长岭分公司蒸汽系统现状及分析.doc

第4期李红华长岭分公司蒸汽系统现状及分析57长岭分公司蒸汽系统现状及分析李红华（长岭分公司动力厂）摘要：本文通过对长岭分公司动力厂2001年、2002年蒸汽系统运行情况进行统计，并对系统存在问题、影响因素，尤其计量损失、0.5MPa蒸汽系统改为0.7MPa、1#催化背压机投运等进行分析，对优化蒸汽系统运行、降低效益流失、提高系统效率等提出了建议。关键词：蒸汽 背压机 凝汽 焓 1 系统基本情况1.1 蒸汽供应中压蒸汽（3.5MPa）：动力厂现有中压燃油锅炉共六台，其中1#-4#炉为65t/h，5#、6#炉为130t/h；中压余热锅炉共两台，为60 t/h，两套催化蒸发器产生中压蒸汽进入余热炉与余热炉自产蒸汽一起进行过热；重整与硫酸装置各有中压余热锅炉一台。中压蒸汽系统压力由动力厂燃油炉调整。低压蒸汽（1.0MPa、0.5 MPa）：动力厂现有3MW背压式汽轮机共三台、12MW抽凝式汽轮机一台；减温减压器共四台（其中二台在两套催化余热炉处）；2#催化、焦化、重整、加氢制氢共有背压式汽轮机共五台；焦化、加氢有低压余热炉（加热炉、换热器）共四台。背压式汽轮机排汽、抽凝式汽轮机抽汽与低压余热炉产汽进入低压系统；两套催化余热炉出故障时催化蒸发器产生中压蒸汽经减温减压器降级进入低压系统。1.0MPa蒸汽系统压力由动力厂汽轮机或减温减压器调整。0.5 MPa蒸汽系统压力由动力厂串1.0 MPa蒸汽调整。制硫装置余热炉产生蒸汽由于温度与压力较低，未进入系统。1.2 蒸汽用户中压蒸汽（3.5MPa）：主要用于中压汽轮机（包括动力厂背压式和抽凝式汽轮机、装置背压式汽轮机、1#催化凝汽式汽轮机）、减温减压器等。低压蒸汽（1.0MPa、0.5 MPa）：主要为各装置加热设备提供热源和提供动力（如抽气器抽真空、燃烧器蒸汽雾化）等。2 2001年、2002年蒸汽供汽与用汽整体情况2.1 2001年蒸汽系统整体情况见表12.2 2002年蒸汽系统整体情况见表2蒸汽计算价格：3.5MPa为80元/t、低压汽（1.0MPa与0.5MPa）为70元/t。从表1、表2可看出，2002年由于重视节汽工作和系统优化，蒸汽损失的价值明显下降，损失降低1123.02万元。3 存在问题与影响因素3.1 蒸汽计量损耗大蒸汽流量计除本身选型、安装及磨损、结垢造成误差外，主要受蒸汽参数影响。由于蒸汽离饱和态较近，比容随温度、压力变化较大。当蒸汽从供汽点向用户流动时，温度、压力降低，尤其温度降低显著，使蒸汽密度增加较大，流量计显示比真实值小。3.2 较远的用户蒸汽温度压力较低由于供热区域大，蒸汽管道长，有些管道保温材质差，破损多，散热损失与沿程阻力严重，较远的用户蒸汽温度压力较低。3.3 由于存在多热源现象（多个地点提供蒸汽），管道有时流量小，蒸汽经散热作用温度降低较多，影响装置用汽2002年由于2#余热炉过热蒸汽量与2#催化汽收稿日期：2003-07-10作者简介：李红华，1994年毕业于西安交通大学能源与动力工程系，工程师。现从事节能工作。轮机用汽量相当，使2#催化至动力厂中压蒸汽管道流量很小，温度较低甚至凝结成水，以致该管道积水严重，阀门法兰多次泄漏，甚至影响动力厂1#汽轮机，使其多次进汽温度过低，并发生一次水冲击停机事件。表1 2001年蒸汽系统整体情况项 目3.5MPa蒸汽供汽量/t3.5MPa蒸汽用汽量/t蒸汽计量损耗量/t损耗比例/%损失/万元数 值1633140132272031042019.012483.36项 目二套装置及垅外低压汽供汽量/t二套装置及垅外低压汽用汽量/t蒸汽计量损耗量/t损耗比例/%损失/万元数 值51195332159119036237.181332.53项 目垅内1.0MPa蒸汽与0.5MPa蒸汽供汽量/t垅内1.0MPa蒸汽与0.5MPa蒸汽用汽量/t蒸汽计量损耗量/t损耗比例/%损失/万元数 值70618455353415265021.621066.55表2 2002年蒸汽系统整体情况项 目3.5MPa蒸汽供汽量/t3.5MPa蒸汽用汽量/t蒸汽计量损耗量/t损耗比例/%损失/万元数 值1611004138783122317313.851785.38项 目二套装置及垅外低压汽供汽量/t二套装置及垅外低压汽用汽量/t蒸汽计量损耗量/t损耗比例/%损失/万元数 值47283936468510815422.87757.08项 目垅内低压蒸汽供汽量/t垅内低压蒸汽用汽量/t蒸汽计量损耗量/t损耗比例/%损失/万元数 值74168856783717385123.441216.963.4 换热设备主要利用1.0MPa蒸汽进行加热，不能充分利用蒸汽的高品位能源0.5MPa蒸汽除一部分为装置低压余热炉产汽与汽轮机排汽外，主要为动力厂1.0MPa蒸汽串入，蒸汽量较小，而大量换热设备仍然利用1.0MPa蒸汽进行加热，不能充分利用蒸汽的高品位能源。2001年、2002年0.5MPa蒸汽用量见表3。从表3看，0.5MPa蒸汽用量很小。由于管道散热损失大，致使洗槽、装油等蒸汽温度低。3.5 1#催化2003年改造后，新上背压式汽轮机，低压汽用量小时难以平衡 表3 0.5MPa蒸汽用量 t/h月 份1234567891011122001年191813101114667818172002年1521191114957681015因1#催化改造，气压机处理量增加，原凝汽式机组难以满足要求。背压机（进汽3.5MPa、排汽1.0MPa、蒸汽额定流量56 t/h）投入运行，凝汽机退出运行，相当于减少了14t/h燃油锅炉中压凝汽式蒸汽动力循环，热力系统整体经济效益提高。当低压蒸汽用量较大时（如冬季），动力厂供热机组相应减少供汽量，蒸汽系统可平衡。但低压汽用量较少或中压余热炉出现故障使饱和蒸汽降级处理时，动力厂仍至少应保持一台供热机组运行，以保持1.0MPa蒸汽系统压力稳定和发电机发无功提高功率因数，低压蒸汽容易过剩。2001年、2002年动力厂产1.0 MPa蒸汽流量见表4。从表4看，2001年有6个月、2002年有3个月动力厂产1.0MPa汽不到56t/h，若1#催化增加1.0 MPa蒸汽56 t/h，则系统难以平衡。 表4 动力厂产1.0 MPa蒸汽流量 t/h月 份1234567891011122001年10210410754574847434548711012002年96110958381686545524559964 优化运行的方案与建议（1）完善蒸汽计量系统因蒸汽流量计量误差较大，而水的流量计量误差较小，对于蒸汽流量与水的流量相关的设备（如锅炉、换热器），则可取水的流量进行计算得出蒸汽流量。 表5 部分增加用户及其用量 t/h用户名称动力除氧器长盛公司王龙坡气分厂脱硫合计增加量44291635 表6 背压式汽轮机蒸汽流量 t/h装置名称1#催化2#催化焦化重整加氢合计流量5635171514122对于离热源较远的用户，蒸汽温度降低较多，流量计应按蒸汽月平均温度进行温度补偿以减小误差。对明显有误差的流量计，应限期更换。蒸汽按质量与压力等级进行计量时，离热源较远的用户其蒸汽温度与压力都较低，相同质量的蒸汽热量较低，应考虑尝试使用蒸汽按热量与压力等级进行计量。（2）动力厂应定期根据蒸汽管道长度、直径、蒸汽流量、温度、压力计算各主要管道单位面积热损，对于热损严重的管道，应考虑更换或修复保温，并确保保温施工质量。（3）针对多热源现象，动力厂应根据管道长度、直径、热损计算保证蒸汽参数正常所需最小流量，当两热源间连通管道蒸汽流量接近或小于最小流量时，应合理调控蒸汽系统，保证运行正常。如2000年一段时间1#余热炉产蒸汽与1#催化、加氢制氢、焦化重整汽轮机所需蒸汽总流量相当，使动力厂至焦化3.5MPa蒸汽流量很小，温度较低甚至凝结成水。温度低的蒸汽或凝结水与1#余热炉产蒸汽一起进入焦化汽轮机，使汽轮机进汽温度降低严重。后改为动力厂用专线供焦化蒸汽，余热炉产汽多余部分进入动力厂才解决问题。4.1 将0.5MPa蒸汽系统升至0.7MPa并增加用户，使部分装置汽轮机排汽进入若将0.5MPa蒸汽系统压力升高至0.7 MPa，则可增加用汽量，尤其夏季增加用量较多。部分增加用户及其用量见表5。催化剂厂、催化、常减压等单位均有部分用汽点可改为0.7MPa蒸汽，未计入表5。炼油装置背压式汽轮机蒸汽流量见表6。有的装置汽轮机排汽已有管线排0.7MPa系统，有的暂时没有，可在检修时安装。0.5MPa系统改为0.7MPa系统并有装置汽轮机排汽进入后，仍由动力厂串1.0MPa蒸汽维持其压力稳定。生产处与动力厂应根据串汽量和装置汽轮机排汽量调控装置汽轮机排汽，做到安全经济运行。4.2 当1#催化背压机运行时，为平衡低压汽，应尽量少产同时多用低压汽若要少产低压汽，首先应确保中压余热炉同步运行，减少饱和汽降级处理。如2#余热炉过热器积灰严重，2#催化蒸汽降级处理10t/h。若处理好2#余热炉，则可减少生产1.0MPa蒸汽10t/h。其次，应优化0.7MPa系统运行。若装置汽轮机排汽进1.0MPa系统时流量为35t/h，进0.7MPa系统只需27.17t/h，节省7.83t/h。再次，120t加氢装置运行联合机组，汽轮机退出运行，可减少14t/h低压蒸汽产量。若要多用低压汽，则应完善蒸汽加热系统，尽量使加热器多投用以起到既多用蒸汽又提高效益。当1#催化背压机运行，低压汽难以平衡时，应切换气压机，运行凝汽机组。5 优化运行主要效益分析5.1 完善蒸汽计量系统表7 焦化汽轮机蒸汽参数项目进汽压力/ MPa进汽温度/进汽焓/ kJ.kg-1排汽压力/ MPa排汽温度/排汽焓/ kJ.kg-1数值3.4641332481.0529530402001年蒸汽计量损耗共653432t，损失4882.44万元。2002年蒸汽计量损耗共505178t，损失3759.42万元。其中除很小部分为泄漏与未进表计量外，主要为流量计误差。通过完善计量系统，减少计量损耗，可避免巨大的效益流失。若计量误差降低50%，则2001年、2002年可减少损失分别为2441.22万元、1879.71万元。5.2 0.5MPa蒸汽系统升为0.7MPa 2003年2月21日11时焦化汽轮机蒸汽参数见表7。本文中背压式汽轮机蒸汽参数以此为依据。若汽轮机内效率不变，排汽压力降至0.80MPa（表压），则温度降至275，焓值降至3000kJ/kg，蒸汽焓降由208kJ/kg升至248kJ/kg，每吨蒸汽做功为原来的1.19倍。蒸汽流量由原来的19.85t/h降为16.65t/h，节省蒸汽3.20t/h。取低压汽放热至焓值为435 kJ/kg（104饱和水），则0.7 MPa蒸汽焓降为2565kJ/kg，1.0 MPa蒸汽焓降为2605 kJ/kg，每1.015t0.7 MPa蒸汽放热值相当1t1.0 MPa蒸汽放热值。按动力厂成本3.5MPa蒸汽166元/t，低压汽为137元/t计算，在该参数下，每增加1t0.7 MPa汽轮机排汽，节省3.5 MPa蒸汽0.19t，节约成本29.50元。若装置汽轮机排汽进1.0MPa系统为35t/h，改进0.7MPa系统则只需29.41t/h，节省5.59 t/h。取8500h/a，全年节省3.5MPa蒸汽为47500t，节约成本744.98万元。5.3 1#催化背压机运行取汽轮机进汽焓3248kJ/kg，背压机排汽焓3040kJ/kg，凝汽机排汽焓2519kJ/kg（绝压0.01MPa、干度0.97），凝汽机组蒸汽量14t/h，忽略汽轮压缩机组效率差别，则同样功率下背压机蒸汽量为49t/h。取3.5MPa蒸汽166元/t，低压汽137元/t。凝汽机主要运行成本：蒸汽14t/h，2324元/h；循环水：1500t/h，150元/h；凝结水14t/h，-70元/h。共计2404元/h。背压机主要运行成本：蒸汽：49t/h，1421元/h。运行背压机节约成本903元/h，若背压机全年运行7000 h，节约成本632.10万元。当处理量增大时，凝汽机蒸汽流量大于14t/h，若运行背压机则节能效果将增加。6 根据蒸汽系统存在问题及作者建议，应逐步完善以下工作（1）制定蒸汽系统运行管理规定以及日常管理办法（冬季夏季运行方案）。（2）系统地考虑蒸汽管网的运行与优化，完善现有的0.5MPa蒸汽管网，背压机机组的背压汽一律改为0.5MPa0.7MPa蒸汽管网，降低气压机蒸汽消耗。（3）延长两套余热炉运行时间及运行效率，完善与改造两套