炼厂蒸汽系统优化技术应用

周卫锋+赵士昌

摘要：节约蒸汽，是炼厂节能的重点，从大的方向调整优化是见效最快的方式，某炼厂由于公用配套与炼油能力不相匹配，是该厂能耗高的主要原因，通过利用模型对全厂蒸汽系统优化，改造蒸汽流向、去除不必要的管线、专线消除瓶颈等措施，使该厂达到了系统节能的目的，经济效益617万元。

关键词：蒸汽；模型；优化；运行

某中石化炼厂是以加工胜利油田纯梁和现河混合原油为主的220万吨/年规模炼厂。该厂公用工程、辅助设施系统本是为550万吨/年加工能力所配套，但是由于历史的原因，加工规模没有达到设计值，所以造成了能耗高，布局不合理等问题，2015年4月，该厂与石化盈科合作，采用英国PIL公司蒸汽动力系统离线优化软件Site-int，设计蒸汽动力系统的优化运行方案，2015年9月对蒸汽动力系统进行优化调度和量化管理，通过模型测算预计年经济效益580万，在2016年4月至6月经过实施改造，通过10个月的观察与计算，达到了预期经济效益。

1.改造前蒸汽系统介绍

该厂有两套动力系统，分别为一动力（动力东锅炉）和二动力（动力西锅炉），两个动力站相隔2000米，向全厂提供生产过程所需的中、低压蒸汽和高、低压除盐水。一动力站于1990年建成，有3台DG35/39-9型中温中压燃油燃气锅炉，单台额定蒸发35t/h，总产汽能力105t/h；配2台3MW B3-35/10的背压式汽轮发电机组，两台75t/h除氧器；换热站有两台汽水换热器和一台U型换热器，负责老区冬季供暖。二动力设备配置为：2台额定蒸发量为60t/h的水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧锅炉，配1台C12-3.43/0.981-Ⅵ型12MW 的抽汽凝汽式汽轮发电机组。

该厂有三个压力等级管网，分别为3.5MPa中压蒸汽、1.0MPa低压蒸汽和0.4MPa低低压蒸汽。由于该厂是由加工能力100万吨/年逐步扩建改造至220万吨/年，蒸汽系统没有进行相应的优化和改造，造成了全厂蒸汽的设备、管线整体布局不合理、蒸汽系统调节手段缺少、蒸汽管网维护和运行存在困难等诸多问题，导致很多装置汽耗率比设计值高，全厂的能耗指标高。蒸汽管网的供汽量和用汽量的计量相差很大。蒸汽系统整体运行效率低、运行成本高，经济效益差。

全厂提供蒸汽的装置主要有两处，动力西锅炉和重催的CO余热锅炉。2015年冬季动力水煤浆锅炉在26吨/时左右，重催锅炉约89噸/时左右，（夏季动力锅炉不运行）为全厂提供3.5MPa蒸汽，重催所产3.5MPa蒸汽一方面为气压机提供蒸汽动力，其余与动力的3.5MPa蒸汽送往管网，经过由125线、219线送到1.5公里外地东锅炉汽轮发电机和加氢循环氢机，其余中压蒸汽用于焦化气压机的汽轮机。

2.蒸汽系统的优化

2015年初，该厂与石化盈科合作，通过前期调研，设计优化方案、实施等，利用Site-int软件进行计算与评估。2015年9月完成了Site-int系统初步建模，2015年10月～11月，根据蒸汽动力系统运行情况制定了不同运行方案，包括汽轮机移机方案、中压蒸汽管网停用方案、低压蒸汽管网降压操作方案，凝结水热量回收方案和蒸汽动力系统优化方案等。2016年4月-6月对蒸汽系统进行了实施优化。

2.1 3.5MPa蒸汽的优化

由于西锅炉的水煤浆炉（60t/h）产汽后送往东锅炉3MW机组背压发电，背压后的低压汽再由一动力厂送出供全厂。中压蒸汽供汽管线长度超过1150m，两条管线125线与219线双线运行，主要是给东锅炉的汽轮发电机、减温减压器、加氢循环氢机供蒸汽，但是由于双线运行，管线保温不佳，温降与压降都很大（60℃与0.6MPa），而且加氢循环氢机与汽轮机调整时双方相互抢量，造成蒸汽压力不稳，对设备运行造成影响，因此造成很大的能量损失。

由于加氢循环氢机不需要太大的蒸汽流量，因此停用了219线，现停用后，125线变为加氢专线，为加氢循环氢压机平稳运行提供了条件。关闭219线后，与双线同时运行相比，热量损失减少约1875MJ/h，折合蒸汽0.81t/h，年经济效益66.7万元。

2.2 1.0MPa蒸汽的优化

1.0MPa蒸汽低压管网原来有两条管线在运行，1#线、2#线运行，2#线主要是为生产装置运行，1#线是主要是伴热或者不重要装置使用，存在管线长、蒸汽用量小、流速低、凝结水多的问题。由于低压管网产汽点呈东西两侧分布，东部的一动力、加氢装置的产汽与西部的重催、焦化、柴油加氢的产汽，除了供附近的装置外，还一起往中心的用户（新硫磺、焦化、常减压）使用，蒸汽在管网流动过程中形成对峙， 对峙的管线蒸汽流动方向常发生变化，流速低，易结水，所以中心用户的蒸汽有很大的波动。

2.2.1消除瓶颈，降低管网运行压力

一是消除常减压车间瓶颈，减压塔抽真空蒸汽对压力存在着压力要求，不能低于0.9公斤，我们利用热泵，将3.5MPa蒸汽引入常减压装置，与较低的1.0MPa合进，提高抽真空蒸汽的压力。二是消除酸水汽提瓶颈，硫磺车间的酸水汽提装置对1.0MPa蒸汽压力有要求，否则酸水就会不合格，经调研，焦化距离硫磺较近（仅有800米的距离），因此利用焦化的气压机的背压蒸汽做为酸水汽提的专用蒸汽，酸水汽提用不了，可以回到全厂蒸汽管网。由于其余使用1.0MPa蒸汽的装置对蒸汽品质要求不高，于是降低运行压力由原来的0.9MPA降为现在的0.70MPa。低压蒸汽管网运行压力降低后，可多回收蒸汽做功冬季约694kW.h/h，夏季约417kW.h/h，年经济效益282万元。

2.2.2整合管网，停用1#1.0MPa蒸汽管线。

1#管线为建厂前期所建，现保温材料破损严重，保温不佳，管段温降较大，导致进入装置蒸汽温度偏低，管网过于复杂，很多管段平时不用，阀门处于关闭状态，但由于操作和阀门自身的原因，阀门关闭不严，造成热损失，于是将在1#线的用户都迁至2#蒸汽线运行，停用1#线，解决了蒸汽在管网流动过程中形成对峙问题，用户的蒸汽波动大的问题得以解决。关停后可减少凝结水生成量0.58t/h，减少散热损失1.6GJ/h，合计折合节省低压蒸汽1.27t/h，年经济效益131.9万元。

2.2.3增加1.0MPa蒸汽的操作弹性

为了解决1.0MPa蒸汽的操作弹性的问题，在硫磺车间增设螺杆发电机替代减温减压器为溶剂再生装置提供0.4MPa蒸汽，多余的1.0MPa蒸汽可以发电，解决了秋冬季节、春冬季节蒸汽放空的问题，使多余的蒸汽得以利用。2016年7月至2017年1月共发电49.2万KWH，合计32.47万元，解决了1.0MPa浪费问题。

3.优化后的效果

通过实施全厂蒸汽优化改造，调整三个管网的运行，2016年冬季水煤浆锅炉产汽21吨/时，重催锅炉产汽82吨/时左右，比2015年冬季降低了20吨/时；2016年夏季重催CO锅炉产汽82吨时，比2015年夏季降低了5吨/时，季节交替时减少1.0MPa蒸汽放空15天，约10吨/时，回收电量49.2万KWh，约32.47万元，大大降低了蒸汽的使用。通过全厂蒸汽优化改造年经济效益617.87余万元。以上数据表明，利用Site-int软件优化蒸汽系统预测与实际运行效果是一致的，蒸汽优化取得了成功。