石油煉制常減壓裝置節能探析

周曉軍

（中海油氣（泰州）石化有限公司，江蘇泰州 225300）

石油煉制常減壓裝置節能探析

周曉軍

（中海油氣（泰州）石化有限公司，江蘇泰州 225300）

文章匯總了“十一五”期間針對降低常減壓裝置主要耗能工質而采用的各種節省燃料油、蒸汽和電力的節能技術應用實例，闡述了各項節能技術的機理和實施效果，進一步佐證了節能技術的良好運用對降低常減壓裝置能耗的助推作用。

節能技術；節省燃料油；蒸汽；電力；降低能耗

“十一五”期間我公司在中國海洋石油總公司及油氣開發利用公司的領導下，認真落實科學發展觀，貫徹節能減排、科學發展的理念，在現有150萬噸/年常減壓裝置上不斷采用節能技術，挖掘裝置節能潛力，大大降低了常減壓裝置能耗，取得了良好的節能減排效果。下面列舉了我公司常減壓裝置在節省燃料油、蒸汽和電力方面幾個成功的節能案例。

1 降低燃料油消耗的實例

我公司常減壓裝置的能耗構成中燃料油約占65%，因此降低燃料油消耗是降低裝置能耗的重中之重。圍繞加熱爐降低燃料油消耗，我公司加熱爐輻射段采用在線清灰，對流段和空氣預熱器采用激波吹灰，停車期間采用化學清灰等節能技術，及時消除加熱爐管結灰帶來的加熱爐傳熱效果降低的現象，降低了燃料油消耗。

1.1 在線清灰技術

采用CH-2化學藥劑，用2-4kg/cm2工業風，負壓吸入。由于CH-2化學藥劑在高溫、催化劑的作用下分解為堿性氧化物、氮氣及氧氣等，促使燃料燃燒完全，減少一氧化碳、硫及固體碳的生成。同時，堿性氧化物與煙氣中的酸性氣體反應，生成質脆且無粘性的無機鹽，阻止酸性氣體被吸附到受熱面上而腐蝕設備。融熔的硝酸鹽具有清除硬質灰垢的作用，硝酸鹽分解產生的亞硝酸鹽還對受熱面起到鈍化作用，使設備受熱面和煙道等經常保持良好的狀態。一次在線清灰后，在同等處理量下可降低加熱爐爐膛溫度120℃-140℃。根據加熱爐熱負荷，清灰劑一次使用量為10噸（2萬元/噸），其中常壓加熱爐使用6噸，減壓加熱爐使用4噸，使用成本一次為20萬元。而在相同爐膛溫度下，可多加工10t/h，3個月共可多加工原油21600噸，按噸原油收益109元計算，可多收益235.44萬元。可見，以3個月使用一次清灰劑估算，僅多加工原油一項就可增加效益235.44-20＝215.44萬元。另外，在爐膛達同等溫度的情況下，由于爐管清除了灰垢，可減少燃料油用量，降低裝置的能耗和成本。

1.2 激波吹灰技術

我公司常減壓裝置加熱爐燃料油為重質燃料油，而重質燃料油含雜質、灰分，易在加熱爐對流段形成積灰，增加熱阻，影響加熱爐熱效率。原設計采用的聲波吹灰器達不到預期效果，加熱爐對流段積灰較為嚴重，實際運行中需要人工不定期對對流段進行蒸汽吹掃，既浪費了蒸汽，又受對流段人孔位置限制，只能清除有限的幾層爐管，覆蓋率低，不能完全達到效果。而激波吹灰由于吹灰的能量大，對于重質燃料油燃燒產生的粘性灰吹灰效果好。它利用乙炔和空氣混合爆燃，產生強烈的瞬時高壓壓縮波，以沖擊波的形式震蕩、撞擊和沖刷受熱面管束，使其表面積灰、沉積硬塊破碎脫落。激波吹灰器每隔3-7天運行一次，每次吹灰器運行時間30-60分鐘，可手動和自動運行，并在常壓加熱爐、減壓加熱爐、水熱媒以及減粘加熱爐分布激波吹灰器，吹灰覆蓋率達95%以上。

1.3 化學清灰

加熱爐停車檢修時可以對加熱爐對流段爐管進行清洗，而通常采用的干冰清洗存在對釘頭管清理不徹底的現象。2010年我公司常減壓裝置大修期間采用了化學清灰，采用預清洗和清洗、沖洗相結合的清洗方式。預清洗將滲透劑和潤濕劑通過加藥泵和專用噴頭噴淋到設備的表面，使預清洗藥劑逐步潤濕污垢的表面，滲透到污垢內部，從而使污垢疏松和易于溶解。專用噴頭見圖1。清洗的工藝流程如圖2所示。

清洗是在對設備進行預清洗后，使用清洗藥劑對設備進行噴淋，利用清洗藥劑的分散、乳化性能，使污垢分散、溶解在清洗液中并隨之流出，從而達到清除污垢的目的。

沖洗是將剝離劑通過自動計量加藥設備和專用噴頭噴淋到設備的表面，利用剝離劑的剝離作用將設備表面殘留的污垢剝離、沖洗干凈，進一步提高清洗效果。

通過此次化學清洗，徹底清除了加熱爐對流段結灰，提高了加熱爐熱效率。清洗效果對比見圖3、圖4。

1.4 使用LGH強化傳熱型燃燒器[1]

公司在2009年、2010年陸續在減壓加熱爐、常壓加熱爐更換LGH強化傳熱型燃燒器。該燃燒器為國家專利產品，能在相同的熱負荷下，降低爐膛溫度，降低排煙溫度；在相同的爐膛溫度下，提高加熱爐熱負荷，相對減少表面散熱損失，是一種既強化燃燒又強化傳熱、節約動力又節約燃料的燃燒器。

加熱爐使用新舊燃燒器的對比：使用舊燃燒器火苗高而散，爐膛溫度上升較快，而在使用節能燃燒器后，火焰短而有力，爐膛溫度略有下降（見圖5、圖6）。使用節能燃燒器前后的燃料油耗用量對比見表1。

表1 使用節能燃燒器前后燃料油單耗對比表

常、減爐更換LGH強化傳熱型節能燃燒器在燃料油裝置開車投運后達到預期目的，提高了熱負荷和熱效率，在相同的處理量下，自用燃料油單耗可下降1kg/t，燃燒器的霧化蒸汽公稱消耗量為0.3kg/kg，即蒸汽消耗量可減少0.3kg/t，有明顯的節能效果。

1.5 夾點技術[2]優化換熱流程

我公司常減壓裝置原設計中，對全局能量系統優化及換熱流程柔性考慮不夠，換熱網絡對多原油品種、多產品方案的適應性較差，特別是原油三段換熱負荷分配控制方面存在明顯不足，極大制約了裝置能量利用效率的提高。2010年通過請中山大學專家對多方案進行換熱網絡模擬分析和數據核算，最終形成公司換熱流程系統優化改造方案，使得裝置用能在確保產品質量的前提下進一步優化，改善了裝置操作彈性，提高了原油換熱終溫，實現了全局的能量綜合利用優化，有效降低了裝置綜合能耗。包括將自產蒸汽發熱量（常二線、減二線、減渣油）全部或部分用于提高換熱終溫，降低燃料油用量；在自產蒸汽流程調整的同時調整一次換熱，提高一次換熱溫度，提高電脫鹽系統運行效果；減四線增加一組原油換熱，熱量利用的同時降低外送溫度；部分中段回流流程加以調整。

換熱流程優化后取得明顯的節能效果：原油進裝置溫度55℃，在170t/h處理量下，通過流程優化改造，原油進脫鹽罐溫度提高了15℃，由原來的124℃上升到139℃；脫后原油進閃蒸塔溫度提高了9℃，由原來的 190℃上升到199℃；原油換熱終溫提高了13℃，由295℃提高到308℃。一次換熱溫度的上升有效提高了電脫鹽系統運行效果。由于原油進閃蒸塔溫度提高了9℃，減少了閃底油的出量，使得原油中的輕組分盡可能在閃蒸塔汽化，同時提高閃底油換熱終溫，減少常壓爐加熱負荷，有效地增加熱量回收，從而降低裝置能耗。

表2 優化前后原油換熱三段溫度對比表

經測算，此次改造可降低加熱爐熱負荷約191.3×104kcal/h，如加熱爐效率按照89%計算，則可節省燃料油214.9kg/h，折裝置能耗約1.26kgEo/t原油，同時減少蒸汽用量約64.5kg/h，折裝置能耗約0.03kgEo/t原油，最終可降低裝置能耗 1.29kgEo/t。

2 水環泵機械抽真空降低蒸汽消耗

我公司常減壓裝置減壓抽真空系統原采用一級增壓，二、三級蒸汽抽真空，蒸汽用量較大，占裝置用汽量的50%以上。由于蒸汽噴射器是兩股流體（蒸汽與被抽氣體）混合進行能量交換而工作，在混合過程中有較大的能量損失，因此效率低。而機械抽真空技術所用設備為水環真空泵，屬于容積式泵，在不同壓力下吸入的體積數基本一致，即在壓力高時吸入的質量多，因此在低真空時效率較高。為降低裝置蒸汽消耗，2010年12月我公司對減壓抽真空系統進行改造，采用混合抽真空，即利用水環真空泵代替最后一級蒸汽噴射器。

2011年3 月水環真空泵投用后，原來的三級蒸汽抽真空系統完全停用，真空度在-98.5-99kPa之間，完全能夠達到減頂抽空的技術要求，同時每小時可以節約1.5噸1.0MPa蒸汽，大大降低了蒸汽消耗，機組運行平穩，無振動，噪聲低。

水環真空泵增加1臺55kWh的電機，但極大減少了抽真空系統的蒸汽消耗。經測算使用水環真空泵后可降低裝置能耗0.587kg標油/t。

表3 改造前后抽真空系統能耗數據對比表

3 水輪機技術降低裝置電耗

傳統的循環水冷卻系統采用風機驅動，雖采用變頻電機，但仍消耗大量的電力，而水輪機可以利用循環水的回水壓力驅動水輪機帶動風機，取消了電機，減少了電耗。高效率水輪機把循環水進入布水器時直接釋放而浪費的能量收集利用，驅動風機，省去原來的為風機提供動力的電機，達到節能目的，是“系統能量的二次利用或回收”。因此將循環水風機改水力驅動可以實現裝置能耗的下降和大大降低生產運行成本。2010年4月我公司通過對循環水冷卻系統中1臺1500m3/h冷卻塔實施改造，對上塔水管進行調整，使循環水在經過水輪機以后再流入布水系統進行布水。該項目4月底完成，5月1日投用。經過6個月的運行，循環水場電力單耗從2009年平均1.71kWh/t下降至目前的1.4kWh/t，裝置電力單耗從2009年的6.01kWh/t下降至5.14kWh/t。經過夏季循環水用電高峰期的運行，循環水進出口溫差保持在5度以上，循環水系統運行正常，節電效果明顯。

通過對2009年1-12月裝置電力單耗進行統計，可以看出其節電效果（見圖7）。

圖7 裝置電力單耗曲線對比

4 結論

“十一五”期間我公司通過對常減壓裝置各種能源介質的技術挖潛，采用降低蒸汽、自用燃料油、電能等節能新技術，使常減壓裝置能耗逐年下降，目前我公司常減壓裝置能耗為10.40Kg標油/噸，完全達到石油煉制行業清潔生產二級標準，在油氣開發利用系統內同類裝置中處于先進行列。回顧“十一五”取得的節能減排成果，可以深刻了解到節能新技術的應用所發揮的節能效果。

“十二五”節能減排任重而道遠，隨著節能空間的日益縮小，企業單純依靠管理節能已很難實現節能質的飛躍，只有依靠節能新技術才能實現節能減排新突破，因此成功應用各種節能技術應該是今后降低常減壓裝置能耗的必由之路。

[1]錢家麟.管式加熱爐[M].北京:中國石化出版社出版社,2003.[2]張錫鵬.煉油工藝學[M].北京:石油工業出版社,1989.

Oil Refining often Pressure-relief Device Energy-saving Probing

ZHOU Xiao-jun
（CNOOC GAS（Taizhou）Petrochemical Co.,Ltd.,Taizhou Jiangsu 225300,China）

This paper summarizes during the"eleventh five-year plan"for reducing the pressure-relief devices often adopted by an intermittent energy mainly various save fuel oil,steam and power of energy-saving technology application examples,this paper expounds the mechanism and the energy saving technology,further illustrates the implementation effect of energy-saving technology to reduce often use good pressure-relief devices.

energy-saving technology;save fuel oil;steam;power;reduce energy consumption

C975

B

1671-0142（2011）03-0105-04

周曉軍（1969-），女，江蘇泰州人，工程師.

（責任編輯李冠楠）