關(guān)于化工企業(yè)燃料氣尋求替代氣源的研究

李玲燕， 王 飛

(1.山西潞安煤基合成油有限公司，山西 長治 046000；2.山西潞安煤基清潔能源有限公司，山西 長治 046000)

引 言

某公司燃料氣管網(wǎng)使用的是系統(tǒng)裝置尾氣，即脫碳凈化氣、油洗干氣。在系統(tǒng)出現(xiàn)跳車和其他異常工況時，裝置壓力降低，尾氣量大幅下降，會出現(xiàn)燃料氣管網(wǎng)壓力波動的情況，甚至出現(xiàn)燃料氣管網(wǎng)壓力不能滿足公司加熱爐及其他用戶的需求[1-2]。

根據(jù)原始設(shè)計，唯一的替代氣源是LPG，即從LPG球罐直接外供，以保證各裝置的燃料供應(yīng)。但是LPG熱值過高，充當(dāng)燃料氣使用時，經(jīng)常出現(xiàn)加熱爐的燒嘴燒壞和LPG不完全燃燒，造成火炬冒黑煙的現(xiàn)象[3-4]。同時，該公司的火炬長明燈設(shè)計氣源為LPG，LPG管線從液體罐區(qū)送至氣化和火炬裝置使用，運行過程中，火炬長明燈消耗LPG較多，成本較高。

從公司的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運行考慮，尋求替代氣源是公司的最佳改造方案。

1 改造方案研究

為保證全廠燃料氣管網(wǎng)壓力穩(wěn)定供應(yīng)，保證用戶的正常使用，減少LPG使用，提高LPG外售價格，公司進(jìn)行了燃料氣尋找新氣源的技術(shù)攻關(guān)項目。首先，收集全公司可能作為氣體燃料的氣體，包括燃料氣、火炬氣、凈煤氣、油洗干氣、粗煤氣、LPG、脫碳凈煤氣等進(jìn)行組分分析(見表1)，通過氣體熱值表(見第90頁表2)換算熱值進(jìn)行對比，最終確定各種氣體的熱值(見第90頁表3)，通過對比尋找接近燃料氣熱值的新氣源。

表1 各種氣源的組分分析數(shù)據(jù)表

表2 各種氣體組分的熱值表

表3 各種氣體熱值匯總表

通過計算對比確定為粗煤氣、凈煤氣、火炬氣熱值與燃料氣較為接近。在現(xiàn)場對比實施方案，進(jìn)行充分論證最后決定用凈煤氣作為燃料氣的替代氣源。通過將凈煤氣管線跨接至燃料氣管網(wǎng)，在出現(xiàn)燃料氣管網(wǎng)壓力波動時，用凈煤氣跨接供應(yīng)保證燃料氣管網(wǎng)的正常運行。

本表按標(biāo)準(zhǔn)工況[1.0×105Pa,0 ℃]，干基，熱值單位kcal/m3，換算為[273.15 K,0.101 3 MPa]，干基熱值單位MJ/m3。

對火炬長明燈LPG管線跨接燃料氣，降低運行成本的同時，也能保證長明燈氣源，同時也能保證燃料氣管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，保證在正常生產(chǎn)過程中燃料氣和LPG管線還可以進(jìn)行正常切換。

2 改造方案實施

2.1 尋找燃料氣新氣源施工作業(yè)

關(guān)閉凈化合成氣平臺下的切斷閥，確認(rèn)凈化合成氣去1#裝置的閥門關(guān)閉。確認(rèn)去2#裝置的流量調(diào)節(jié)閥FV22101調(diào)節(jié)閥前后閥及旁路關(guān)閉。

在凈化合成氣管線導(dǎo)淋1處接氮氣進(jìn)行置換，置換排放口通過2#裝置界區(qū)前V07罐前PV閥門放空置換。管線置換完全后，通過流量計導(dǎo)淋進(jìn)行取樣分析，當(dāng)可燃?xì)庵笜?biāo)小于0.5%時，在凈化合成氣平臺處加盲板M1，去1#裝置 E101出口聯(lián)通管線處加盲板M2，流量調(diào)節(jié)閥處加盲板M3及旁路M4加盲板進(jìn)行處理。處理結(jié)束后進(jìn)行凈煤氣管線跨接燃料氣管線的施工作業(yè)。

2.2 火炬長明燈LPG管線跨接燃料氣作業(yè)

由于公司火炬氣在正常運行期間不能間斷，此項作業(yè)需在全廠停車的情況下實施。企業(yè)停車大修時在氣化西側(cè)將DN600的燃料氣管線開孔引出一根DN100的管線接至火炬的LPG管線上(位置火炬裝置內(nèi)部跨接)詳細(xì)施工見第91頁圖1。

圖1 火炬長明燈LPG管線跨接燃料氣改造圖(mm)

技改涉及的工藝介質(zhì)及相應(yīng)參數(shù)為：

涉及的工藝介質(zhì)：LPG壓力0.45 MPa ,溫度常溫；燃料氣壓力0.45 MPa ,溫度常溫。

3 改造方案的運行情況及效益

1)通過燃料氣尋找新氣源改造方案實施投用后，在系統(tǒng)出現(xiàn)跳車事故、異常工況時，能夠緊急打開凈煤氣跨燃料氣的調(diào)節(jié)閥，以保證燃料氣管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，進(jìn)而保證企業(yè)各裝置加熱爐等燃料氣消耗系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2)由于燃料氣有凈煤氣系統(tǒng)作為后備氣源，故LPG可不需要作為安保氣源進(jìn)行儲備，實現(xiàn)了資金的流通。緊急情況下，可代替LPG預(yù)計用量9 000 m3/h。

3)火炬長明燈LPG管線跨接燃料氣技改所需費用中等，日常維護(hù)消耗低。通過此次技改，可使火炬長明燈年消耗成本降低620萬以上，滿足環(huán)保要求，提高生產(chǎn)效率，以防裝置全面停車造成各公用介質(zhì)用量增加及設(shè)備、易損件等各方面的損耗，節(jié)約不必要的支出。

4)火炬長明燈LPG管線跨接燃料氣技改還可以保證在運行期間火炬長明燈氣源順利切換，在燃料氣管網(wǎng)、凈煤氣管網(wǎng)均出現(xiàn)壓力異?；蛘吖?yīng)異常時，可以正常切換至LPG。有效保證火炬長明燈的燃燒溫度，避免造成環(huán)境污染的物質(zhì)排放。

4 結(jié)語

本研究通過燃料氣尋求替代氣源的研究和改造，并經(jīng)過企業(yè)的運行試驗，確定了該研究的合理性和可行性。建議其他化工企業(yè)也可以參考該類方案進(jìn)行相應(yīng)改造。改造時需注意的問題，首先是，對企業(yè)內(nèi)各種氣體組分分析時要保證取樣的準(zhǔn)確性、代表性，否則進(jìn)行熱值對比將毫無意義；其次，進(jìn)行熱值計算時要利用同一種計算方法，否則無可比性；最后，氣源選取時要選擇熱值最接近、氣源最穩(wěn)定、改造最簡單的氣源進(jìn)行改造。