浅谈装置节能减排的技术

浅谈装置节能减排的技术

1低温余热利用一般来说，冗余资源可根据温度范围分为以下几类。(1)高温余热:温度高于500℃的余热。(2)中温余热:温度在200~500℃的余热。(3)低温余热:温度低于200℃的余热。在炼油装置中,大于270℃的中、高温余热用来发生3.5MPa的中、高压蒸汽;200~270℃的中温余热用来发生1.0MPa的低压蒸汽,150~200℃的低温余热用来发生0.3MPa的低低压蒸汽。而小于150℃的低温余热的利用却往往得不到充分利用,通常都用空冷或水冷进行冷却。如何充分利用这部分热量,是炼油厂设计中难题之一,也是各炼厂降低能耗、节能挖潜的重要课题。中国石油广西石化是国内新建的几个大型千万吨炼厂之一,其主要装置均引进美国UOP公司的工艺包,在设计理念上均把节能节水放在重要因素考虑。经与UOP协调,全厂设余热回收站,采用水为热媒,将炼油装置通过油品换热难以利用的中、低温热量变为热水,再送到各热用户加以利用。炼油厂低温余热主要是常减压装置、加氢裂化装置、催化裂化装置等产品冷却和中段回流冷却产生的热水,其低温热负荷见下表1。另外,根据统计全厂可回收0.3MPa、142.6℃的凝结水量约为200t/h,为了充分回收利用这部分热量,将凝结水在余热回收站内的闪蒸罐内闪蒸,产生蒸汽去汽轮机发电,使凝结水的温度降到75℃送化学水处理站进一步处理,可回收热量12.1MW。2设计低温热利用率的选择2.1低身份热的热余能全厂低温热之所以得不到充分利用,关键是没有找到可利用的场所,许多炼油厂在扩建或新建装置设计中,往往没有考虑与其它装置和全厂系统的能量集成优化,不恰当地消耗高品位的能量,造成低温热的大量浪费。例如气分装置重沸器加热、脱盐水和生水加热、除氧水的预热、采暖换热、储罐加热及管线伴热等均在用1.0MPa蒸汽作为加热介质。而这些用途的加热完全可以采用低品位的低温余热资源——热媒水系统来解决。全厂利用低温热的装置有气分装置、聚丙烯装置和制冷站,所消耗的热负荷统计见表2。2.2低温余热回收的汽-水换热器根据上述统计,全厂低温热负荷65.26MW,首先满足装置加热用水,全厂的低温热供气分装置、聚丙烯装置和制冷用热后,尚余低温热19.88MW,另外,全厂凝结水可回收的热量为12.1MW,共剩余多余热量约32MW。根据计算利用这两部分余热可发电2950kW;在春秋季节制冷站不用热水时,全厂的余热可发电3290kW。当全厂建成后,难免会有多余的低压或低低压蒸汽,全厂可回收的凝结水也将增加到300t/h。回收蒸汽量按20t/h计算,此部分蒸汽最少可发电1330kW。全厂的低温余热、可回收的凝结水及多余的蒸汽总计可发电5350kW。余热回收站按二套3000kW的汽轮机、二套3300kW发电机设计,一期先建一套;为保证气分装置所用热媒水的温度110℃,设两台汽-水换热器;由于在装置开工时汽轮发电机组还无法投用,因此站内设两台水-水换热器,供开工时使用;余热回收站内还设有与汽轮发电机组配套的一级、二级热媒水闪蒸罐各一个,一级、二级凝结水闪蒸罐各一个;另外还设有向各装置供水的热媒水循环泵及凝结水泵等。2.3热媒水和蒸汽的提取从催化裂化装置、常减压装置、加氢裂化装置和芳烃抽提装置来的110℃热媒水先进入隔油罐,除去水中的浮油,然后分成两路,一路热媒水量为972t/h,经泵加压后送至气分装置和聚丙烯装置使用;另一路热媒水量为631t/h,进入一级热媒水闪蒸罐,闪蒸产生95℃的蒸汽(绝压为0.0845MPa),出来的热媒水,在冬夏季节一部分95℃的水供制冷站使用;另一部分进入二级热媒水闪蒸罐,继续闪蒸产生75℃的蒸汽(绝压为0.0385MPa),在春秋季节制冷站不用时,从一级闪蒸罐出来的热媒水全部进入二级热媒水闪蒸罐产生蒸汽。从全厂回收来的凝结水先进入隔油罐除去水中的浮油,然后进入一级凝结水闪蒸罐,闪蒸产生95℃的蒸汽(绝压为0.0845MPa),出来的95℃的凝结水进入二级闪蒸罐继续闪蒸产生75℃的蒸汽(绝压为0.0385MPa)。一级热媒水闪蒸罐和一级凝结水闪蒸罐产生的蒸汽作为汽轮机的一级进汽,二级热媒水闪蒸罐和二级凝结水闪蒸罐产生的蒸汽作为汽轮机的二级进汽。蒸汽在汽轮机中作功后,温度降至49℃,进入冷凝器冷却成凝结水,这些凝结水除一部分补充到热媒水管网中,其余送到全厂的凝结水系统管网,集中处理回收使用。2.4闪蒸蒸汽量的确定首先确定最佳闪蒸压力:不同的余热水温有相应的最佳闪蒸压力,最佳闪蒸压力指在该余热水温条件下单位余热水量的发电功率最大。一般说,闪蒸压力越高,汽轮机单位蒸汽量的焓降越大,但蒸汽量越少。焓增量大发电量大,蒸汽量少发电量少,即作用相反,而两者都是闪蒸压力的函数,所以发电量与闪蒸压力有一个函数关系,该函数的发电量极大值即为最佳闪蒸压力。其次确定闪蒸蒸气量:确定闪蒸压力后,根据余热水量,便可以确定闪蒸蒸汽量D(kg/h):式中G——余热流量,kg/h;tr1——余热水温,℃;tr2——闪蒸压力下的饱和水温,℃;最后确定发电功率如式(2)。式中Δh——汽轮机理论焓降,kJ/kg;3低温热回收的利用目前,节能降耗已成为我国的基本国策之一,也是石化企业的工作重点,充分利用低温余热不仅要考虑经济效益,而且要从国家节能节水的大局出发,考虑其社会效益。从本项目利用低温热的各种措施看,用于物料加热、储运系统加热、拌热、生活热水换热,可以有效节省蒸汽用量,所用热水折合蒸汽56.5t/h,按160元/吨计算,每年可节约7600万元。制冷站采用溴化锂制冷方案为空调提供冷源,可以节省电力或蒸汽,可节约电力400kW,全年空调期按5月考虑,电费按0.5元/计,每年可节约72万元。低温发电虽然投资较大、效率较低,但全年仍可发电26.4MW,节约1320万元。另外,如果这些低温热不加以利用,只能通过循环水冷却掉,需多耗循环水3300t/h,按0.2元/吨计,每年可节约550万元。综上所述,全厂低温热回收可实现效益:9542万元/年。余热回收站投资5000万元,人工费用、消耗等各种费用按520万元计,半年就可收回全部投资。4余热回收在热设计及热利用过程中的注意问题(1)炼油厂低温热利用对于炼化企业节能降耗有着重要意义,其经济效益也非常可观。(2)由于热媒水闪蒸出来的蒸汽参数很低,在汽轮发电机组内作功发电的热效率只有8%~10%,只有提高供热量,才能提高余热利用率。因此应根据情况合理调整发电热比。在冬季用热负荷大时,尽量少发电或不发电,将热媒水的大部分用于气分重沸器、采暖水、油罐加热、脱盐水和生水加热和海水淡化等。在用热负荷小的夏季,则应在满足用热负荷的前提下,通过提高发电热比平衡热媒水的热量。(3)在炼油厂余热回收设计中应注意以下问题。①低温热利用的原则:首先考虑装置用热(如气分装置),其次冬季优先考虑采暖供热,夏季,优先考虑低温发电,热水的高温部分先扩容发电,扩容发电后的高温热水再去供热(95℃)。②回收站属生产辅助设施,以回收生产多余热量为主要目的。因此各有关装置(包括常减压装置、催化裂化装置、加氢裂化装置、芳烃抽提装置、气分装置、制冷站、聚丙烯装置等)应有在余热回收站事故停运(如换热器泄漏)的情况下仍能正常操作的措施。③余热回收站应设保证正常情况下供水温度的措施,以保证正常情况下装置的稳定运行。蒸汽加热和循环水冷却换热器可按总水量的50%考虑。④为充分利用凝结水热能,全厂工艺凝结水应保证闭式回收,压力回送到余热回收站,在余热回收站闪蒸冷却后送化学水处理站进行除油除铁处