煉廠低溫余熱回收技術(shù)應(yīng)用分析

魏艷艷，王賢山，王殿明，燕欽國(guó)，劉 兵

(正和集團(tuán)股份有限公司， 山東 東營(yíng) 257300)

近幾年來(lái)，煉油行業(yè)能源結(jié)構(gòu)逐步發(fā)展為催化裂化和延遲焦化的焦炭、煉廠氣、渣油以及部分煤、電力等多種能源。我國(guó)煉油加工設(shè)施技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)裝置相比還有相當(dāng)?shù)牟罹?，就整個(gè)煉油能耗來(lái)講，噸原油能耗大致高出國(guó)外先進(jìn)煉廠10～20kg標(biāo)油左右。從煉油裝置來(lái)看，催化裂化裝置、延遲焦化裝置等存在著很大的節(jié)能潛力。因此，如何降低裝置單耗和能耗總量，節(jié)約能源、降低企業(yè)成本成為各企業(yè)最為緊迫的任務(wù)[1-2]。

煉油企業(yè)能可以分為能量轉(zhuǎn)換與傳輸、能量的工藝?yán)煤湍芰炕厥杖齻€(gè)環(huán)節(jié)。三個(gè)環(huán)節(jié)之間聯(lián)系緊密，必須同時(shí)來(lái)抓，才能更有效地降低企業(yè)能耗。煉油工藝用能包括化學(xué)能和電能，其中由燃料產(chǎn)生的化學(xué)能占主要部分。煉油企業(yè)一般以蒸汽供熱和用蒸汽在汽輪機(jī)中作功來(lái)提供動(dòng)力，工藝過程用能絕大部分是熱能[3]。

1 某煉廠催化裂化裝置蒸汽利用狀況

1.1 背景技術(shù)及某煉廠具體蒸汽利用現(xiàn)狀

目前，石化行業(yè)中的硫磺裝置凝結(jié)水回收至其本裝置內(nèi)部的凝結(jié)水罐，汽油加氫裝置的凝結(jié)水回收至其本裝置內(nèi)的凝結(jié)水罐，熱量都直接損失。DCC裝置為催化裂化裝置，DCC裝置的溶劑再生單元使用通過1.0MPa蒸汽減溫減壓至0.3MPa的蒸汽，該過程中增加了1.0MPa蒸汽使用量，增加DCC裝置負(fù)擔(dān)，同時(shí)減溫減壓過程把高品質(zhì)的蒸汽轉(zhuǎn)換成低品質(zhì)的蒸汽使用，是能量的高質(zhì)低用，使企業(yè)的生產(chǎn)成本大幅提高。

催化裂化裝置約20米平臺(tái)上除氧器一臺(tái)，除氧能力為150t/h，進(jìn)汽壓力1.0MPa，溫度230℃，除氧頭DN80三通管常年外排乏汽壓力0.02 ～0.05MPa，溫度104℃，乏汽量約為2.5t/h，造成極大浪費(fèi)。正常情況下，通過DN200調(diào)節(jié)閥給除氧器供脫鹽水約90t/h，溫度為57℃。另外一路凝結(jié)水給除氧器補(bǔ)水約60t/h，滿足除氧器正常工作。離除氧器直線距離約50米的地面上，有一臺(tái)定連排罐，正常工作時(shí)7個(gè)汽包往其內(nèi)排放壓力約為3.3MPa，溫度為250℃的凝結(jié)水約6t/h，因水質(zhì)不好，pH值=10，水就地排到地溝，閃蒸乏汽通過罐頂部DN300管外排，通過計(jì)算乏汽量約為2.5t/h，(閃蒸率為43%)，此部分乏汽和高溫凝結(jié)水直接排放，造成了一定的熱能浪費(fèi)。

1.2 現(xiàn)有技術(shù)缺陷分析

催化裂化裝置在工藝過程中存在著大量工藝低溫余熱沒有回收利用，以及裝置高品質(zhì)蒸汽轉(zhuǎn)化成低品質(zhì)蒸汽使用，能量的高質(zhì)低用現(xiàn)象[4-5]。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)該煉廠催化裂化裝置溶劑再生單元使用通過1.0MPa蒸汽減溫減壓至0.3MPa的蒸汽，過程中增加了1.0MPa蒸汽使用量，同時(shí)減溫減壓過程把高品質(zhì)的蒸汽轉(zhuǎn)換成低品質(zhì)的蒸汽使用，使部分蒸汽高質(zhì)低用，提高了裝置能耗和企業(yè)生產(chǎn)成本。

(2)裝置余熱鍋爐在運(yùn)行中配備的除氧器約4t/h乏汽未回收，相當(dāng)增加低壓蒸汽消耗約2.5t/h。

(3)定排水流量約6t/h,熱能蒸汽凝液直接排入大氣。約110℃的熱凝液排入污水管道，造成水資源浪費(fèi)。

(4)裝置在使用蒸汽的過程中，由于工藝的原因會(huì)產(chǎn)生很多排放的低壓蒸汽，這部分熱能未能獲得合理的利用，造成極大的能源損失及浪費(fèi)。

2 優(yōu)化技術(shù)方案

2.1 低溫余熱回收

采用催化裂化生產(chǎn)用低溫?zé)峄厥赵倮孟到y(tǒng)技術(shù)(如圖所示)，在原工藝流程中增設(shè)閃蒸罐，閃蒸罐通過低溫?zé)崮Y(jié)水管線將硫磺裝置及汽油加氫裝置低溫?zé)崮Y(jié)水進(jìn)行閃蒸處理，然后通過閃蒸罐蒸汽管線將閃蒸蒸汽送至重沸器使用，重沸器的凝結(jié)水通過重沸器凝結(jié)水管線輸送至溶劑再生單元凝結(jié)水系統(tǒng)回收再利用，閃蒸蒸汽替代原1.0MPa蒸汽減溫減壓至0.3MPa的蒸汽，避免蒸汽的高質(zhì)低用現(xiàn)象，同時(shí)減少1.0MPa蒸汽的浪費(fèi)；同時(shí)通過閃蒸罐蒸汽出口的閃蒸罐凝結(jié)水管線將處理后的凝結(jié)水輸送至除氧器，代替除氧器部分除鹽水，這樣降低了除鹽水站的負(fù)荷，減少了水資源的浪費(fèi)，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。如圖1。

圖1 催化裂化生產(chǎn)用低溫?zé)峄厥赵倮孟到y(tǒng)Fig.1 Low temperature heat recovery and reuse system in DCC

2.2 定連排水回收

將DCC裝置汽包定排、連排水約5t/h回收至煙氣脫硫污水池，利用污水池提升泵將水打回脫硫塔底，作為塔底補(bǔ)水用。定排與連排水都進(jìn)入同一段雨水排放系統(tǒng)，自定排罐處通過DN200閥門將雨水溝封堵，在雨水溝東側(cè)走DN200地埋管線將水引入污水池。

2.3 除氧器乏汽回收

定連排的乏汽和凝液進(jìn)入擴(kuò)容器后經(jīng)過閃蒸，凝液靠擴(kuò)容器底部的離心泵輸送到脫硫裝置的水箱，乏汽和除氧器排出的乏汽管線合并經(jīng)管線接入乏汽冷卻器裝置，使高溫汽迅速將自身的熱量傳給57℃脫鹽水，使壓力和溫度迅速下降，乏汽冷卻裝置內(nèi)出現(xiàn)微負(fù)壓，這種狀況更有利于高溫水的排放，維護(hù)了生產(chǎn)工藝的安全，因此不會(huì)對(duì)生產(chǎn)工藝(除氧器)產(chǎn)生“憋壓”的危險(xiǎn)。

為了保持乏汽冷卻裝置內(nèi)壓力的穩(wěn)定,在乏汽冷卻裝置脫鹽水出口管線上安裝了溫度傳感器,當(dāng)工況發(fā)生變化排液量增大時(shí),乏汽冷卻裝置內(nèi)脫鹽水出口的溫度也會(huì)上升,脫鹽水調(diào)節(jié)閥組件的調(diào)節(jié)閥開度加大(經(jīng)乏汽冷卻裝置補(bǔ)充除氧器的脫鹽水量加大)，乏汽冷卻裝置內(nèi)的產(chǎn)生的負(fù)壓增大,使外排的凝液背壓下降,保證凝液的排放暢通。當(dāng)乏汽冷卻裝置內(nèi)脫鹽水出口的溫度下降時(shí),調(diào)節(jié)閥組件的調(diào)節(jié)閥開度減小(經(jīng)乏汽冷卻裝置補(bǔ)充除氧器的脫鹽水量減小)，乏汽冷卻裝置內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)壓減小,使外排的凝液背壓下降,保證凝液的排放暢通。

乏汽冷卻裝置安裝在除氧器平臺(tái)在距地面約20米高的支架平臺(tái)上，由原供給除氧器的脫鹽水分支管線將脫鹽水(P=0.6MPa；T=57℃)接入乏汽冷卻裝置，用以冷凝進(jìn)入乏汽冷卻裝置內(nèi)的高溫汽，脫鹽水在乏汽冷卻裝置內(nèi)與高溫汽進(jìn)行能量交換，溫度降至90℃凝液，經(jīng)管線流入設(shè)置在乏汽冷卻裝置下方的凝結(jié)水回收裝置內(nèi)，再經(jīng)內(nèi)置的汽水分離、引流加壓、汽蝕消除等裝置，由液位信號(hào)傳給控制柜內(nèi)的PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)工作，控制水泵加壓，將冷凝液送到除氧器，并接到原供水調(diào)節(jié)閥控制點(diǎn)的后端，不受原控制系統(tǒng)影響。如圖2。

圖2 除氧器乏汽回收系統(tǒng)Fig.2 Deaerator exhaust steam recovery system

3 應(yīng)用效果及收益

3.1 三級(jí)標(biāo)題粘貼在這

通過實(shí)施催化裂化生產(chǎn)用低溫?zé)峄厥赵倮孟到y(tǒng)技術(shù)，低溫?zé)崮Y(jié)水進(jìn)入閃蒸罐，通過閃蒸處理后的蒸汽進(jìn)入重沸器作為熱源使用，閃蒸罐閃蒸后的凝結(jié)水，替代部分除鹽水，作為除氧器的補(bǔ)水，降低了除鹽水裝置負(fù)荷。通過低溫?zé)峤橘|(zhì)閃蒸的乏汽回收利用，替代一部分高品位的蒸汽，減少蒸汽的高質(zhì)低用，蒸汽浪費(fèi)現(xiàn)象，節(jié)能降耗。通過乏汽回收利用，減少向大氣排放煙塵和硫化物，凈化廠區(qū)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，消除安全隱患，完全消滅了原來(lái)在設(shè)備上的“白龍”，現(xiàn)場(chǎng)不再有二次蒸汽的排放。不但消除了廠區(qū)熱污染，還消除了二次汽排放發(fā)出的刺耳噪音和對(duì)附近設(shè)備的腐蝕，起到了環(huán)保的作用。

改造后，降低了凝結(jié)水消耗量約4t/h，除氧器4t/h乏汽全部回收，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)排汽現(xiàn)象，乏汽經(jīng)過回收裝置后與管網(wǎng)凝結(jié)水一同返回除氧器。

以每小時(shí)回收4噸左右二次乏汽及凝結(jié)水，每噸蒸汽熱量約為60萬(wàn)大卡，系統(tǒng)按年運(yùn)行8760小時(shí)計(jì)算，回收的熱量折合成標(biāo)煤約為：(4t/h×8760小時(shí)×60萬(wàn)大卡)/7000000大卡=3003噸標(biāo)煤/年。每噸標(biāo)煤按400元人民幣算，每年節(jié)省的標(biāo)煤折合人民幣約為120.12萬(wàn)元?；厥盏哪Y(jié)水按成本價(jià)7元/噸計(jì)算，每年回收的凝結(jié)水折合人民幣約為4×7×8760=24.528萬(wàn)元。

兩項(xiàng)合計(jì)，乏汽回收每年可節(jié)省人民幣約120.12+24.528=144.648萬(wàn)元。減去年運(yùn)行成本后，每年的凈收益:144.648萬(wàn)元-2.2萬(wàn)元=142.448萬(wàn)元。

4 結(jié)論

企業(yè)采用低溫余熱回收及乏汽回收利用技術(shù)，通過一種有效地技術(shù)方式，對(duì)處理后的蒸汽凝結(jié)水進(jìn)行循環(huán)利用，減少熱量的高質(zhì)低用，降低裝置能耗。在保證原生產(chǎn)裝置穩(wěn)定、正常運(yùn)行的情況下，乏汽熱量回收后，乏汽全部變成凝結(jié)水排入水箱再處理，實(shí)現(xiàn)零排放，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，且直接經(jīng)濟(jì)收益明顯。