長慶石化公司燃料氣系統分析控制

孫付彪 吳科 王育林（長慶石化公司生產運行處 陜西咸陽 712000）

燃料氣平衡是生產調度人員的一項重要工作內容，如果平衡的不好則會造成生產事故。管網壓力過高，瓦斯就要放火炬，管網壓力過低，壓力則不夠，就不能滿足用戶需求。嚴重時，會影響動力鍋爐產汽，導致全廠中壓蒸汽管網壓力下降，所以做好燃料氣平衡對公司安全生產，平穩運行有很重要的作用。

一、燃料氣管網簡述

1.燃料氣管網

公司燃氣系統由中壓燃料氣管網和火炬放空系統及燃料氣回收設施兩部分組成。公司燃氣管網的氣源包括：催化干氣、加氫裂化低分氣、低壓燃氣系統回收的低壓放空氣、柴油加氫塔頂不凝氣、以及部分氫氣和市政天然氣；用戶為各生產裝置、動力站的加熱爐和鍋爐以及火炬長明燈、放空等。

中壓燃料氣管網包括DN 300燃料氣總線、2000m3中壓球罐。改造后，DN 300線長1632m、容量123.1m3，加增容的2000 m3球罐，系統總容量為2123.1m3，較改造前容量提高約83倍，對穩定管網壓力、平穩裝置操作起到了重要作用。從此以后，很少出現因燃料氣管網壓力波動影響裝置操作的情況。

火炬放空系統及燃料氣回收設施包括DN 600低壓放火炬線和DN 800放空火炬線。催化裂化裝置、產品精制裝置、柴油加氫裝置、常減壓裝置及其它裝置的低壓放空氣進DN 600線；加氫裂化裝置和制氫裝置的高壓放空氣進DN 800線。系統還包括一座5000m3的濕式氣柜、兩臺1200Nm3/h排氣量的螺桿壓縮機、一套燃料氣脫硫裝置和一臺2000m3球罐。

2.燃料氣量的概念

表1.2.1燃料氣產出與消耗

1645 1331 920 820 23633常壓爐常壓制氫減壓爐F201 F301 F3701 F3401 1475 1244 49 1093 596加氫裂化F3402 F3403 F101 F102 F103 1044 350 650 425消耗連續重整F201 F202 F203 1890 1190動力站溶脫柴油加氫其它鍋爐、加熱爐F2201 F2202 F2301 F8101 5630 519 1770 390 240 200 F204合計

上表為2013年8月17日數據，瓦斯總產量約為26093 Nm3/h，其中包括天然氣外補約13107 Nm3/h，全廠總用戶用燃料氣量約為23633 Nm3/h。

3.加熱爐

常壓2臺、加氫裂化3臺、制氫1臺、重整7臺、柴油加氫1臺、汽油加氫2臺、溶脫3臺、動力9臺、硫磺5臺、全廠在用加熱爐共33臺，不包括停用裝置加熱爐。大部分加熱爐除燒瓦斯外少量加熱爐燒燃料油、天然氣。

二、燃料氣管網壓力影響因素

瓦斯的質量、瓦斯的組成、裝置產氣組成、天然氣補入情況、季節變化

1.瓦斯質量對管網的影響

瓦斯質量的好壞，對瓦斯平衡的影響比較大，瓦斯的質量主要表現為瓦斯帶液，當瓦斯帶液時，鍋爐和加熱爐的爐膛燃燒不完全，煙囪冒黑煙。鍋爐、加熱爐等被迫減少瓦斯燃燒量，高壓瓦斯管網會瞬間升高至壓力上限。

當瓦斯帶液時造成瓦斯管網壓力波動時有以下采取措施：瓦斯管網低點排凝、用戶加強瓦斯罐排液、控制好氣柜液位，少放火炬、及時向燃料氣管網補天然氣、同時，將燃料氣系統管線做好保溫，可以減少燃料氣管線積液。

（1）低壓瓦斯組成

組成 氫氣 氧氣 氮氣 甲烷 乙烷 乙烯 丙烷 丙烯

?

表2.1.1低壓瓦斯組成

（2）加熱爐燃料氣組成

常壓、加氫、重整爐燃料氣

組成%組成%組成%氫氣62.63氫氣26.37氫氣31.55氮氣2.47氮氣2.51氮氣3.06 CO2 0.87 CO2 7.66 CO2 0.15甲烷29.48甲烷54.16甲烷1.42乙烷1.77乙烷3.81乙烷3.20丙烷1.13丙烷4.65丙烷26.11

表中數據均為2013年1-8月數據平均值，氧氣幾乎為0，可以看出，各加熱爐燃料氣中氫氣組分含量偏大，低壓瓦斯氣中氫氣含量占46.39%。

富氫氣體中的氫含量達80%以上,其燃燒特性已基本接近純氫。與催化干氣相比,富氫氣體具有燃燒速度快、回火傾向強、爆炸范圍寬、點火能和體積發熱值低等特點,燃燒時表現出以下特征:

①點火能小,極易著火,燃氣一出噴嘴就開始燃燒;

②燃燒速度快,火焰短;

③氫氣與空氣預混氣體的火焰傳播速度高,低負荷運行時極易回火;

④火焰顏色淺,不易觀察;

⑤由于著火早、火焰短、火焰溫度高,造成燃燒器出口處的局部區域溫度非常高,極易造成爐內溫度分布不均或燒壞燃氣噴頭。

3.天然氣補入情況

天然氣補燃料氣管網為兩路，一路為新科門站補入，一路為甲醇廠補入。從表1.2.1中得知，8月17日全廠加熱爐合計消耗燃料氣 23633 Nm3/h,裝置產氣 17486 Nm3/h，天然氣補入8607Nm3/h。

正常生產情況時，進裝置天然氣量在400000Nm3/d（17000Nm3/h）左右，連續重整開工正常，制氫維持最低加工量4500Nm3/h；催化加工量4300噸/天，干氣流量5500Nm3/h，加氫裂化加工量2500噸/天，富氫氣體產量6000Nm3/h，常壓加熱爐點油火3個，減壓爐點5個（燃料油消耗15噸/天）；動力全燒燃料氣。

如果在冬季天然氣供應限量時，有以下動作來保證燃料氣管網壓力：

（1）常減壓爐點油火

（2）動力鍋爐逐步點油火

（3）制氫降低加工量停脫碳PSA

（4）加氫裂化適度降低加工量

（5）催化裂化提反應溫度，降低穩定系統壓力，多產干氣

（6）油品部做好燃料油罐的脫水、加溫、收轉工作，保證燃料油供應

（7）甲醇廠天然氣引入燃料氣系統

三、事故狀態燃料氣系統控制

從表1.2.1燃料氣產出與消耗中得知，催化干氣5968Nm3/h，門站天然氣補入10107 Nm3/h，甲醇廠天然氣補入3000 Nm3/h，以及其他裝置干氣、氫氣。若催化緊急停工，催化裝置吸收穩定系統與燃料氣管網系統隔離，燃料氣管網將缺少5968 Nm3/h的催化干氣，燃料氣管網壓力會下降，解決措施：及時通知門站將天然氣進廠量提高至17000 Nm3/h，將甲醇廠天然氣補管網提高至5500 Nm3/h，此時天然氣補入管網工8000 Nm3/h，基本可維持燃料氣管網壓力。

四、燃料氣系統優化

1、燃料氣帶液

2、穩定燃料組成

3、加熱爐性能優化

4、優化燃料性質

5、DN 800線和DN 600線低點增設分液罐

五、結論

綜上所述，能否較為平穩的控制好燃料氣系統，在于對全廠生產的認識，掌握好各裝置燃料氣產出量、組成、有哪些用戶、用量多少，以及事故狀態下的處置原則，做到及時發現問題，解決問題。

[1]林世雄.石油煉制工程.北京,石油工業出版；2000.7

[2]陳敏恒，叢德滋，方圖南.化工原理[M].北京：化學工業出版社.