石油化工裝置集中供熱節(jié)能分析與優(yōu)化

石油化工裝置集中供熱節(jié)能分析與優(yōu)化

1熱和熱轉(zhuǎn)換能在石油和天然氣公司，能量是能量轉(zhuǎn)化和傳輸?shù)闹饕问街?。在轉(zhuǎn)換與傳遞過(guò)程中,能量有品位的差異。電能、機(jī)械能可全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?而熱能卻只能部分轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能或電能。說(shuō)明電能、機(jī)械能的品位比熱能高。在熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能過(guò)程中,高溫高壓熱源比低溫低壓熱源轉(zhuǎn)換潛力大。說(shuō)明溫度高或壓力高的熱能品位高。在企業(yè)能量結(jié)構(gòu)中,高溫高壓熱能除可提供熱量外,還可提供動(dòng)力。而低溫?zé)崮苤荒芴峁崃炕虮慌欧胖镰h(huán)境而成為熱污染。2能量評(píng)估意識(shí)的運(yùn)用分析能源結(jié)構(gòu)并根據(jù)能量品位不同合理分配能量,優(yōu)化能源利用方式,可減少能量品位的降低,達(dá)到節(jié)約能源,提高能源效率的目的。2.1熱源及介質(zhì)加熱有溫差的傳熱過(guò)程是將高品位熱量轉(zhuǎn)換為低品位熱量的不可逆過(guò)程。溫差大則有效能損失大。在滿足工藝條件下,應(yīng)優(yōu)先采用較低溫度的熱源進(jìn)行加熱或利用不同溫度的熱源進(jìn)行逐級(jí)加熱。石油化工裝置換熱流程復(fù)雜,換熱介質(zhì)多種多樣。在優(yōu)化換熱流程與換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中,有許多技術(shù)方法(如窄點(diǎn)技術(shù)),在利用這些技術(shù)方法時(shí),降低傳熱溫差對(duì)節(jié)能仍然起一定作用。2.2石化系統(tǒng)的節(jié)能節(jié)流損失造成流體壓力降低,能量品位降低。在工藝系統(tǒng)上表現(xiàn)為動(dòng)力(電能或蒸汽)消耗增加。由于設(shè)計(jì)上的保守或運(yùn)行工況的變化以及設(shè)備的缺陷,石化系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)流損失嚴(yán)重。減少節(jié)流損失是石化系統(tǒng)節(jié)能管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。(1)較低壓力的蒸汽石油化工裝置使用蒸汽較多,其中有較大部分蒸汽為加熱產(chǎn)品用。有些產(chǎn)品需要加熱的溫度較低,較低壓力的蒸汽即可滿足要求。在實(shí)際運(yùn)行中,存在著大量較高壓力蒸汽降級(jí)使用情況。使用較低壓力蒸汽,可使蒸汽在汽輪機(jī)中做更多的功,達(dá)到蒸汽系統(tǒng)高效運(yùn)行。石油化工裝置蒸汽系統(tǒng)背壓式汽輪機(jī)較多。降低汽輪機(jī)排汽壓力(背壓)可使蒸汽焓降增加,減少汽輪機(jī)耗汽量,達(dá)到節(jié)能目的。(2)采用先進(jìn)的速度法采用變頻調(diào)速或內(nèi)反饋斬波調(diào)速技術(shù)可改變泵與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,降低出口壓力,進(jìn)而降低節(jié)流損失,節(jié)省電能。2.3高效節(jié)能技術(shù)石油化工裝置有較多的低溫?zé)嵩?主要利用方式為熱聯(lián)合與熱媒水系統(tǒng)。由于低溫?zé)崃科肺坏?使用其對(duì)流體進(jìn)行加熱可節(jié)省能量品位較高的蒸汽或其他能源,節(jié)能效果顯著。同時(shí),通過(guò)對(duì)低溫?zé)嵩催M(jìn)行換熱利用,可減少熱量排放,減少循環(huán)水負(fù)荷。(1)推廣普及，大力推廣熱聯(lián)合利用方式為高溫油品加熱低溫油品。熱聯(lián)合對(duì)熱量利用效率高,應(yīng)大力推廣。但是熱聯(lián)合工藝優(yōu)化工作量大,系統(tǒng)難以匹配且節(jié)能效果較為隱蔽,推廣受到一定限制。推廣熱聯(lián)合技術(shù)應(yīng)充分分析工藝流程特點(diǎn)與產(chǎn)品性質(zhì),做到既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)單,避免工藝過(guò)于復(fù)雜及操作控制難度過(guò)度增加。(2)熱媒水熱量利用熱媒水系統(tǒng)利用方式為以除鹽水為熱媒水,從高溫流體(如油品)吸收熱量,對(duì)低溫流體(包括油品、水等)進(jìn)行放熱或用于采暖與產(chǎn)生閃蒸蒸汽發(fā)電等。熱媒水系統(tǒng)可利用較多種類(lèi)與復(fù)雜工藝系統(tǒng)熱量,適合規(guī)模利用。由于熱媒水熱水溫度一般可在110℃以上,適合輕質(zhì)油品加熱、成品油與原油罐加熱、儀表管線伴熱、工藝管線伴熱。通過(guò)熱媒水加熱介質(zhì),可節(jié)省原來(lái)用于加熱的蒸汽用量,節(jié)能效果顯著。在熱媒水熱量利用時(shí)不能簡(jiǎn)單孤立地考察熱媒水熱量利用效率,應(yīng)將熱媒水換熱產(chǎn)生的效益放至整個(gè)能源系統(tǒng)中進(jìn)行綜合考慮。當(dāng)熱媒水用于產(chǎn)生閃蒸蒸汽發(fā)電時(shí),應(yīng)綜合考慮其熱量利用效率。中石化長(zhǎng)嶺分公司低溫水系統(tǒng)熱媒水熱量除用于氣分裝置重沸器加熱外,主要還用于加熱動(dòng)力廠生水、除鹽水與生活區(qū)采暖。當(dāng)熱量較多時(shí),也用來(lái)產(chǎn)生閃蒸蒸汽發(fā)電。由于熱媒水熱水溫度較低,產(chǎn)生閃蒸蒸汽參數(shù)低,進(jìn)入汽輪機(jī)做功時(shí)蒸汽循環(huán)效率低(<9%),熱量絕大部分被傳至循環(huán)水排放至環(huán)境。而用閃蒸后熱媒水加熱的除鹽水卻因熱媒水溫度降低而溫度下降,致使除氧器消耗蒸汽增加。當(dāng)熱媒水熱量較低時(shí),使熱媒水閃蒸產(chǎn)生蒸汽發(fā)電數(shù)量較少,而除鹽水溫度下降較多,除氧器消耗蒸汽增加較多。除氧器增加部分蒸汽如在抽汽凝汽式汽輪機(jī)中凝汽發(fā)電電量超過(guò)熱媒水閃蒸發(fā)電量,則熱媒水閃蒸發(fā)電已不再經(jīng)濟(jì),熱媒水熱量利用效率下降。根據(jù)熱媒水傳熱與閃蒸發(fā)電的特性,長(zhǎng)嶺分公司動(dòng)力廠制定了熱媒水系統(tǒng)以“供熱為主,發(fā)電為輔”的熱媒水熱量綜合利用方針,并根據(jù)熱媒水實(shí)際運(yùn)行情況,通過(guò)科學(xué)計(jì)算論證,確定閃蒸汽輪機(jī)投運(yùn)與停運(yùn)條件。在2006年熱媒水系統(tǒng)大檢修期間,對(duì)熱媒水換熱流程進(jìn)行改造,用熱媒水熱水直接加熱除鹽水與生水,提高熱媒水換熱量,減少熱媒水熱量排放。2.4加熱爐加熱系統(tǒng)石油化工生產(chǎn)中的加熱爐使用大量氣態(tài)與液態(tài)燃料。燃料燃燒產(chǎn)生的熱能品位很高。而加熱爐加熱物料的溫度一般在200~400℃,熱能品位較低。加熱爐加熱方式使能量品位大幅度降低。氣態(tài)與液態(tài)燃料適合在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒,燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度一般在400~600℃,適合物料加熱。將燃?xì)廨啓C(jī)與工藝加熱爐結(jié)合起來(lái),先利用高品位的熱量做功,再利用較高溫度的熱量供熱,就組成了一種典型的能量逐級(jí)系統(tǒng),多耗燃料的供電效率在80%以上。燃?xì)廨啓C(jī)排氣中氧含量較高,對(duì)于被加熱介質(zhì)運(yùn)行參數(shù)變化大,傳熱復(fù)雜的加熱爐,可采用補(bǔ)燃方式。2.5空氣預(yù)熱器+水熱媒利用排煙熱量加熱空氣或其他流體,可減少熱量排放,提高熱量的品位,節(jié)省燃料。石化企業(yè)加熱爐較多,許多加熱爐由于燃料未脫硫,排煙露點(diǎn)溫度較高?？紤]到露點(diǎn)腐蝕影響,有些加熱爐甚至未安裝空氣預(yù)熱器。對(duì)于露點(diǎn)溫度較高的加熱爐,可考慮采用脫硫后的燃料,以降低露點(diǎn)溫度。水熱媒空氣預(yù)熱器在石油化工加熱爐與蒸汽鍋爐中的使用已較為成熟,通過(guò)控制熱媒水溫度可控制露點(diǎn)腐蝕。對(duì)于未安裝空氣預(yù)熱器的加熱爐,應(yīng)考慮安裝水熱媒空氣預(yù)熱器,降低排煙溫度,提高熱空氣溫度,取得節(jié)省燃料的效果。對(duì)于已經(jīng)安裝空氣預(yù)熱器而排煙溫度仍然較高或空氣預(yù)熱器換熱效果不好的加熱爐,應(yīng)考慮將空氣預(yù)熱器改造為水熱媒形式。如熱空氣溫度已經(jīng)較高而排煙溫度仍然很高的加熱爐,可考慮將熱媒水熱量用來(lái)加熱別的流體,以降低排煙溫度,達(dá)到提高熱量品位的效果。3提高能量關(guān)于地位的意識(shí)隨著企業(yè)對(duì)節(jié)能技術(shù)與節(jié)能管理的重視,節(jié)能理