蒸汽系统的优化和节能降耗措施

2020-10-23支雅如

化工技术与开发 2020年10期

支雅如

（中国石油广西石化公司，广西钦州 535008）

某大型炼厂现有20 多套主体炼油装置，自投产以来，通过不断优化生产技术和管理措施，生产经营取得了良好的效果。目前，炼厂紧盯“管理增效、优化增效、经营增效”三大重点开展提质增效行动，在蒸汽优化方面，专门成立了蒸汽系统优化攻关小组，对蒸汽系统的优化运行工作进行总体部署，优化装置产汽能力，降低蒸汽消耗量，节能效果明显，成功地将唯一运行的一台锅炉停下来，实现了零锅炉运行的良好模式。

1 蒸汽系统构成

该炼厂动力部设有3 台130t·h-1的锅炉，和一台最大耗汽量100t·h-1的汽轮发电机，优化前是一炉一机运行模式，正常生产中锅炉负荷维持在40～50t·h-1左右。动力站、催化、硫磺回收分别设有减温减压器。蒸汽管网分为3 个等级，分别是：中压蒸汽管网，压力3.5MPa；低压蒸汽管网，压力1.0MPa；低低压蒸汽管网，压力0.45MPa。

中压蒸汽产汽用汽示意图见图1，低压蒸汽产汽用汽示意图见图2，低低压蒸汽产汽用汽示意图见图3。

图1 中压蒸汽产汽用汽示意图

图2 低压蒸汽产汽用汽示意图

图3 低低压蒸汽产汽用汽示意图

2 蒸汽系统优化节能措施

2.1 中压蒸汽系统的优化节能措施

某炼厂中压蒸汽主要供各加氢装置汽轮机、塔底加热及常减压装置炉管注汽使用。对全厂每个汽轮机的进汽量进行统计后发现，在同样的功率、不同的蒸汽参数下，汽轮机的进汽量不一样，蒸汽参数越高，蒸汽可利用的能量越大，蒸汽汽轮机的做工能力越强，因此决定将中压蒸汽压力尽量控制得高一些，使汽轮机的做工效率更高。与全厂蒸汽用户对接后，将全厂中压蒸汽压力由原来的3.25～3.45MPa，调整到3.47～3.5MPa，中压蒸汽压力平均提高了0.22MPa，节约蒸汽用量约8t·h-1，保障了全厂蒸汽更优的工况。

为了让催化能够多产蒸汽，炼厂决定改变催化原料的性质，通过调整渣油加氢装置反应器的反应条件，进行催化原料重质化生产，逐步将催化原料的残炭由5.5%提至6.6%左右，催化装置可增产中压蒸汽40t·h-1。

柴油加氢、蜡油加氢、渣油加氢装置通过降低氢油比、降低循环氢压缩机转数等措施，可节约中压蒸汽消耗6.5t·h-1。蜡油加氢装置通过优化操作，降低了汽提塔的汽提蒸汽量，可降低中压蒸汽使用量0.5t·h-1。1700 多万元。

2.2 低压蒸汽系统的优化节能措施

根据凯恩有效能和朗肯循环理论，温度相同时，高压蒸汽的㶲比低压蒸汽的㶲大，降低汽轮机背压蒸汽的压力，可以提高汽轮机的热效率，在输出功率一定的前提下，可以降低汽轮机的蒸汽消耗量。从提高能效的角度考虑，1.0MPa 蒸汽管网的压力越低，1.0MPa 等级的蒸汽透平的汽耗率越低；1.0MPa蒸汽管网压力越低，单位质量的1.0MPa 加热蒸汽可以提取的过热和潜热段能量越大。优化前，公司低压蒸汽压力控制在1.0MPa 左右，为了达到节能的效果，研究后，决定将低压蒸汽压力适当降低，由1.0MPa 降低至0.95MPa 左右，优化后，汽轮机中压蒸汽的消耗降低了3t·h-1。

经大检修后，炼厂只有常减压装置加热炉还在烧燃料油，而燃料油系统的运行不仅需要泵来输送，还需要投用伴热，大大增加了装置的电耗与汽耗。为此公司在燃料油系统上做了两个优化，一是各生产部门排查各自的燃料油系统，将各装置界区内的燃料油管线处理干净，停用燃料油伴热；二是与常减压装置沟通，核算完常减压装置常压炉、减压炉的热负荷后，停用燃料油系统，同时停掉了整个厂区燃料油系统的伴热。由于该炼厂位于南方，即使是在冬天最冷的时候气温也在零度以上，所以在蒸汽的优化工作中，对轻质油品的伴热也进行了优化，节约了大量的低压蒸汽。

近期蜡油加氢装置提至满负荷运行，装置组根据当前的运行状况，对换热工艺进行了优化，将柴油循环量由120t·h-1提高到128t·h-1，多产低压蒸汽2t·h-1。

2.3 低低压蒸汽系统的优化节能措施

硫磺回收联合装置是低低压蒸汽的用汽大户，公司对700t·h-1和600t·h-1溶剂再生装置进行了多次优化，打破工艺包和设计院所提供的运行参数，分阶段降低蒸汽耗量。

按照设计参数，两套大溶剂再生装置的塔底压力控制在0.12MPa 左右，塔底温度控制在123℃左右，塔顶回流量34～38t·h-1，塔底蒸汽用量为167t·h-1。初期，装置负荷82%的工况下，所耗蒸汽为144t·h-1，经过一段时间的运行观察和分析，结合流程模拟软件，装置组发现在塔压和底温按照设计值运行的情况下，塔顶回流量实际上是偏大的，过多的回流冷液返塔会降低塔压，导致需要提高蒸汽用量来维持塔压，最终造成蒸汽的循环浪费。公司决定调整塔内各参数，以降低蒸汽浪费。通过反复研究，逐渐将塔压降至0.10MPa，底温控制在121℃左右，并严格控制塔顶温度和酸性气的抽出阀位。经过优化，在保证贫液产品合格、满足上游装置使用的前提下，最终塔底蒸汽用量控制在113t·h-1以下，降低了约31t·h-1的低低压蒸汽用量。仅此项优化措施，每年可节约蒸汽成本人民币

目前，两套大溶剂再生装置的塔底压力已经优化为0.08～0.09MPa，底温120.5℃，回流量优化至10～18t·h-1，蒸汽单耗小于0.09t 蒸汽·(t 胺液)-1，处于国内领先水平。这些前期的优化措施，提高了全厂蒸汽的富余量，为停运锅炉作出了积极准备。

2.4 降低减温减压器的损失

蒸汽的减温减压会造成蒸汽品质的下降和浪费，是公司希望降低的部分，因此应尽量减少减温减压器的运行。公司的中压蒸汽减到低压蒸汽装置中，在催化与动力部分别设有1 台减温减压器，优化前，2 台减温减压器同时运行，而低压蒸汽只有十几吨的缺陷，造成蒸汽品质下降与浪费。优化后，停用动力站的减温减压器，由催化装置来控制低压蒸汽管网压力。由于补汽量小，催化减温减压器也停用了，只减压不减温，直接补进低压蒸汽管网，大大降低了减温减压器带来的损失。同时停用了专供减温减压器降温的6000V 补水泵，降低了大量的电耗。

3 停动力站锅炉运行存在的隐患及对策

在单台锅炉的运行模式下，蒸汽管网压力靠锅炉和汽轮发电机共同调节，停炉后，在无雨的天气条件下，蒸汽管网压力靠汽轮发电机来调节。停炉前，锅炉运行维持在40t·h-1，汽轮发电机发电用汽量已达80t·h-1；停炉后，汽轮发电机的发电用汽量也有40t·h-1，无雨情况下蒸汽管网只有5～20t·h-1的浮动，用汽轮发电机调节蒸汽压力，足以满足生产。

3.1 雨天工况对蒸汽管网压力的影响

根据以往的生产经验，暴雨天气下因降雨量及降雨时间的不同，蒸汽波动会明显增加，波动范围通常为0～80t·h-1（包含中压、低压、低低压蒸汽波动）。其中，3.5MPa 蒸汽会多消耗18t·h-1，主要是催化等装置的产汽减少；1.0MPa 低压蒸汽消耗增加40t·h-1，通过催化减温减压20t·h-1到低低压蒸汽管网。0.4MPa 低低压蒸汽消耗增加20t·h-1，主要是催化、异构化等装置消耗增加。为此，相应的对策有以下几条：

1）蒸汽波动在20～35t·h-1时（汽轮机逐渐失去调节功能），硫磺风机透平30min 内切换到2 台电机运行，可节约中压蒸汽15t·h-1（溶剂再生使用低低压蒸汽过剩时，优先退出）。

2）蒸汽波动在35～65t·h-1时，催化装置的2台CO 锅炉增加燃料气用量，15min 内增产中压蒸汽10t·h-1；重整锅炉30min 内增产中压蒸汽25t·h-1，并逐步关闭3.5MPa 蒸汽界区阀门自保。如果蒸汽压力仍有不足，储运罐区15min 内关闭加热蒸汽阀门，减少15t·h-1低压蒸汽量，同时控制火炬消烟蒸汽、扩散蒸汽阀门的开度不大于30%。

3）蒸汽波动在65t·h-1以上时，根据蒸汽缺口，按照芳烃抽提、柴油精制、柴油改质、蜡油加氢的顺序依次紧急停工处理。