表1所示。

表1 馳放氣和解析氣組分表

1.2 流程簡述

來自甲醇車間合成系統(tǒng)的馳放氣進(jìn)入LNG 車間PSA 系統(tǒng)提氫后，氫氣外供，解析氣通過閥門調(diào)節(jié)有三種去向：一是通過回爐煤氣管道供一、二期焦?fàn)t回爐使用，二是通過原馳放氣管道回一期管道并入氣柜進(jìn)口，三是通過新配煤氣管道并入羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)口直接外供煤氣使用單位。

1.3 調(diào)節(jié)關(guān)鍵點

由于解析氣相對于焦?fàn)t煤氣熱值偏低，回爐使用一方面有助于焦?fàn)t高向加熱，改善焦?fàn)t標(biāo)準(zhǔn)溫度控制，另一方面較多解析氣加入會影響到回爐煤氣熱值，甚至影響焦?fàn)t加熱，由于一期管式爐在解析氣加入點之后，加大進(jìn)入焦?fàn)t的解析氣量后直接影響管式爐的加熱溫度，進(jìn)而影響脫苯。

在焦?fàn)t廢氣回配沒有投用前，根據(jù)焦?fàn)t加熱情況，解析氣少量并入回爐使用，有助于焦?fàn)t的高向加熱；其余部分借助原甲醇馳放氣去氣柜管道，在保證不影響甲醇原料氣組分的情況下并入氣柜進(jìn)口；2019年11月焦?fàn)t廢氣回配投用后，廢氣回配對焦?fàn)t加熱的改善相對明顯，再增加焦?fàn)t加熱中的解析氣量就會出現(xiàn)熱量不足的問題。

考慮今后提氫裝置負(fù)荷的提高和焦?fàn)t廢氣回配的投用，解析氣需要有一個相對合理穩(wěn)妥的去處，因此，新增部分管道，使得解析氣可通過原外供煤氣管道并入外供羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)口，在保證外供煤氣熱值的情況下，與煤氣混合外供。

1.4 實現(xiàn)效果

來自LNG 車間解析氣，通過供焦?fàn)t回爐閥門及并入羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)口閥門的調(diào)節(jié)，在保證焦?fàn)t加熱及外供煤氣熱值的情況下共同消耗使用，實現(xiàn)了資源的合理利用。流程簡圖如圖1所示。

圖1 解析氣調(diào)節(jié)流程簡圖

2 壓縮空氣

2.1 壓縮空氣來源

公司壓縮空氣負(fù)荷主要有：LNG 車間3×780m3/h，干熄焦車間2×3000m3/h，一期空壓站3×2448m3/h，二期空壓站4×2280m3/h，甲醇空分空壓機(jī)1×36000m3/h（主要制氧、制氮使用）。

2.2 優(yōu)化方案

原壓縮空氣供應(yīng)點各自相對獨立，若某一區(qū)域空壓機(jī)出現(xiàn)異常情況，短時間內(nèi)無法開啟，壓縮空氣壓力低造成局部系統(tǒng)癱瘓，還時有出現(xiàn)某點富余而另一點不夠用的窘狀。為保證壓縮空氣系統(tǒng)、儀表氣系統(tǒng)壓力及流量正常，通過鋪設(shè)管道將各壓縮空氣供應(yīng)點進(jìn)行聯(lián)通，其中LNG 車間壓縮空氣借助管道送入老廠區(qū)，并在適宜位置管道帶壓開口與二期壓縮空氣主管網(wǎng)及干熄焦壓縮空氣主管網(wǎng)并網(wǎng)，同時將干熄焦主管網(wǎng)與一、二期主管網(wǎng)連通并網(wǎng)，以此實現(xiàn)全公司所有壓縮空氣系統(tǒng)的并聯(lián)運行，保證了生產(chǎn)用壓縮空氣系統(tǒng)、儀表氣系統(tǒng)壓力及流量的穩(wěn)定。

2.3 實現(xiàn)效果

壓縮空氣LNG 車間與二期及干熄焦主管網(wǎng)并網(wǎng)，干熄焦壓縮空氣與一、二期連通管網(wǎng)并網(wǎng)，使得全廠壓縮空氣系統(tǒng)形成一個互聯(lián)互通狀態(tài)，任意空壓機(jī)出現(xiàn)異?；蛘咄C(jī)均不影響壓縮空氣的供應(yīng)，同時也保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定。流程簡圖如圖2所示。

圖2 壓縮空氣流程簡圖

3 氮氣

3.1 氮氣來源

（1）一期空壓站制氮機(jī)組，該套制氮系統(tǒng)氮氣產(chǎn)量約180m3/h，壓力0.3MPa，氮氣純度＞99.9%。

（2）二期空壓站制氮機(jī)組，該套制氮系統(tǒng)氮氣產(chǎn)量約200m3/h，壓力0.3MPa，氮氣純度＞99.9%。

（3）甲醇氮壓站，該氮壓站共有三臺氮壓機(jī)，主要供應(yīng)甲醇二合一機(jī)組、火炬及焦化二期（應(yīng)急使用），氮氣來源冷箱，單臺最大供應(yīng)量900m3/h，壓力0.7MPa，氮氣純度≥99.99%。其中1#、3#機(jī)組通過閥門切換可實現(xiàn)與甲醇制氮站氮氣外供管道并網(wǎng)。

制氮機(jī)組：三套制氮系統(tǒng)滿負(fù)荷運行供應(yīng)量3×1000m3/h，壓力0.5MPa，氮氣純度≥99.99%。

通過改造，創(chuàng)造性的實現(xiàn)3#、4#、5#、6#可直接外供來自冷箱氮氣，制氮站空壓機(jī)不開制氮機(jī)組：最大供應(yīng)量7000m3/h（夏季），9000m3/h（冬季），壓力0.5MPa，氮氣純度≥99.99%。

（4）LNG 制氮站，設(shè)計最大產(chǎn)氣量2×1000m3/h，壓力0.5MPa，氮氣純度≥99.99%。

（5）干熄焦液氮氣化器，最大外供負(fù)荷2500m3/h，壓力0.6MPa。

3.2 調(diào)節(jié)關(guān)鍵點

根據(jù)各系統(tǒng)氮氣用量及壓力，通過各車間制氮機(jī)組連通管道閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，首先保證干熄焦車間干熄爐CO 氣體的控制。若某制氮系統(tǒng)檢修停車，可通過提高其他環(huán)節(jié)制氮機(jī)組負(fù)荷，打開相關(guān)連接閥門供應(yīng)系統(tǒng)使用。

3.3 實現(xiàn)效果

通過對甲醇制氮站空壓機(jī)進(jìn)口改造，使得空壓機(jī)可作為氮壓機(jī)使用，直接加壓來自空分的氮氣進(jìn)行外供，將原來甲醇空分系統(tǒng)放散的氮氣變廢為寶，在甲醇制氮機(jī)組不開啟的情況下即可滿足系統(tǒng)需求，既節(jié)約了資源又避免了浪費，同時通過鋪設(shè)管道將甲醇制氮站外供干熄焦系統(tǒng)及LNG 系統(tǒng)用氮氣主管網(wǎng)與一期氮氣主管網(wǎng)、LNG 制氮站主管網(wǎng)及干熄焦液氮氣化器出口管道并網(wǎng)，并在甲醇制氮站外供主管網(wǎng)帶壓開口與二期氮氣系統(tǒng)主管網(wǎng)并網(wǎng)，以此實現(xiàn)全公司所有氮氣供應(yīng)點的互聯(lián)互通。流程簡圖如圖3所示。

圖3 氮氣工藝流程簡圖

4 循環(huán)水補(bǔ)水

4.1 原補(bǔ)水流程

一期循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水點有環(huán)保站出水和混合水池出水（原地下管道）；

二期循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水由混合水池兩條出水管道補(bǔ)水；

甲醇循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水由東大路橋架東側(cè)循環(huán)水管道補(bǔ)混合水池出水；

干熄焦、LNG 循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水由東大路橋架兩條循環(huán)水管道補(bǔ)混合水池出水。

4.2 原流程問題

中水回用投用產(chǎn)水及循環(huán)水補(bǔ)水采用的就近原則，各循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水量及補(bǔ)水指標(biāo)不一致，導(dǎo)致中水回用系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)入二期循環(huán)水系統(tǒng)及甲醇循環(huán)水系統(tǒng)較多，各循環(huán)水系統(tǒng)指標(biāo)差距較大。

4.3 調(diào)節(jié)關(guān)鍵點

通過現(xiàn)場管道改造，將10000m3產(chǎn)水借助東大路西側(cè)循環(huán)水管道倒送至混合水池，再由混合水池統(tǒng)一供給各循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水（其中二期循環(huán)水補(bǔ)水在供LNG 循環(huán)水補(bǔ)水管道開孔引入吸水井）。

4.4 實現(xiàn)效果

優(yōu)化和統(tǒng)一各循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水指標(biāo)，使中水回用的產(chǎn)水和蓄水池原水充分混合，減少人為因素導(dǎo)致的各循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的差距，防止出現(xiàn)補(bǔ)水指標(biāo)不均勻、不對稱的情況，保證各循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水流程簡圖如圖4所示。

圖4 循環(huán)水補(bǔ)水工藝流程簡圖

5 結(jié)束語

隨著公司的不斷壯大，公用工程系統(tǒng)不斷完善，借助系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟(jì)合理的裝置保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，發(fā)揮公用工程的優(yōu)勢，也凸顯與老系統(tǒng)相互依托的優(yōu)勢，維護(hù)好系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、可靠。