蒸汽系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能降耗措施

支雅如

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

某大型煉廠現(xiàn)有20 多套主體煉油裝置，自投產(chǎn)以來，通過不斷優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)和管理措施，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)取得了良好的效果。目前，煉廠緊盯“管理增效、優(yōu)化增效、經(jīng)營(yíng)增效”三大重點(diǎn)開展提質(zhì)增效行動(dòng)，在蒸汽優(yōu)化方面，專門成立了蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化攻關(guān)小組，對(duì)蒸汽系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行工作進(jìn)行總體部署，優(yōu)化裝置產(chǎn)汽能力，降低蒸汽消耗量，節(jié)能效果明顯，成功地將唯一運(yùn)行的一臺(tái)鍋爐停下來，實(shí)現(xiàn)了零鍋爐運(yùn)行的良好模式。

1 蒸汽系統(tǒng)構(gòu)成

該煉廠動(dòng)力部設(shè)有3 臺(tái)130t·h-1的鍋爐，和一臺(tái)最大耗汽量100t·h-1的汽輪發(fā)電機(jī)，優(yōu)化前是一爐一機(jī)運(yùn)行模式，正常生產(chǎn)中鍋爐負(fù)荷維持在40～50t·h-1左右。動(dòng)力站、催化、硫磺回收分別設(shè)有減溫減壓器。蒸汽管網(wǎng)分為3 個(gè)等級(jí)，分別是：中壓蒸汽管網(wǎng)，壓力3.5MPa；低壓蒸汽管網(wǎng)，壓力1.0MPa；低低壓蒸汽管網(wǎng)，壓力0.45MPa。

中壓蒸汽產(chǎn)汽用汽示意圖見圖1，低壓蒸汽產(chǎn)汽用汽示意圖見圖2，低低壓蒸汽產(chǎn)汽用汽示意圖見圖3。

圖1 中壓蒸汽產(chǎn)汽用汽示意圖

圖2 低壓蒸汽產(chǎn)汽用汽示意圖

圖3 低低壓蒸汽產(chǎn)汽用汽示意圖

2 蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能措施

2.1 中壓蒸汽系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能措施

某煉廠中壓蒸汽主要供各加氫裝置汽輪機(jī)、塔底加熱及常減壓裝置爐管注汽使用。對(duì)全廠每個(gè)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，在同樣的功率、不同的蒸汽參數(shù)下，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量不一樣，蒸汽參數(shù)越高，蒸汽可利用的能量越大，蒸汽汽輪機(jī)的做工能力越強(qiáng)，因此決定將中壓蒸汽壓力盡量控制得高一些，使汽輪機(jī)的做工效率更高。與全廠蒸汽用戶對(duì)接后，將全廠中壓蒸汽壓力由原來的3.25～3.45MPa，調(diào)整到3.47～3.5MPa，中壓蒸汽壓力平均提高了0.22MPa，節(jié)約蒸汽用量約8t·h-1，保障了全廠蒸汽更優(yōu)的工況。

為了讓催化能夠多產(chǎn)蒸汽，煉廠決定改變催化原料的性質(zhì)，通過調(diào)整渣油加氫裝置反應(yīng)器的反應(yīng)條件，進(jìn)行催化原料重質(zhì)化生產(chǎn)，逐步將催化原料的殘?zhí)坑?.5%提至6.6%左右，催化裝置可增產(chǎn)中壓蒸汽40t·h-1。

柴油加氫、蠟油加氫、渣油加氫裝置通過降低氫油比、降低循環(huán)氫壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)等措施，可節(jié)約中壓蒸汽消耗6.5t·h-1。蠟油加氫裝置通過優(yōu)化操作，降低了汽提塔的汽提蒸汽量，可降低中壓蒸汽使用量0.5t·h-1。1700 多萬元。

2.2 低壓蒸汽系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能措施

根據(jù)凱恩有效能和朗肯循環(huán)理論，溫度相同時(shí)，高壓蒸汽的?比低壓蒸汽的?大，降低汽輪機(jī)背壓蒸汽的壓力，可以提高汽輪機(jī)的熱效率，在輸出功率一定的前提下，可以降低汽輪機(jī)的蒸汽消耗量。從提高能效的角度考慮，1.0MPa 蒸汽管網(wǎng)的壓力越低，1.0MPa 等級(jí)的蒸汽透平的汽耗率越低；1.0MPa蒸汽管網(wǎng)壓力越低，單位質(zhì)量的1.0MPa 加熱蒸汽可以提取的過熱和潛熱段能量越大。優(yōu)化前，公司低壓蒸汽壓力控制在1.0MPa 左右，為了達(dá)到節(jié)能的效果，研究后，決定將低壓蒸汽壓力適當(dāng)降低，由1.0MPa 降低至0.95MPa 左右，優(yōu)化后，汽輪機(jī)中壓蒸汽的消耗降低了3t·h-1。

經(jīng)大檢修后，煉廠只有常減壓裝置加熱爐還在燒燃料油，而燃料油系統(tǒng)的運(yùn)行不僅需要泵來輸送，還需要投用伴熱，大大增加了裝置的電耗與汽耗。為此公司在燃料油系統(tǒng)上做了兩個(gè)優(yōu)化，一是各生產(chǎn)部門排查各自的燃料油系統(tǒng)，將各裝置界區(qū)內(nèi)的燃料油管線處理干凈，停用燃料油伴熱；二是與常減壓裝置溝通，核算完常減壓裝置常壓爐、減壓爐的熱負(fù)荷后，停用燃料油系統(tǒng)，同時(shí)停掉了整個(gè)廠區(qū)燃料油系統(tǒng)的伴熱。由于該煉廠位于南方，即使是在冬天最冷的時(shí)候氣溫也在零度以上，所以在蒸汽的優(yōu)化工作中，對(duì)輕質(zhì)油品的伴熱也進(jìn)行了優(yōu)化，節(jié)約了大量的低壓蒸汽。

近期蠟油加氫裝置提至滿負(fù)荷運(yùn)行，裝置組根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行狀況，對(duì)換熱工藝進(jìn)行了優(yōu)化，將柴油循環(huán)量由120t·h-1提高到128t·h-1，多產(chǎn)低壓蒸汽2t·h-1。

2.3 低低壓蒸汽系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能措施

硫磺回收聯(lián)合裝置是低低壓蒸汽的用汽大戶，公司對(duì)700t·h-1和600t·h-1溶劑再生裝置進(jìn)行了多次優(yōu)化，打破工藝包和設(shè)計(jì)院所提供的運(yùn)行參數(shù)，分階段降低蒸汽耗量。

按照設(shè)計(jì)參數(shù)，兩套大溶劑再生裝置的塔底壓力控制在0.12MPa 左右，塔底溫度控制在123℃左右，塔頂回流量34～38t·h-1，塔底蒸汽用量為167t·h-1。初期，裝置負(fù)荷82%的工況下，所耗蒸汽為144t·h-1，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行觀察和分析，結(jié)合流程模擬軟件，裝置組發(fā)現(xiàn)在塔壓和底溫按照設(shè)計(jì)值運(yùn)行的情況下，塔頂回流量實(shí)際上是偏大的，過多的回流冷液返塔會(huì)降低塔壓，導(dǎo)致需要提高蒸汽用量來維持塔壓，最終造成蒸汽的循環(huán)浪費(fèi)。公司決定調(diào)整塔內(nèi)各參數(shù)，以降低蒸汽浪費(fèi)。通過反復(fù)研究，逐漸將塔壓降至0.10MPa，底溫控制在121℃左右，并嚴(yán)格控制塔頂溫度和酸性氣的抽出閥位。經(jīng)過優(yōu)化，在保證貧液產(chǎn)品合格、滿足上游裝置使用的前提下，最終塔底蒸汽用量控制在113t·h-1以下，降低了約31t·h-1的低低壓蒸汽用量。僅此項(xiàng)優(yōu)化措施，每年可節(jié)約蒸汽成本人民幣

目前，兩套大溶劑再生裝置的塔底壓力已經(jīng)優(yōu)化為0.08～0.09MPa，底溫120.5℃，回流量?jī)?yōu)化至10～18t·h-1，蒸汽單耗小于0.09t 蒸汽·(t 胺液)-1，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。這些前期的優(yōu)化措施，提高了全廠蒸汽的富余量，為停運(yùn)鍋爐作出了積極準(zhǔn)備。

2.4 降低減溫減壓器的損失

蒸汽的減溫減壓會(huì)造成蒸汽品質(zhì)的下降和浪費(fèi)，是公司希望降低的部分，因此應(yīng)盡量減少減溫減壓器的運(yùn)行。公司的中壓蒸汽減到低壓蒸汽裝置中，在催化與動(dòng)力部分別設(shè)有1 臺(tái)減溫減壓器，優(yōu)化前，2 臺(tái)減溫減壓器同時(shí)運(yùn)行，而低壓蒸汽只有十幾噸的缺陷，造成蒸汽品質(zhì)下降與浪費(fèi)。優(yōu)化后，停用動(dòng)力站的減溫減壓器，由催化裝置來控制低壓蒸汽管網(wǎng)壓力。由于補(bǔ)汽量小，催化減溫減壓器也停用了，只減壓不減溫，直接補(bǔ)進(jìn)低壓蒸汽管網(wǎng)，大大降低了減溫減壓器帶來的損失。同時(shí)停用了專供減溫減壓器降溫的6000V 補(bǔ)水泵，降低了大量的電耗。

3 停動(dòng)力站鍋爐運(yùn)行存在的隱患及對(duì)策

在單臺(tái)鍋爐的運(yùn)行模式下，蒸汽管網(wǎng)壓力靠鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)共同調(diào)節(jié)，停爐后，在無雨的天氣條件下，蒸汽管網(wǎng)壓力靠汽輪發(fā)電機(jī)來調(diào)節(jié)。停爐前，鍋爐運(yùn)行維持在40t·h-1，汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電用汽量已達(dá)80t·h-1；停爐后，汽輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電用汽量也有40t·h-1，無雨情況下蒸汽管網(wǎng)只有5～20t·h-1的浮動(dòng)，用汽輪發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)蒸汽壓力，足以滿足生產(chǎn)。

3.1 雨天工況對(duì)蒸汽管網(wǎng)壓力的影響

根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，暴雨天氣下因降雨量及降雨時(shí)間的不同，蒸汽波動(dòng)會(huì)明顯增加，波動(dòng)范圍通常為0～80t·h-1（包含中壓、低壓、低低壓蒸汽波動(dòng)）。其中，3.5MPa 蒸汽會(huì)多消耗18t·h-1，主要是催化等裝置的產(chǎn)汽減少；1.0MPa 低壓蒸汽消耗增加40t·h-1，通過催化減溫減壓20t·h-1到低低壓蒸汽管網(wǎng)。0.4MPa 低低壓蒸汽消耗增加20t·h-1，主要是催化、異構(gòu)化等裝置消耗增加。為此，相應(yīng)的對(duì)策有以下幾條：

1）蒸汽波動(dòng)在20～35t·h-1時(shí)（汽輪機(jī)逐漸失去調(diào)節(jié)功能），硫磺風(fēng)機(jī)透平30min 內(nèi)切換到2 臺(tái)電機(jī)運(yùn)行，可節(jié)約中壓蒸汽15t·h-1（溶劑再生使用低低壓蒸汽過剩時(shí)，優(yōu)先退出）。

2）蒸汽波動(dòng)在35～65t·h-1時(shí)，催化裝置的2臺(tái)CO 鍋爐增加燃料氣用量，15min 內(nèi)增產(chǎn)中壓蒸汽10t·h-1；重整鍋爐30min 內(nèi)增產(chǎn)中壓蒸汽25t·h-1，并逐步關(guān)閉3.5MPa 蒸汽界區(qū)閥門自保。如果蒸汽壓力仍有不足，儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)15min 內(nèi)關(guān)閉加熱蒸汽閥門，減少15t·h-1低壓蒸汽量，同時(shí)控制火炬消煙蒸汽、擴(kuò)散蒸汽閥門的開度不大于30%。

3）蒸汽波動(dòng)在65t·h-1以上時(shí)，根據(jù)蒸汽缺口，按照芳烴抽提、柴油精制、柴油改質(zhì)、蠟油加氫的順序依次緊急停工處理。

3.2 催化停工對(duì)蒸汽管網(wǎng)壓力的影響

催化裂化裝置是公司的產(chǎn)汽大戶，公司所產(chǎn)的中壓蒸汽在610t·h-1左右，其中430t·h-1的中壓蒸汽由催化裂化裝置產(chǎn)出，動(dòng)力部單臺(tái)鍋爐的產(chǎn)汽量最大只有145t·h-1，所以在催化緊急停工的工況下，鍋爐是否停運(yùn)對(duì)整個(gè)蒸汽管網(wǎng)來說意義不大。

對(duì)策：此時(shí)中壓蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)的產(chǎn)汽量為45t·h-1，為了保證常減壓裝置不停工，需要芳烴抽提、氣分、MTBE、汽油加氫、汽油醚化、渣油加氫、蠟油加氫、柴油加氫、柴油改質(zhì)、石腦油加氫、硫磺、重整等裝置緊急停工。

4 結(jié)論

通過實(shí)施提高中壓蒸汽壓力、降低低壓蒸汽壓力、提高催化原料殘?zhí)?、?yōu)化換熱流程、優(yōu)化塔的工藝參數(shù)等措施，共節(jié)約用汽60t·h-1左右，成功將唯一運(yùn)行的1 臺(tái)鍋爐停運(yùn)下來，實(shí)現(xiàn)了煉油廠的零鍋爐運(yùn)行，為公司“提質(zhì)增效”專項(xiàng)行動(dòng)打下了良好的開端。