炼油装置加热炉节能途径与制约因素

2013-05-05高春雨大庆油田自动化仪表有限公司

石油石化节能 2013年9期

高春雨（大庆油田自动化仪表有限公司）

炼油装置加热炉节能途径与制约因素

高春雨（大庆油田自动化仪表有限公司）

炼油装置加热炉是耗能较大的石油石化企业装置，以大庆油田生产实际为例子，发现加热炉本身能耗大效率低，通过分析相关制约因素，提出了以加热炉控制系统为中心，开发节能新技术为核心的解决措施。并对炼油装置加热炉引进先进控制系统，改良烟气排除系统等节能途径进行了论述。

炼油装置加热炉节能途径制约因素

当今世界的竞争不仅是国力的竞争更是能源的竞争，为此，要从产能与节能两个角度来出发，然而我国可利用资源日益减少，因此，从节能的角度来看，践行我国“节能减排、绿色工业”的方针是必要的。

工信部于 2012年 2月 3日发布的《石化和化学工业“十二五”发展规划》明确了“十二五”节能减排目标：能源消耗降低 18%。炼油装置原油加工能耗低于 86kg/t标准煤，乙烯燃动能耗低于 857kg/t标准煤，煤制合成氨装置综合能耗低于 1350kg/t标准煤。为此，大庆油田作为我国石油产能最大的区块，应当率先响应国家节能减排规划。

1 炼油装置加热炉节能制约因素

1.1本身能耗大且效率低

大部分原油开采到地面之后要通过石油炼制才能够进行深度加工和使用，石油炼制过程包含了物理处理和化学处理两个部分，尤其是化学处理过程中需要消耗大量的热能。加热炉是供应炼油装置热能的主要装置，需要消耗炼油系统燃料的 40%。石油节能监测标准衡量标注一般依据 1997 年颁布2007 年修订的 SY/T6275—2007 《油田生产系统节能监测规范》，对不同加热炉装置的能效等级分类上，以 GB24848—2010《石油工业用加热炉能效限定值及能效等级》为主要依据。

根据 SY/T0540—2006 《石油工业用加热炉型式与基本参数》中规定，加热炉的额定热负荷在40～12000kW 范围内，收集我国石油、管道企业2948台加热炉运行的节能监测数据，整理有关运行热效率指标。从图1中的分布发现，我国加热炉热效率普遍偏低，而热效率提高的代价很大。

图1 加热炉的热效率分布图

1.2排烟温度

排烟温度的高低直接表征着加热炉热动力利用率。通过检测大庆油田每年 1000×104t处理量的常减压装置排烟的成分，发现过剩空气系数偏大，大于 5.0%的行业标准。要降低排烟温度受到了经济和技术的制约。在经济层面上，过分降低排烟温度虽然提高了热能利用率，但是需要的控制和技术消耗较大。在技术层面上，烟气露点制约了降低排烟温度，当余热回收换热面的温度在烟气露点以下，换热面的平衡将会被打破，从而形成烟气沉积物，而沉积物附着在排气烟道表层，增加烟气的排放阻力，甚至影响余热回收系统的正常工作。另外，直接排放的含硫、盐、碱、金属、氮化物等有害物质，达不到国家环保标准，因此，实际施工过程中与设计排烟温度150 ℃相差甚远。

1.3环境管理

目前环保投入一般都是专项配套投入，其目的往往仅仅为了改善某一环保指标，没有形成系统的环保投入。“十一五”期间化学工业单位工业增加值能耗下降了 35.8%，年均降低 8.5%，远远超过全国平均水平。虽然“十一五”期间化学工业污染物减排成果显著，不过，依然存在一些问题。《石化和化学工业“十二五”发展规划》在炼油、化肥、烧碱等行业仍存在一定比例的落后产能，资源消耗高，“三废”处理措施不到位，技术装备水平低，原料配套条件差等问题。另外，在管理方面，部分产能增长过快，落后产能仍占一定比重。近几年我国传统煤化工产品产能扩张较快，2010 年，合成氨、甲醇和电石产能分别占全球产能的 35%、50%和 97%，盲目扩大产能，环保不主动，节能管理不注重，节能减排没有上升到重要的日程。例如，国外已普遍把挥发性有机物和二恶英、重金属、CO2减排、降低噪声放到重点治理的日程上，而我国刚刚开始重视，有的还未制订控制排放的标准。

2 炼油装置加热炉的节能途径

2.1引进加热炉先进控制系统

2009年大庆石化公司在炼油厂常减压装置成功应用先进控制系统，该系统将机电一体化和传感系统结合，对氧气控制量、火焰温度、排烟检测、能效检测等有较好的控制能力，通过该系统，能够科学合理的控制氧气的鼓入量，对加热炉的火焰温度进行控制，炼油装置中的常压和减压炉平稳工作率提高了 24.38% 和 26.72% ，装置的平均能耗下降了3.78%。另外，应用程序控制Ⅲ型电动固定旋转吹灰器，可保证吹灰效果，单项计算可提高热效率1%。应用新型燃烧器[1]，可使每套年加工 250 × 104t的常减压加热炉一年节省水蒸汽 3000t，使用耐火纤维炉衬，与耐火砖、轻质耐热混凝土炉衬相比，加热炉热效率可提高 1%～2%，应用陶瓷纤维衬里，可使炉壁平均温度降低 6～22 ℃，在使用新型耐火保温材料的同时，有些炼油厂还采用在加热护内表面喷涂涂料的办法来提高加热炉的热效率。

2.2改良烟气排除系统

首先，在经济允许的条件下，提高燃料的纯净度，纯净度越高烟气的含有的杂质越少，随之烟气的露点提高，烟气温度可控范围扩大，减少了灰分沉积和堵塞。其中硫元素是影响烟气露点的主要影响因素，因此，对燃料进行脱硫处理，将硫元素含量降低到 20～30mg/m3就可以大幅度提高烟气的纯度。中国石化工程建设公司（SEI）正是按这种思维方法，最近开发了余热回收工艺流程专利——两段式空气预热系统，该系统即使在低温段空气预热器从系统中切出、进行高压水冲洗或更换换热面时，加热炉仍能在较高的热效率（约 90%）下运行。

2.3加强保养与检修

2012年4月中旬，大庆石化公司是集团公司炼化板块首家实现“四年一修”的炼油企业，大庆石化炼油厂也迎来了建厂 50年来第一次全系统停工检修。此次检修投入资金总计 3.9 亿元，涉及 42 套生产和辅助装置，检修项目达 3876 项，重点项目10项，计划工期 45d。检修期间，大庆石化实施了7个电气隐患治理项目、85个新常减压及其他安全隐患碰头项目、163 台高危泵密封改造项目，以及焦化除焦系统改造，全面实现公用工程系统检修、重大隐患治理、设备改造以及大炼油碰头与大检修“四个”同步。不断加强领导层的环保节能意识，然后在基层方面做到层层落实，加强炼油装置的保养与检修。