低溫余熱綜合利用的節能技術改造措施

劉洪敖 姚慶（大連石化公司）

低溫余熱綜合利用的節能技術改造措施

劉洪敖 姚慶（大連石化公司）

介紹了大連石化公司低溫熱水系統的運行現狀，針對存在的問題，提出了蒸餾和中水裝置熱聯合技術改造、回收高溫蒸汽凝結水余熱技術改造、低溫熱系統替代蒸汽加熱改造等措施。項目實施后，有效回收了余熱資源，加熱用蒸汽被替代，獲得了較高的經濟效益。

低溫余熱 能量回收 節能 蒸汽

煉廠生產裝置工藝過程所需要的熱量來源于加熱爐所燒的燃料，燃料通過轉換環節變為可被工藝環節利用的蒸汽、電等動力能源，在推動各單元運行的過程中，一部分轉化為產品能量，另一部分通過蒸汽發生器、換熱器、透平、冷卻器等設備回收并重復利用，但是，仍然有部分低溫位（80～150 ℃）熱量被排棄到環境中，沒有得到利用。

采取措施回收這部分低品位熱量，不僅減少了裝置冷卻負荷，節約了空冷器等設備的電耗，而且重新應用于工藝環節，實質上節省的是高品位的燃料，有效回收了余熱資源。

1 低溫熱水系統現狀

大連 石 化 公 司 低 溫 熱 水系統 目 前 有 ： 6.0Mt/a蒸餾熱 水 系統、 4.5Mt/a 蒸 餾 熱水系 統 、10Mt/a 常減 壓蒸餾 熱 水 系 統 、90kt/a 催 化廢熱水 系 統 、 140 kt/a 催化熱水系統、3.5Mt/a催化熱水系統及合成廠熱水 系統 。全 廠冬 季熱 水循環量為 5885t/h，低溫熱量 為 594245MJ/h；夏季 熱水 循環量為 4810t/h，低溫熱量為 353298MJ/h，

1.16.0Mt/a蒸餾熱水系統

該系統熱用戶為：東油槽罐區、西油槽罐區、原油罐、石蠟罐區、OCP罐加熱，管排伴熱，氣體瓦斯管道伴熱、用戶采暖、制冷站。冬季系統熱水循 環水量 為 400t/h， 夏季熱 水循環 水 量為 200 t/h，運行壓力為 0.7MPa，供水 溫度約 95 ℃ 。系統熱源部分有三臺熱水泵，冬季兩臺機泵運行，一臺備用，夏季一臺運行，兩臺備用，系統的加熱方式為 6.0Mt/a 蒸餾裝 置 生產 過 程中 產 生的余 熱，蒸 汽加熱為備用熱源。

1.24.5Mt/a蒸餾熱水系統

該系統熱用戶為：冬季主要為用戶采暖，制冷站，裝置伴熱及罐區加熱。夏季主要為制冷站、裝 置伴熱 及罐 區加熱 。系統循環水量冬季約 350t/h，夏 季 約 200t/h， 運行 壓 力 為 0.7MPa， 供 水溫 度 約95℃。系統熱源部分有三臺熱水泵，冬季兩臺機泵運行，一臺備用，夏季一臺運行，兩臺備用，系統的加熱方式為裝置生產過程中產生的余熱，蒸汽加熱為補充熱源。

1.390kt/a催化廢熱水系統

該系統熱用戶為儲運罐區、碼頭伴熱和用戶采暖 。 系 統 循 環 水 量 約 150t/h， 運 行 壓 力 為 0.7 MPa，供水溫度約95 ℃。系統熱源部分有兩臺熱水泵，一臺運行，一臺備用，系統的加熱方式為裝置生產過程中產生的廢汽。

1.4140kt/a催化熱水系統

該 系 統 熱 用戶為：重整 、 調 和 、 4.5Mt/a 催 化原料罐區、污油罐、氣分、系統管排伴熱及一聯合區 域冬 季采 暖。 系統 循環 水量 冬季 約 1300t/h， 夏季 約 700t/h， 系 統運 行 壓 力 為 1.5MPa， 供水 溫 度約 100 ℃。系統熱源部分有三臺熱水泵，夏季一臺運行兩臺備用，冬季兩臺運行一臺備用。系統的加熱方式以裝置生產過程中產生的余熱為主，以熱力站回收的含油凝結水及乏汽加熱為輔。

1.53.5Mt/a催化熱水系統

該系統熱用戶為：氣分、烷基化、八三罐區、干氣線伴熱及電廠除鹽水加熱。系統循環水量約1000t/h， 系 統 運 行 壓 力 為 0.8MPa， 供 水 溫 度 約100 ℃，熱源部分有兩臺熱水泵，一臺運行一臺備用，系統的加熱方式為裝置生產過程中產生的余熱。

1.610Mt/a蒸餾低溫熱水系統

10Mt/a 蒸餾裝置的常一中油品供輕烴回收裝置E1203、E1221、 E1222 加 熱 ， 油 品 量 1300t/h，溫差 30 ℃，輸出熱 量 125580MJ/h。熱水從 常頂循回流換熱器 E1044 取熱后供溴化鋰制冷機組，水量350t/h，溫差 10℃，輸出熱量 14651MJ/h；產生的冷水供輕烴回收裝置石腦油分離塔換熱器E1231做急冷水，急冷水流量 200t/h，同時夏季供管控中心空調 （水 量 為 100t/h），冬季 管 控 中心供 熱 水 量為100t/h。總計輸出熱量 140231MJ/h。

1.7生產新區與三水站熱水系統

熱媒水低溫熱利用系統的熱量來源于生產新區工藝、小透平乏汽和含油凝結水三部分的取熱。一是回收加氫裂化、制氫及硫磺回收裝置工藝余熱，熱媒水循環量為 1180t/h，溫度為 90～100 ℃；二是回收渣油加氫、加氫裂化、重整裝置裝置的小透平乏汽；三是回收重整、硫磺回收裝置的含油凝結水的 熱 量 ， 后 兩 者 的 熱 媒 水 量 為 905t/h， 溫 度 為101 ℃。這三部分熱媒水并聯進入三水站，冬季可提供熱量為 271378MJ/h，水量為 2085t/h。

熱媒水取出的熱量主要用于中水除鹽水換熱、罐區維溫、管排伴熱，冬季時用于用戶采暖。

2 低溫熱水系統存在問題及解決方案

由于新建裝置的不斷投產，在生產過程中產生的余熱大量增加，同時熱用戶的數量及用熱量也不斷增多，低溫熱水系統供需存在熱量不平衡，具體包括如下幾個問題。

1）4.5Mt/a 蒸 餾 裝 置 工 藝 余 熱 沒 有得到利用。4.5Mt/a 蒸餾裝置蒸、常頂換熱器 E303/1、2 采用海水冷卻 ，損失 熱量折 合 1507MJ/h， 不 僅熱量 沒有得到有效回收，而且增加了用于冷卻的海水消耗。

2）90kt/a 催 化 廢 熱 水 系 統 存在管道輸送能力不 足 問 題 。 原 有 輸 送 水 量 200t/h， 運 行 壓 力 0.8 MPa，由于管 線為 DG200 管線 ，末 端壓力不到 0.15 MPa，存在末端用戶水量不足問題，同時，二催化裝置的低壓蒸汽沒有全部回收，需要對該系統擴容，有效回收裝置余熱。

3）6Mt/a 蒸餾熱水系統和四催化熱水系統用熱負荷 不均 衡。 四催 化熱 水系 統熱 量過 剩， 而 6Mt/a蒸餾熱水系統，因裝置停工，系統熱源由裝置余熱改為蒸汽加熱，增加了公司蒸汽用量，也浪費了寶貴的能源。需要 進一步 優化系統流程，將 6Mt/a 蒸餾 與 10Mt/a 催 化 熱 水 系 統 進 行 整 合 改 造 ， 完 全 停掉 6Mt/a蒸餾熱水系統。

4）生產新區熱量過剩。新區渣油加氫、加氫裂化、硫磺回收、制氫等裝置存在低溫余熱（≤140 ℃）和低 壓 蒸 汽 （0.3MPa）， 需 要 與新區 、 老區用戶進行熱量聯合改造。新區建設增加 267904MJ/h熱量，主要的熱用戶有中水原水、除鹽水、采暖水、10×104原油罐和管 線伴熱，冬 季基本平衡 ，夏季過剩的熱量需 1700t/h 海水冷卻，目前該項目隨新區除氧水站建設全面實施中。需要解決的問題是采取措施回收夏季過剩的 126585MJ/h 熱量。

5）高溫蒸汽凝結水熱量沒有回收。四聯合車間氣分、MTBE等裝置工藝加熱和系統伴熱產生蒸汽 凝 結 水 ， 水 量 為 70～80t/h， 溫 度 為 90～100 ℃ ，采用海水冷卻，降溫到 50～60 ℃后外送電廠，高溫凝結水熱量損失在 13395MJ/h，需要回收利用這部分熱量。

3 改造措施

針對低溫熱水系統的熱量不均衡情況，2008年采取了技術改造措施回收余熱資源。

3.14.5Mt/a蒸餾和中水裝置熱聯合技術改造

針 對 4.5Mt/a 蒸 餾 裝 置 生 產 過 程 中 余 熱 過 剩 ，采用海水冷卻，海水淡化裝置在處理原料海水時需要 提溫 加熱， 2009 年對 4.5Mt/a 蒸餾 裝置和 海水 淡化 裝置進 行了熱 聯合改 造 ，增 設 了兩 條 4.5Mt/a 蒸餾 裝 置到海水 淡 化 裝置的熱 水 線 ，同時 對 4.5Mt/a蒸餾裝置的海水換熱器及海水淡化裝置的原水加熱系 統進行 了改造 ，該系 統 熱源 為 4.5Mt/a 蒸餾常 頂冷卻器 E303-1/2，采用熱媒水冷卻，加熱后的熱媒水回再生水裝置加熱原水，冷卻的熱媒水加壓提升至 4.5Mt/a 蒸餾再 換 熱， 形 成閉 路 循環， 熱媒水 管線為 DN300，流量 200m3/h，工藝流程見圖1。

熱 媒 水 循 環 流 量 200t/h， 4.5Mt/a 蒸 餾 來 水 溫度 30 ℃，4.5Mt/a 蒸餾回水溫度 48 ℃，常頂壓力穩定在 100kPa （表壓），裝置加工量為 13000t/d，裝置加工量及常壓塔壓力都沒有受到影響，可回收裝置低溫余熱 532.8×104J/h，節約海水淡化裝置加熱蒸汽量 4.6t/h，降低裝置能耗 0.7kg/t標油。

3.290kt/a催化低溫熱水系統擴容增壓改造

圖1 4.5Mt/a蒸餾和海水淡化裝置低溫熱利用流程

2008—2009 年對 90kt/a 催化廢熱水系統進行了擴容改造。增加了 90kt/a 催化裝置所排低壓蒸汽的回收措施，回收鍋爐汽包連續排污廢熱蒸汽，更換了一臺熱水機泵 （400m3/h），蒸汽加熱器亦進行了改造， 熱 水 循環量由 200t/h 提 高 到 400t/h， 同時，新增設了兩條供儲運車間和港務公司罐區維溫和管線伴熱的熱水線，原管線予以了保留，即在原Dg200 的供 水 線 的 基 礎 上 又 增加 了 Dg200 的 供 水線，解決了供水 壓力瓶頸， 末端用戶壓力由 0.15 MPa 提高到 0.35MPa，解決了多年來港務 公司的大碼頭裝船區域沒有熱水的問題。實施后多回收熱量20930MJ/h，折合 1.0MPa蒸汽 6.6t/h。

3.36Mt/a蒸餾和四催化熱水系統優化整合改造

6Mt/a 蒸 餾 熱水系統 夏 季 熱 用 戶 較 少 ， 如 果6Mt/a 蒸餾裝置停工，需要用蒸汽加熱，為了減少蒸汽消耗量，通過 工藝調 整，將 6Mt/a 蒸餾 熱水系統的熱用戶轉至 3.5Mt/a 催化熱水系統 ，由 3.5Mt/a催 化 裝 置 供 低 溫 熱 水 用 于 加 熱 6Mt/a 蒸 餾 用 戶 取熱。相應對部分管線和閥門進行了改造和操作優化調整。實施后，節約蒸汽 3～5t/h。

3.4新區和老區低溫熱系統替代蒸汽加熱改造

隨新區裝置建設，完成了新區和老區低溫熱聯合取熱系統，平均回收裝置余熱 72836MJ/h，節約蒸汽 23t/h，低溫熱水循環水量 1450t/h，系統流程見圖2。取出的熱量有四部分用途：一是用于新建管排伴熱及罐區伴熱；二是 4 臺 10×104t原油罐加熱維持溫度；三是中水裝置原水和除鹽水加熱；四是在冬季加熱采暖系統回水，由 70℃加熱至90℃，同時利用原有的二臺蒸汽加熱器作為輔助加熱器，汽源采用 1.0MPa蒸汽，在外供采暖水溫度低于90 ℃時投用該輔助加熱設施，見圖2。

圖2 新區和老區低溫熱系統優化改造流程

3.5回收高溫蒸汽凝結水余熱技術改造

由于四聯合車間氣分、MTBE等裝置外送蒸汽加 熱 和 伴 熱 的 凝 結 水 量 為 70～80t/h， 溫 度 為 90～100 ℃，采用海水冷卻熱量損失嚴重。通過優化換熱流程，采用熱媒水替代海水的余熱回收換熱措施，回收高溫凝結水熱量，多 回 收熱量 13395MJ/h，四聯合裝置蒸汽凝結水熱量回收流程。

4 實施效果

通過采取上述技術改造措施，有效回收了裝置余熱 128259MJ/h，年節約蒸汽 33.6×104t，低溫熱余熱回收措施節汽量匯總見表1。

表1 低溫熱余熱回收措施節汽量匯總

5 結論

低溫熱系統是新裝置建設的伴生系統，優化、合理利用低溫余熱將有效降低蒸汽消耗，降低鍋爐發汽的燃料消耗，因此必須加大資金投入，重視該系統的建設，這樣不僅可以回收余熱，而且還能有效降低全廠的公用工程系統的消耗，真正達到節能減排目的。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.005.006

2013-04-01）

劉洪敖，高級工程師，1995年畢業于東北財經大學 ， 從 事 煉 油 工 藝 技 術 管 理 和 節 能 工 作 ， E-mail：liuha-dt@petrochina.com.cn， 地 址 ： 遼 寧 省 大 連 市 甘 井 子 區 山 中 街 1號大連石化公司，116032。