大竹天然气净化装置节能实践

2021-12-09袁铖胡超蒋芙蓉邱彬兰铃西南油气田分公司天然气净化总厂

石油石化节能 2021年11期

袁铖胡超蒋芙蓉邱彬兰铃（西南油气田分公司天然气净化总厂）

大竹天然气净化厂隶属中国石油西南油气田分公司天然气净化总厂，于2007 年7 月16 日开工建设，2008 年4 月28 日建成投产，工厂占地面积111.95亩。该厂主要用能单元包括脱硫单元、脱水单元、硫黄回收单元、空氮站、锅炉单元、循环水单元等。主要用能设备有MDEA溶液循环泵、明火加热炉、主风机、尾气灼烧炉、锅炉和空压机等。

1 能源和水资源供应和消费情况

大竹分厂由乌木水库经过净化处理后提供，装置、取水点、公遇用电由东柳变电站、清溪变电站及地方提供。

大竹分厂的能源消耗主要包括电力、天然气、水（蒸汽）三大类。其中，电能用于泵、风机等转动设备动力电，以及装置晚间照明等；燃料气消耗主要在锅炉、脱水装置的明火加热炉、硫黄回收装置的各级加热炉和尾气灼烧炉等处，燃料气的来源为脱硫和脱水装置的闪蒸气及净化气；水消耗主要为锅炉、废热锅炉、各级硫黄冷凝器、循环水系统等补充用水及装置日常、检维修清洗设备用水等。蒸汽主要用于脱硫装置的再生塔重沸器热源、管道及设备的伴热保温、液流池加热保温，以及液流脱气系统的蒸汽喷射器动力等。2017—2019年大竹分厂水电气消耗情况见表1。

表1 2017—2019年大竹分厂水电气消耗情况

2 大竹净化装置主要耗能设备节能经济运行分析

2.1 燃气锅炉

工业锅炉经济运行综合评判按GB/T 17954—2007《工业锅炉经济运行》执行，对热效率、空气系数、排烟温度通过打分法评判锅炉的运行经济，经济运行的综合判别分为一等、二等、三等及不合格四级，锅炉节能经济运行评判标准见表2。

表2 锅炉节能经济运行评判标准

大竹净化装置燃气锅炉节能运行情况见表3。从能耗监测的结果来看，2 台锅炉排烟温度均大于标准值160 ℃的指标要求。2 台锅炉的热效率处于三等运行效率。

表3 大竹净化装置燃气锅炉节能运行情况

2.1.1 原因分析

1）锅炉排烟温度偏高，将影响锅炉运行的经济性（一般排烟温度每升高10 ℃，排烟损失增加0.5%～0.8%）。造成排烟温度升高的原因一般主要有漏风、受热面积灰、环境大气温度高等原因[1]。

2）低负荷运行造成锅炉燃烧机空气调节不精准，锅炉的配风调节不合理（不及时），导致锅炉运行热效率不高。

3）锅炉未加装省煤器，导致烟气无法进行换热，造成热量损失。

2.1.2 节能经济运行措施

1）根据装置实际生产情况，及时调整装置锅炉负荷。锅炉负荷的初步核算方法如下：净化装置在重沸器换热效率正常情况下，MDEA溶液再生蒸汽耗量可以按照每吨MDEA 再生消耗0.1～0.15 t 蒸汽进行估算[2]，天然气净化装置管线保温蒸汽消耗按照1.5～2 t 蒸汽进行估算，计算装置全装置蒸汽需求量，同时结合废热锅炉产生蒸汽量计算燃气锅炉蒸汽负荷。

2）日常生产期间，按每生产1 t蒸汽消耗燃料气75～85 m3进行估算，正常配风情况下，如果出现排烟温度过高，燃料气消耗增加而锅炉负荷不变，则可判断锅炉存在结垢、积碳、积灰异常，年度装置大修期间进行检查，开展换热面的清灰工作。

3）加强锅炉燃烧配风管理，提高自动配风控制精度，及时调整进风量，让空燃比达到最佳值。长期低负荷运行锅炉可根据实际情况对相应的燃烧机进行更换。

4）加强锅炉的防垢和除垢工作。一是做好锅炉给水的管理，确保给水水质和炉水达标。二是加强锅炉的连续排污和定期排污操作管理，应每天进行2～3 次人工定期排污操作，为降低排污热损失，排污率不宜大于10%。

5）加强凝结水管理，提高凝结水回收率，减少软水补充量，补水每降低1%，热损失可以降低1.8%～4.5%。

2.2 脱水装置燃气加热炉

燃气加热炉评价指标按GB/T 31453—2015《油田生产系统节能监测规范》执行，考核指标包括热效率、空气系数、排烟温度和炉体外表面温度四项，4 项考核指标中若有任意一项不合格则视为不合格。4 项评价指标同时达到节能监测限定值的视为“节能监测合格设备”。在此基础上，被监测设备的热效率指标达到节能评价值可视为“节能监测节能运行设备”。燃气加热炉的经济运行技术指标综合评判指标见表4。

表4 燃气加热炉的经济运行技术指标综合评判指标

通过对加热炉进行能耗监测，大竹净化装置燃气加热炉运行情况见表5。大竹净化装置明火加热炉运行情况良好，但热效率较低。燃烧炉配风不合理、排烟温度过高是影响燃气加热炉经济运行的主要因素。

表5 大竹净化装置燃气加热炉运行情况

2.2.1 原因分析

1）随着装置运行时限增长，天然气中杂质进入脱水系统，随着三甘醇附着在加热炉管壁，影响传热；由于再生温度控制过高，三甘醇产生降解产物附着管壁，进一步影响传热；装置燃烧室火管积灰过多。

2）过剩空气系数高主要由燃烧炉配风控制不好造成，大竹净化装置脱水装置燃气炉配风由手动风门控制，无法精确控制风量，同时火焰观察孔未密封，影响配风精度。过剩空气量增大，导致排烟热损失较大，热效率不高[3]。

2.2.2 节能经济运行措施

1）加强原料气系统过滤，避免原料气中杂质进入脱水系统。每年清洗加热炉精馏柱，隔年对再生釜抽芯检查、清洗换热面。

2）严格控制再生温度在（200±2）℃范围内，根据生产工况和季节的变化，结合燃烧火焰情况，适时调节空气量，改善燃烧质量。

3）加强燃烧空气过滤，定期清理空气过滤网。

2.3 泵机组

评价依据标准GB/T 13469－2008《离心泵、混流泵、轴流泵与旋涡泵系统经济运行》规定，泵机组的评价项目为机组运行效率与额定效率的比值，综合判别分经济、合格及不合格三级，泵的经济运行技术指标综合评判指标见表6。

表6 泵的经济运行技术指标综合评判指标

净化总厂各装置泵机组运行情况见表7。通过监测结果看，机泵设备运行情况良好。

表7 净化总厂各装置泵机组运行情况

2.4 变压器

执行SY/T 6373—2016《油气田电网经济运行规范》，考核参数包括负载系数、线损率、功率因数，3 项考核参数中若有任意一项不合格则视为不合格，变压器的经济运行技术指标综合评判指标见表8。

表8 变压器的经济运行技术指标综合评判指标

大竹净化装置变压器监测结果见表9。变压器节能监测合格率为50%，主要为清溪线10 kV 变压器运行不经济。

表9 大竹净化装置变压器监测结果

1）原因分析。被测10 kV变压器功率因数不合格，其距离大竹分厂15 km，主要为提水泵供电，未单独安装无功补偿装置。

2）节能经济运行措施。对被测10 kV 变压器安装无功补偿装置，无功补偿装置选型应根据涉及的典型无功功率选型，避免过补偿。

3 净化装置节能经济运行管理

天然气净化生产过程中随着上游气质、气量的变化，在运行过程中，净化装置运行的能耗将出现偏差，造成装置设备运行不经济的情况，从管理上应加强统计分析，及时发现问题，并实施相应控制措施，确保装置节能经济运行[4-6]。

3.1 开展装置能耗精细化管理

1）加强能源计量配置，按照GB 17167—2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》要求，完善净化装置能源计量设施，并绘制计量网络图。

2）加强能耗统计分析，做好能耗基础工作。每月对装置水电气消耗进行统计，并做出消耗情况分析。通过能耗对比统计分析，发现装置能耗变化，动态管理装置能耗，及时发现装置能耗异常情况以便及时处置。

3）做好重要耗能设备能耗监测。定期对净化装置重要耗能设备进行能效监测，主要对锅炉、泵、TEG再生釜、压缩机、风机、电动机、变压器进行效率监测，分析重要耗能设备运行情况，为装置优化运行及技术改造提供基础。通过能耗计量统计分析及重要耗能设备能耗检测情况，可以反映净化装置运行性能，为进一步节能技术改造提供基础。

3.2 优化工艺参数

1）及时调整工艺参数，适应原料气气质、气量变化。一是调整脱硫溶液循环量、溶液进入吸收塔的入塔层数，提高脱硫效果；二是在保证脱硫再生贫液合格的前提下，降低进入重沸器的蒸汽量；三是在确保产品气合格的前提下，及时调整三甘醇再生釜配风量、汽提气量等工艺参数；四是根据酸气、尾气气质变化情况，及时调整主燃烧炉和尾气灼烧炉燃料气量和配风。

2）做好设备节能经济运行精细化操作。一是根据季节、温度变化，及时调整贫液冷却器、酸气后冷器循环水用量和启、停循环水空冷风机、酸气空冷风机。同时根据装置循环水用量，调整循环水泵的使用台数，提高单台设备运行效率；二是根据贫富液板式换热器前后压差的变化情况，及时进行切换、清洗，保证换热器效率；三是锅炉和蒸汽冷凝器的排污按工艺要求严格执行，控制好其连续排污和定期排污频率及排污量，减轻锅炉结垢；四是定期检查蒸汽阀和蒸汽疏水器，及时更换工作不正常的阀门和疏水器，减少蒸汽外排，提高凝结水回用率[7-10]。