煉廠蒸汽系統優化技術應用

周衛鋒+趙士昌

摘要：節約蒸汽，是煉廠節能的重點，從大的方向調整優化是見效最快的方式，某煉廠由于公用配套與煉油能力不相匹配，是該廠能耗高的主要原因，通過利用模型對全廠蒸汽系統優化，改造蒸汽流向、去除不必要的管線、專線消除瓶頸等措施，使該廠達到了系統節能的目的，經濟效益617萬元。

關鍵詞：蒸汽；模型；優化；運行

某中石化煉廠是以加工勝利油田純梁和現河混合原油為主的220萬噸/年規模煉廠。該廠公用工程、輔助設施系統本是為550萬噸/年加工能力所配套，但是由于歷史的原因，加工規模沒有達到設計值，所以造成了能耗高，布局不合理等問題，2015年4月，該廠與石化盈科合作，采用英國PIL公司蒸汽動力系統離線優化軟件Site-int，設計蒸汽動力系統的優化運行方案，2015年9月對蒸汽動力系統進行優化調度和量化管理，通過模型測算預計年經濟效益580萬，在2016年4月至6月經過實施改造，通過10個月的觀察與計算，達到了預期經濟效益。

1.改造前蒸汽系統介紹

該廠有兩套動力系統，分別為一動力（動力東鍋爐）和二動力（動力西鍋爐），兩個動力站相隔2000米，向全廠提供生產過程所需的中、低壓蒸汽和高、低壓除鹽水。一動力站于1990年建成，有3臺DG35/39-9型中溫中壓燃油燃氣鍋爐，單臺額定蒸發35t/h，總產汽能力105t/h；配2臺3MW B3-35/10的背壓式汽輪發電機組，兩臺75t/h除氧器；換熱站有兩臺汽水換熱器和一臺U型換熱器，負責老區冬季供暖。二動力設備配置為：2臺額定蒸發量為60t/h的水煤漿流化懸浮高效潔凈燃燒鍋爐，配1臺C12-3.43/0.981-Ⅵ型12MW 的抽汽凝汽式汽輪發電機組。

該廠有三個壓力等級管網，分別為3.5MPa中壓蒸汽、1.0MPa低壓蒸汽和0.4MPa低低壓蒸汽。由于該廠是由加工能力100萬噸/年逐步擴建改造至220萬噸/年，蒸汽系統沒有進行相應的優化和改造，造成了全廠蒸汽的設備、管線整體布局不合理、蒸汽系統調節手段缺少、蒸汽管網維護和運行存在困難等諸多問題，導致很多裝置汽耗率比設計值高，全廠的能耗指標高。蒸汽管網的供汽量和用汽量的計量相差很大。蒸汽系統整體運行效率低、運行成本高，經濟效益差。

全廠提供蒸汽的裝置主要有兩處，動力西鍋爐和重催的CO余熱鍋爐。2015年冬季動力水煤漿鍋爐在26噸/時左右，重催鍋爐約89噸/時左右，（夏季動力鍋爐不運行）為全廠提供3.5MPa蒸汽，重催所產3.5MPa蒸汽一方面為氣壓機提供蒸汽動力，其余與動力的3.5MPa蒸汽送往管網，經過由125線、219線送到1.5公里外地東鍋爐汽輪發電機和加氫循環氫機，其余中壓蒸汽用于焦化氣壓機的汽輪機。

2.蒸汽系統的優化

2015年初，該廠與石化盈科合作，通過前期調研，設計優化方案、實施等，利用Site-int軟件進行計算與評估。2015年9月完成了Site-int系統初步建模，2015年10月～11月，根據蒸汽動力系統運行情況制定了不同運行方案，包括汽輪機移機方案、中壓蒸汽管網停用方案、低壓蒸汽管網降壓操作方案，凝結水熱量回收方案和蒸汽動力系統優化方案等。2016年4月-6月對蒸汽系統進行了實施優化。

2.1 3.5MPa蒸汽的優化

由于西鍋爐的水煤漿爐（60t/h）產汽后送往東鍋爐3MW機組背壓發電，背壓后的低壓汽再由一動力廠送出供全廠。中壓蒸汽供汽管線長度超過1150m，兩條管線125線與219線雙線運行，主要是給東鍋爐的汽輪發電機、減溫減壓器、加氫循環氫機供蒸汽，但是由于雙線運行，管線保溫不佳，溫降與壓降都很大（60℃與0.6MPa），而且加氫循環氫機與汽輪機調整時雙方相互搶量，造成蒸汽壓力不穩，對設備運行造成影響，因此造成很大的能量損失。

由于加氫循環氫機不需要太大的蒸汽流量，因此停用了219線，現停用后，125線變為加氫專線，為加氫循環氫壓機平穩運行提供了條件。關閉219線后，與雙線同時運行相比，熱量損失減少約1875MJ/h，折合蒸汽0.81t/h，年經濟效益66.7萬元。

2.2 1.0MPa蒸汽的優化

1.0MPa蒸汽低壓管網原來有兩條管線在運行，1#線、2#線運行，2#線主要是為生產裝置運行，1#線是主要是伴熱或者不重要裝置使用，存在管線長、蒸汽用量小、流速低、凝結水多的問題。由于低壓管網產汽點呈東西兩側分布，東部的一動力、加氫裝置的產汽與西部的重催、焦化、柴油加氫的產汽，除了供附近的裝置外，還一起往中心的用戶（新硫磺、焦化、常減壓）使用，蒸汽在管網流動過程中形成對峙， 對峙的管線蒸汽流動方向常發生變化，流速低，易結水，所以中心用戶的蒸汽有很大的波動。

2.2.1消除瓶頸，降低管網運行壓力

一是消除常減壓車間瓶頸，減壓塔抽真空蒸汽對壓力存在著壓力要求，不能低于0.9公斤，我們利用熱泵，將3.5MPa蒸汽引入常減壓裝置，與較低的1.0MPa合進，提高抽真空蒸汽的壓力。二是消除酸水汽提瓶頸，硫磺車間的酸水汽提裝置對1.0MPa蒸汽壓力有要求，否則酸水就會不合格，經調研，焦化距離硫磺較近（僅有800米的距離），因此利用焦化的氣壓機的背壓蒸汽做為酸水汽提的專用蒸汽，酸水汽提用不了，可以回到全廠蒸汽管網。由于其余使用1.0MPa蒸汽的裝置對蒸汽品質要求不高，于是降低運行壓力由原來的0.9MPA降為現在的0.70MPa。低壓蒸汽管網運行壓力降低后，可多回收蒸汽做功冬季約694kW.h/h，夏季約417kW.h/h，年經濟效益282萬元。

2.2.2整合管網，停用1#1.0MPa蒸汽管線。

1#管線為建廠前期所建，現保溫材料破損嚴重，保溫不佳，管段溫降較大，導致進入裝置蒸汽溫度偏低，管網過于復雜，很多管段平時不用，閥門處于關閉狀態，但由于操作和閥門自身的原因，閥門關閉不嚴，造成熱損失，于是將在1#線的用戶都遷至2#蒸汽線運行，停用1#線，解決了蒸汽在管網流動過程中形成對峙問題，用戶的蒸汽波動大的問題得以解決。關停后可減少凝結水生成量0.58t/h，減少散熱損失1.6GJ/h，合計折合節省低壓蒸汽1.27t/h，年經濟效益131.9萬元。

2.2.3增加1.0MPa蒸汽的操作彈性

為了解決1.0MPa蒸汽的操作彈性的問題，在硫磺車間增設螺桿發電機替代減溫減壓器為溶劑再生裝置提供0.4MPa蒸汽，多余的1.0MPa蒸汽可以發電，解決了秋冬季節、春冬季節蒸汽放空的問題，使多余的蒸汽得以利用。2016年7月至2017年1月共發電49.2萬KWH，合計32.47萬元，解決了1.0MPa浪費問題。

3.優化后的效果

通過實施全廠蒸汽優化改造，調整三個管網的運行，2016年冬季水煤漿鍋爐產汽21噸/時，重催鍋爐產汽82噸/時左右，比2015年冬季降低了20噸/時；2016年夏季重催CO鍋爐產汽82噸時，比2015年夏季降低了5噸/時，季節交替時減少1.0MPa蒸汽放空15天，約10噸/時，回收電量49.2萬KWh，約32.47萬元，大大降低了蒸汽的使用。通過全廠蒸汽優化改造年經濟效益617.87余萬元。以上數據表明，利用Site-int軟件優化蒸汽系統預測與實際運行效果是一致的，蒸汽優化取得了成功。