煤制烯烃示范工程项目蒸汽平衡方式的选择和优化方案

煤制烯烃示范工程项目蒸汽平衡方式的选择和优化方案概述根据煤制烯烃项目工艺装置的需要和系统蒸汽平衡的结果，公司确定空分装置的空气压缩机组、MTO装置产品气压缩机、烯烃分离装置的丙烯压缩机、甲醇装置的合成气循环压缩机和净化装置的丙烯压缩机均采用蒸汽透平驱动，设置两台50MW的抽凝式汽轮发电机组，用于蒸汽负荷的调整并送出4.1MPa蒸汽，装置副产和使用蒸汽通过系统管网进行平衡。装置内副产蒸汽先在内部平衡使用，多余部分输出至同压力等级的外管，并网运行。根据驱动蒸汽的要求和装置副产蒸汽的情况，公司设立五级蒸汽管网，其参数分别为9.8Mpa、4.1Mpa、1.73Mpa、1.1Mpa和0.46Mpa。其中9.8Mpa蒸汽由锅炉产出，用于驱动空分装置蒸汽透平和汽轮发电机组；4.1Mpa来源于汽轮发电机的抽汽或减温减压器以及变换装置、硫回收装置和MTO装置的副产，用于驱动MTO装置产品气压缩机、烯烃分离装置的丙烯压缩机、甲醇装置的合成气循环压缩机和净化装置的丙烯压缩机和少量的加热蒸汽；1.73Mpa来自于甲醇合成装置的副产和减温减压器，用于驱动循环水场的水泵和锅炉单元的加热器；1.1Mpa来自变换装置的副产和减温减压器，主要用于锅炉单元、空分装置、甲醇装置、MTO装置、聚丙烯装置的加热蒸汽、蒸汽透平真空系统的抽引蒸汽、火炬系统的消烟蒸汽等；0.46Mpa来自变换装置的副产和减温减压器，主要用于全厂各装置的加热器以及冬季采暖用换热站。蒸汽平衡表序号装置名称单位蒸汽产量蒸汽用量序号装置名称单位蒸汽产量蒸汽用量9.8MPa、540℃蒸汽1.1MPa、250℃蒸汽1热电站t/h122462411.73-1.1减温减压t/h1612空分t/h6002净化t/h3003小计t/h122412243热电站t/h354.2MPa、420℃蒸汽4火炬t/h719.8-4.1减温减压t/h1345聚丙烯t/h92硫回收t/h66MTOt/h953净化t/h77607甲醇t/h384MTOt/h408空分t/h245烯烃分离t/h869煤气化t/h36甲醇t/h100101.1-0.46减温减压2457聚乙烯t/h211管网损失t/h584.1-1.73减温减压t/h412小计t/h4614619管网损失t/h50.46MPa、200℃蒸汽10小计t/h25725711.1-0.46减温减压t/h2451.7MPa、300℃蒸汽2循环冷却水场t/h14.1-1.73减温减压t/h43净化t/h542甲醇t/h1844热电站t/h103热电站t/h205化学水t/h404循环冷却水场t/h6MTOt/h715聚乙烯t/h27烯烃分离t/h2561.73-1.1减温减压1618聚乙烯t/h17管网损失t/h59第一换热站t/h108小计t/h18818810第二换热站t/h4011第三换热站t/h7012第四换热站t/h2713管网损失t/h514小计t/h299299装机方案的优化在全厂蒸汽平衡完成后，公司确定选用高温高压燃煤锅炉，并确定主蒸汽采用母管制供汽，当一台蒸汽锅炉停用时，其余锅炉应满足连续生产所需的生产用汽量。对装机方案进行了多次的讨论和优化。初步的方案有3个，即装设2台高温高压50MW抽凝汽式空冷汽轮机，配3台480t/h高温高压煤粉炉、设2台高温高压50MW抽凝汽式空冷汽轮机，配4台410t/h高温高压煤粉炉、设2台高温高压50MW抽凝汽式空冷汽轮机，配2台440t/h+2台260t/h高温高压煤粉炉。这里重点说明装机方案一，即2台50MW抽凝汽式空冷汽轮机，配3台480t/h高温高压煤粉炉。(1)额定工况——3炉2机运行，汽机发电出力50MW工况，满足外供4.1MPa蒸汽134t/h，2台机运行发电量100MW。序号项目单位数据1锅炉蒸发量t/h3×480=14402汽轮发电机进汽量t/h2×312=6243空分装置用量t/h60049.8MPa去4.1MP减温减压器t/h1345汽水损失量t/h3×480×2%=28.86平衡结果t/h+53.2(2)最大抽汽工况——3炉2机运行，汽机发电出力60MW工况，满足外供4.1MPa蒸汽130t/h，2台机运行发电量120MW。序号项目单位数据1锅炉蒸发量t/h3×480=14402汽轮机进汽量t/h2×357=7143空分装置用量t/h60049.8MPa去4.1MP减温减压器t/h1345汽水损失量t/h3×480×2%=28.86平衡结果t/h-53.2(3)一台锅炉事故或检修工况——此时需停一台汽机，为2炉1机运行，由一台汽机发电机低负荷运行。蒸汽平衡表表5.3序号项目单位数据1锅炉蒸发量t/h2×480=9602汽轮发电机进汽量t/h1×146.8=146.83空分装置用量t/h60049.8MPa去4.1MP减温减压器t/h1345汽水损失量t/h2×480×2%=19.26平衡结果t/h0(4)当1台炉检修另1台炉事故，即2台炉停运1台炉运行时，2台汽机均停运，1台炉只能提供480t/h（9.81MPa，540℃）蒸汽，无外供4.1MPa蒸汽。此时蒸汽负荷无法满足化工需要。综合上述四种工况可以看出，在额定工况下，3炉2机稳定运行，可以满足化工装置对用汽负荷的需求；若两台发电机都在最大抽汽工况下运行时，系统欠缺部分蒸汽；在1台炉事故检修工况下，供汽量减少，此时低负荷运行一台汽轮发电机，仍然可以满足化工装置生产的需要。；在2台炉事故检修工况下，从蒸汽平衡表看，不能满足化工生产需要；但在实际运行中，通过调节开车方式，可以实现甲醇中心40%的负