公用工程保障系統運行優化

黃長勝，吳延銳，張傳振，王欽凱，趙洪升

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

山東鐵雄新沙能源有限公司地處省級巨野化工園區北區，是生產焦炭、焦爐煤氣制甲醇和LNG 的綜合能源化工企業，同時承擔了周邊企業的煤氣、熱力、氫氣等公用工程供應和地方供暖等功能。公司有兩座5.5m 搗固焦爐，分別于2009年3月、2013年12月建成投產，為延長產業鏈，2010年12月建成投產焦爐氣制甲醇裝置，2016年12月投產干熄焦裝置，2017年5月LNG 項目投運。隨著不同裝置的先后投產，對保障生產的公用工程平衡帶來了巨大挑戰，隨著近兩年環保標準提升和安全標準化的實施，對運行的安全和環保提出了更高的要求，根據優勢互補、能源充分利用的原則，生產管理人員對公用工程的平衡與調節方面進行了多項實踐，節約運行成本的同時維護了系統的安全穩定運行。

1 解析氣

1.1 解析氣來源

公司LNG 投產后設計是用分離了甲烷后的富氫氣通過PSA 提取氫氣外供，由于市場變化，LNG 運行效益低于甲醇，單純為了提氫運行LNG 裝置又十分不經濟，通過和PSA 廠家溝通，創造性地采用甲醇馳放氣富氫特點通過PSA 提氫，不再運行LNG 冷箱及前處理系統，解決了系統運行和氫氣供應問題。

甲醇馳放氣壓力滿足PSA 系統，可以直接送到PSA 提氫，進入PSA 系統提氫后的剩余氣體就是解析氣，馳放氣和解析氣主要成分如表1所示。

表1 馳放氣和解析氣組分表

1.2 流程簡述

來自甲醇車間合成系統的馳放氣進入LNG 車間PSA 系統提氫后，氫氣外供，解析氣通過閥門調節有三種去向：一是通過回爐煤氣管道供一、二期焦爐回爐使用，二是通過原馳放氣管道回一期管道并入氣柜進口，三是通過新配煤氣管道并入羅茨風機進口直接外供煤氣使用單位。

1.3 調節關鍵點

由于解析氣相對于焦爐煤氣熱值偏低，回爐使用一方面有助于焦爐高向加熱，改善焦爐標準溫度控制，另一方面較多解析氣加入會影響到回爐煤氣熱值，甚至影響焦爐加熱，由于一期管式爐在解析氣加入點之后，加大進入焦爐的解析氣量后直接影響管式爐的加熱溫度，進而影響脫苯。

在焦爐廢氣回配沒有投用前，根據焦爐加熱情況，解析氣少量并入回爐使用，有助于焦爐的高向加熱；其余部分借助原甲醇馳放氣去氣柜管道，在保證不影響甲醇原料氣組分的情況下并入氣柜進口；2019年11月焦爐廢氣回配投用后，廢氣回配對焦爐加熱的改善相對明顯，再增加焦爐加熱中的解析氣量就會出現熱量不足的問題。

考慮今后提氫裝置負荷的提高和焦爐廢氣回配的投用，解析氣需要有一個相對合理穩妥的去處，因此，新增部分管道，使得解析氣可通過原外供煤氣管道并入外供羅茨風機進口，在保證外供煤氣熱值的情況下，與煤氣混合外供。

1.4 實現效果

來自LNG 車間解析氣，通過供焦爐回爐閥門及并入羅茨風機進口閥門的調節，在保證焦爐加熱及外供煤氣熱值的情況下共同消耗使用，實現了資源的合理利用。流程簡圖如圖1所示。

圖1 解析氣調節流程簡圖

2 壓縮空氣

2.1 壓縮空氣來源

公司壓縮空氣負荷主要有：LNG 車間3×780m3/h，干熄焦車間2×3000m3/h，一期空壓站3×2448m3/h，二期空壓站4×2280m3/h，甲醇空分空壓機1×36000m3/h（主要制氧、制氮使用）。

2.2 優化方案

原壓縮空氣供應點各自相對獨立，若某一區域空壓機出現異常情況，短時間內無法開啟，壓縮空氣壓力低造成局部系統癱瘓，還時有出現某點富余而另一點不夠用的窘狀。為保證壓縮空氣系統、儀表氣系統壓力及流量正常，通過鋪設管道將各壓縮空氣供應點進行聯通，其中LNG 車間壓縮空氣借助管道送入老廠區，并在適宜位置管道帶壓開口與二期壓縮空氣主管網及干熄焦壓縮空氣主管網并網，同時將干熄焦主管網與一、二期主管網連通并網，以此實現全公司所有壓縮空氣系統的并聯運行，保證了生產用壓縮空氣系統、儀表氣系統壓力及流量的穩定。

2.3 實現效果

壓縮空氣LNG 車間與二期及干熄焦主管網并網，干熄焦壓縮空氣與一、二期連通管網并網，使得全廠壓縮空氣系統形成一個互聯互通狀態，任意空壓機出現異?；蛘咄C均不影響壓縮空氣的供應，同時也保證了生產的穩定。流程簡圖如圖2所示。

圖2 壓縮空氣流程簡圖

3 氮氣

3.1 氮氣來源

（1）一期空壓站制氮機組，該套制氮系統氮氣產量約180m3/h，壓力0.3MPa，氮氣純度＞99.9%。

（2）二期空壓站制氮機組，該套制氮系統氮氣產量約200m3/h，壓力0.3MPa，氮氣純度＞99.9%。

（3）甲醇氮壓站，該氮壓站共有三臺氮壓機，主要供應甲醇二合一機組、火炬及焦化二期（應急使用），氮氣來源冷箱，單臺最大供應量900m3/h，壓力0.7MPa，氮氣純度≥99.99%。其中1#、3#機組通過閥門切換可實現與甲醇制氮站氮氣外供管道并網。

制氮機組：三套制氮系統滿負荷運行供應量3×1000m3/h，壓力0.5MPa，氮氣純度≥99.99%。

通過改造，創造性的實現3#、4#、5#、6#可直接外供來自冷箱氮氣，制氮站空壓機不開制氮機組：最大供應量7000m3/h（夏季），9000m3/h（冬季），壓力0.5MPa，氮氣純度≥99.99%。

（4）LNG 制氮站，設計最大產氣量2×1000m3/h，壓力0.5MPa，氮氣純度≥99.99%。

（5）干熄焦液氮氣化器，最大外供負荷2500m3/h，壓力0.6MPa。

3.2 調節關鍵點

根據各系統氮氣用量及壓力，通過各車間制氮機組連通管道閥門進行調節控制，首先保證干熄焦車間干熄爐CO 氣體的控制。若某制氮系統檢修停車，可通過提高其他環節制氮機組負荷，打開相關連接閥門供應系統使用。

3.3 實現效果

通過對甲醇制氮站空壓機進口改造，使得空壓機可作為氮壓機使用，直接加壓來自空分的氮氣進行外供，將原來甲醇空分系統放散的氮氣變廢為寶，在甲醇制氮機組不開啟的情況下即可滿足系統需求，既節約了資源又避免了浪費，同時通過鋪設管道將甲醇制氮站外供干熄焦系統及LNG 系統用氮氣主管網與一期氮氣主管網、LNG 制氮站主管網及干熄焦液氮氣化器出口管道并網，并在甲醇制氮站外供主管網帶壓開口與二期氮氣系統主管網并網，以此實現全公司所有氮氣供應點的互聯互通。流程簡圖如圖3所示。

圖3 氮氣工藝流程簡圖

4 循環水補水

4.1 原補水流程

一期循環水系統補水點有環保站出水和混合水池出水（原地下管道）；

二期循環水系統補水由混合水池兩條出水管道補水；

甲醇循環水系統補水由東大路橋架東側循環水管道補混合水池出水；

干熄焦、LNG 循環水系統補水由東大路橋架兩條循環水管道補混合水池出水。

4.2 原流程問題

中水回用投用產水及循環水補水采用的就近原則，各循環水系統補水量及補水指標不一致，導致中水回用系統產水進入二期循環水系統及甲醇循環水系統較多，各循環水系統指標差距較大。

4.3 調節關鍵點

通過現場管道改造，將10000m3產水借助東大路西側循環水管道倒送至混合水池，再由混合水池統一供給各循環水系統進行補水（其中二期循環水補水在供LNG 循環水補水管道開孔引入吸水井）。

4.4 實現效果

優化和統一各循環水系統補水指標，使中水回用的產水和蓄水池原水充分混合，減少人為因素導致的各循環水系統濃縮倍數的差距，防止出現補水指標不均勻、不對稱的情況，保證各循環水補水系統的穩定達標。循環水系統補水流程簡圖如圖4所示。

圖4 循環水補水工藝流程簡圖

5 結束語

隨著公司的不斷壯大，公用工程系統不斷完善，借助系統穩定可靠、經濟合理的裝置保證系統的安全穩定運行，發揮公用工程的優勢，也凸顯與老系統相互依托的優勢，維護好系統的安全、穩定、經濟、可靠。