某終端原油加熱爐煙氣余熱利用方案

董龍飛

（中海油天津化工研究院有限公司，天津300131）

1 終端現場余熱資源及工藝概況

某終端采用集中供熱，供熱能力21300kW，其中直接加熱爐5000kW×2 臺，導熱油爐6000kW×2 臺。直接加熱爐用于將板式換熱器出來的158℃、0.7MPa 的原油加熱到195℃(壓力降為0.5MPa)，從塔底進入原油穩定塔。導熱油爐用于原油脫水、輕烴回收重沸器、海水淡化系統等加熱，現因產量增加，兩臺爐子大部分時間全部投用。

根據終端統計數據，正常情況下，直接加熱爐總負荷為4500～7000kW，熱介質爐總負荷為4800～8100kW，其中約有1200kW 的熱量用于海水淡化，熱介質爐總負荷小于7000kW 的工況占80%。

現場脫乙烷塔塔頂氣經一級換熱器換熱后溫度升為20℃作為發電燃料。塔底液體與原油穩定凝析液、重烴閃蒸器的凝析液進入脫丁烷塔，塔頂產品為液化氣進入液化氣球罐，球罐液化氣經2000T 輕烴碼頭裝船外運或經灌瓶裝置裝瓶外運。脫丁烷塔底產品即為II 號穩定輕烴進入輕烴儲罐，經2000T 輕烴碼頭裝船外運。

來自原油穩定塔和中壓單元的重烴閃蒸罐的液態烴在進入脫丁烷塔前先與塔底輕油換熱使進料得到預熱后從另一個進料口進入脫丁烷塔。塔中蒸發出來的C3和C4組分從塔頂出來，經水冷器冷凝下來積蓄在塔頂回流罐中，回流罐中的液態烴即為液化氣，一部分泵回到塔頂，為塔頂產品提供冷量，另一部分液化氣產品泵送到液化氣儲罐。

終端原油穩定塔和脫丁烷塔的循環冷卻水溫度對輕油及液化氣產率有直接影響。根據終端統計數據，原油穩定塔循環水溫度降低5℃，輕烴回收率可提高約17.5%。用溴化鋰吸收式制冷機組冷卻循環冷卻水，可以提高輕油及液化氣產率，獲得很好的經濟效益。

現場數據表明，降低原油穩定塔及脫丁烷塔循環水溫度均能提高輕烴回收率。目前，原油穩定塔循環水用量為120m3/h，脫丁烷塔為930m3/h。由于脫丁烷塔循環水量極大，將循環水溫度降低5℃約需8000kW 的制冷量。因此，只對原油穩定塔循環水溫度進行降溫。

2 節能改造方案

在原鍋爐煙氣系統煙道上加裝一臺復合相變換熱器，回收煙氣中的熱量，將88℃的熱水加熱至95℃以上，將加熱爐排煙溫度從250℃降到160℃左右。熱水作為溴化鋰吸收式制冷機組的驅動熱源進行制冷，冷卻原油穩定塔的循環冷卻水。

2.1 煙氣余熱回收

采用復合相變換熱器回收煙氣余熱。復合相變換熱器技術與裝置是一種用于低溫排煙熱源回收的裝置。它靈活的使用了氣化液化相變的強化換熱技術，在換熱器管內讓傳熱工質處于相變工作。其技術核心在于換熱器壁溫整體可控可調。在充分發揮相變潛熱的熱傳導的優勢下，靈活配置換熱器的不同部分，一方面滿足最低壁溫高于煙氣酸露點的要求；另一方面充分發揮相變傳熱的高效性，使壁溫與排煙溫度維持較小的溫差。在保證受熱面不結露的前提下降低排煙溫度，“最大幅度“有效地進行降溫節能、提高熱效率和防腐能力。

復合相變換熱器是在多根并聯的密閉管排束構件內利用軟化水相變潛熱傳遞熱量，在熱管下端面加熱，水吸收熱量汽化為飽和蒸汽，在一定的壓差下上升到熱管上端面，向外屆放出熱量，并凝結成液體，飽和水經汽水分離器回到受熱段，并再次汽化，往復循環，完成了把熱量從高端傳向低端的單向導熱。

圖1 復合相變換熱器示意圖

復合相變換熱器回收熱量計算結果見下表：

表1 復合相變換熱器熱水產量

2.2 循環冷卻水的冷卻

采用熱水型溴化鋰吸收式制冷機組對循環冷卻水進行制冷，降低原油穩定塔循環水溫度。

循環水冷卻效果論證：

根據終端統計數據，原油穩定塔循環水溫度降低5℃，輕烴回收率可提高約17.5%。擬將原油穩定塔循環水溫度由32℃冷卻至27℃，循環水流量為120m3/h，則循環水放熱量為：

Q=Cm△t =4200×120×1000×5= 2520000kJ/h=700kW。

考慮到管路系統的損耗，取1.15 倍的裕量，則溴化鋰制冷機組所需冷量為：

Qa=700×1.15=805kW

吸收式制冷機制取制冷量Qa與耗熱量Qi的關系為：

式中，COP- 吸收式制冷的制冷系數，對單效溴化鋰制冷機組，COP 取0.76。

Ws- 熱水耗量，t/h；

C- 熱水比熱，kJ/(kg℃)；

t1- 熱水進水溫度，℃；

t2- 熱水出水溫度，℃。

則溴化鋰機組熱水耗量可按下式計算：

溴化鋰機組選型為：1 臺BDH100 單效熱水機組，額定工況制冷量為1023kW。額定熱水耗量120t/h。一體化機組總配電功率5.7kW，冷卻塔耗水291t/h。

3 節能效益估算

以原油穩定塔冷卻水溫度為44℃、每日來液6000 方、輕油產率為4.21%計算，每日可多產輕油量：6000×（4.21%-3.85%）=21.34 方。

輕油密度為0.69 噸/方，價格為5000 元/噸，按每年330 天算，年輕油增產效益為：21.34×0.69×5000×330=2430 萬元。改造工程造價約1450 萬元，約7 個月即可收回全部投資。

4 結論

通過復合相變換熱器回收加熱爐煙氣余熱，生產98℃熱水，作為熱水型溴化鋰吸收式制冷機組的驅動熱源，再通過溴化鋰機組對原油穩定塔循環水進行冷卻，提高輕烴回收率，工藝可行，設備可靠，回收期短，效益可觀。