石油化工装置集中供热节能分析与优化

石油化工装置集中供热节能分析与优化

1热和热转换能在石油和天然气公司，能量是能量转化和传输的主要形式之一。在转换与传递过程中,能量有品位的差异。电能、机械能可全部转变为热能,而热能却只能部分转变为机械能或电能。说明电能、机械能的品位比热能高。在热能转换成机械能过程中,高温高压热源比低温低压热源转换潜力大。说明温度高或压力高的热能品位高。在企业能量结构中,高温高压热能除可提供热量外,还可提供动力。而低温热能只能提供热量或被排放至环境而成为热污染。2能量评估意识的运用分析能源结构并根据能量品位不同合理分配能量,优化能源利用方式,可减少能量品位的降低,达到节约能源,提高能源效率的目的。2.1热源及介质加热有温差的传热过程是将高品位热量转换为低品位热量的不可逆过程。温差大则有效能损失大。在满足工艺条件下,应优先采用较低温度的热源进行加热或利用不同温度的热源进行逐级加热。石油化工装置换热流程复杂,换热介质多种多样。在优化换热流程与换热网络设计中,有许多技术方法(如窄点技术),在利用这些技术方法时,降低传热温差对节能仍然起一定作用。2.2石化系统的节能节流损失造成流体压力降低,能量品位降低。在工艺系统上表现为动力(电能或蒸汽)消耗增加。由于设计上的保守或运行工况的变化以及设备的缺陷,石化系统运行节流损失严重。减少节流损失是石化系统节能管理的一项重要内容。(1)较低压力的蒸汽石油化工装置使用蒸汽较多,其中有较大部分蒸汽为加热产品用。有些产品需要加热的温度较低,较低压力的蒸汽即可满足要求。在实际运行中,存在着大量较高压力蒸汽降级使用情况。使用较低压力蒸汽,可使蒸汽在汽轮机中做更多的功,达到蒸汽系统高效运行。石油化工装置蒸汽系统背压式汽轮机较多。降低汽轮机排汽压力(背压)可使蒸汽焓降增加,减少汽轮机耗汽量,达到节能目的。(2)采用先进的速度法采用变频调速或内反馈斩波调速技术可改变泵与风机转速,降低出口压力,进而降低节流损失,节省电能。2.3高效节能技术石油化工装置有较多的低温热源,主要利用方式为热联合与热媒水系统。由于低温热量品位低,使用其对流体进行加热可节省能量品位较高的蒸汽或其他能源,节能效果显著。同时,通过对低温热源进行换热利用,可减少热量排放,减少循环水负荷。(1)推广普及，大力推广热联合利用方式为高温油品加热低温油品。热联合对热量利用效率高,应大力推广。但是热联合工艺优化工作量大,系统难以匹配且节能效果较为隐蔽,推广受到一定限制。推广热联合技术应充分分析工艺流程特点与产品性质,做到既经济又简单,避免工艺过于复杂及操作控制难度过度增加。(2)热媒水热量利用热媒水系统利用方式为以除盐水为热媒水,从高温流体(如油品)吸收热量,对低温流体(包括油品、水等)进行放热或用于采暖与产生闪蒸蒸汽发电等。热媒水系统可利用较多种类与复杂工艺系统热量,适合规模利用。由于热媒水热水温度一般可在110℃以上,适合轻质油品加热、成品油与原油罐加热、仪表管线伴热、工艺管线伴热。通过热媒水加热介质,可节省原来用于加热的蒸汽用量,节能效果显著。在热媒水热量利用时不能简单孤立地考察热媒水热量利用效率,应将热媒水换热产生的效益放至整个能源系统中进行综合考虑。当热媒水用于产生闪蒸蒸汽发电时,应综合考虑其热量利用效率。中石化长岭分公司低温水系统热媒水热量除用于气分装置重沸器加热外,主要还用于加热动力厂生水、除盐水与生活区采暖。当热量较多时,也用来产生闪蒸蒸汽发电。由于热媒水热水温度较低,产生闪蒸蒸汽参数低,进入汽轮机做功时蒸汽循环效率低(<9%),热量绝大部分被传至循环水排放至环境。而用闪蒸后热媒水加热的除盐水却因热媒水温度降低而温度下降,致使除氧器消耗蒸汽增加。当热媒水热量较低时,使热媒水闪蒸产生蒸汽发电数量较少,而除盐水温度下降较多,除氧器消耗蒸汽增加较多。除氧器增加部分蒸汽如在抽汽凝汽式汽轮机中凝汽发电电量超过热媒水闪蒸发电量,则热媒水闪蒸发电已不再经济,热媒水热量利用效率下降。根据热媒水传热与闪蒸发电的特性,长岭分公司动力厂制定了热媒水系统以“供热为主,发电为辅”的热媒水热量综合利用方针,并根据热媒水实际运行情况,通过科学计算论证,确定闪蒸汽轮机投运与停运条件。在2006年热媒水系统大检修期间,对热媒水换热流程进行改造,用热媒水热水直接加热除盐水与生水,提高热媒水换热量,减少热媒水热量排放。2.4加热炉加热系统石油化工生产中的加热炉使用大量气态与液态燃料。燃料燃烧产生的热能品位很高。而加热炉加热物料的温度一般在200~400℃,热能品位较低。加热炉加热方式使能量品位大幅度降低。气态与液态燃料适合在燃气轮机中燃烧,燃气轮机排气温度一般在400~600℃,适合物料加热。将燃气轮机与工艺加热炉结合起来,先利用高品位的热量做功,再利用较高温度的热量供热,就组成了一种典型的能量逐级系统,多耗燃料的供电效率在80%以上。燃气轮机排气中氧含量较高,对于被加热介质运行参数变化大,传热复杂的加热炉,可采用补燃方式。2.5空气预热器+水热媒利用排烟热量加热空气或其他流体,可减少热量排放,提高热量的品位,节省燃料。石化企业加热炉较多,许多加热炉由于燃料未脱硫,排烟露点温度较高。考虑到露点腐蚀影响,有些加热炉甚至未安装空气预热器。对于露点温度较高的加热炉,可考虑采用脱硫后的燃料,以降低露点温度。水热媒空气预热器在石油化工加热炉与蒸汽锅炉中的使用已较为成熟,通过控制热媒水温度可控制露点腐蚀。对于未安装空气预热器的加热炉,应考虑安装水热媒空气预热器,降低排烟温度,提高热空气温度,取得节省燃料的效果。对于已经安装空气预热器而排烟温度仍然较高或空气预热器换热效果不好的加热炉,应考虑将空气预热器改造为水热媒形式。如热空气温度已经较高而排烟温度仍然很高的加热炉,可考虑将热媒水热量用来加热别的流体,以降低排烟温度,达到提高热量品位的效果。3提高能量关于地位的意识随着企业对节能技术与节能管理的重视,节能理