對某千萬噸級煉廠能量優(yōu)化措施的探討

＊方堃 張珂

（中國工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計分公司 山東 266071）

對某千萬噸級煉廠能量優(yōu)化措施的探討

＊方堃 張珂

（中國工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計分公司 山東 266071）

本文以某千萬噸級煉廠實(shí)際進(jìn)行的能量優(yōu)化工作為例，分析了能量優(yōu)化和節(jié)能降耗的主要思路。一方面從流程優(yōu)化方面尋求能量整合利用的機(jī)會，另一方面充分考慮降低加熱爐、電機(jī)等設(shè)備的能量消耗，從而實(shí)現(xiàn)全廠整體的節(jié)能效果。

節(jié)能；能量優(yōu)化；熱聯(lián)合

近年來，中國的經(jīng)濟(jì)水平保持著高速發(fā)展的勢頭，各領(lǐng)域的建設(shè)均取得了巨大突破，但同時也付出了昂貴的資源代價，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源利用的矛盾日益嚴(yán)峻。煉油化工行業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一，同時也屬于主要耗能行業(yè)，煉化企業(yè)如何貫徹國家對節(jié)能降耗的要求，是每個煉化企業(yè)發(fā)展過程中必須優(yōu)先考慮的問題。另一方面，對煉化企業(yè)來說，石油、天然氣等既是寶貴的能源，更是主要的原料，煉化企業(yè)的能源消耗量占自身生產(chǎn)過程中原料總量的5%～7%。降低能耗已成為我們煉化企業(yè)發(fā)展的要素之一。

1.煉化企業(yè)用能特點(diǎn)

煉化企業(yè)的能源消耗主要包括燃料氣、催化裂化燒焦、燃料油、煤、電、蒸汽和水等。煉廠節(jié)能工作的主要重點(diǎn)應(yīng)放在以上幾點(diǎn)，可以通過優(yōu)化流程，減少催化燒焦量；通過提高加熱爐熱效率，減少加熱爐的燃料消耗；通過增強(qiáng)裝置間熱聯(lián)合，減少蒸汽用量；或通過利用高效率電機(jī)，減少用電消耗。從另一個角度看，加氫類裝置和催化裂化裝置是煉油企業(yè)耗能主要組成部分，對于常規(guī)的煉油企業(yè)來說，這兩類裝置能耗之和約占煉油裝置能耗的50%左右，因此抓好這兩類裝置節(jié)能措施的落實(shí)對整個煉廠節(jié)能降耗可以起到很大的作用。

2.實(shí)例分析

(1)某千萬噸煉廠概況及總加工流程

本論文所研究的煉廠采用以煉油、芳烴、烯烴為主體的煉化一體化的產(chǎn)業(yè)格局，原油加工能力達(dá)到千萬噸級，該廠重油加工方案為渣油加氫-常規(guī)催化裂化-加氫裂化的重油加工路線。主要加工裝置有常減壓裝置、渣油加氫裝置、加氫裂化裝置、催化裂化裝置、柴油加氫裝置、汽油加氫醚化裝置、連續(xù)重整裝置、PX裝置等。

(2)某千萬噸級煉廠用能問題

該煉廠工藝流程長，裝置及輔助系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜。因此，從全廠總體節(jié)能角度考慮裝置間、裝置與系統(tǒng)間的能量聯(lián)合利用。在此基礎(chǔ)上，對各工藝裝置實(shí)施進(jìn)一步優(yōu)化節(jié)能措施。如利用ASPEN ENERGY ANALYZER軟件對裝置進(jìn)行用能分析，尋找節(jié)能機(jī)會，考慮以最低的代價進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化。再對比實(shí)際工藝換熱流程尋找瓶頸，在滿足工藝要求的同時，尋找優(yōu)化空間。

能量優(yōu)化項目實(shí)施前，該煉廠煉油綜合能耗約67．30kgoe/t，項目實(shí)施后，煉油綜合能耗約65．51kgoe/t。

3.全廠節(jié)能措施及效果

依據(jù)本千萬噸煉廠的用能問題，本煉廠的節(jié)能措施主要從物料換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、加熱爐及換熱設(shè)備優(yōu)化、電機(jī)效率優(yōu)化以及蒸汽優(yōu)化等方面考慮。

(1)物料換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

通過建立裝置間的熱聯(lián)合減少物料及罐區(qū)的熱損失，對換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。充分利用各溫位能量，同時減少能量利用環(huán)節(jié)，提高能量利用率；并考慮提高換熱終溫，提高進(jìn)加熱爐的物料溫度，減少加熱爐負(fù)荷等一系列的措施，實(shí)現(xiàn)物料換熱管網(wǎng)優(yōu)化，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

以該煉廠渣油加氫裝置的減渣原料為例，對該物料的換熱流程進(jìn)行優(yōu)化，并對能量優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析。

現(xiàn)狀及存在問題：該裝置的原料為自常減壓裝置來的熱減壓渣油、自催化裂化裝置來的催化重柴油和催化重循環(huán)油，三股熱料進(jìn)本裝置的溫度分別為150℃、175℃和60℃，原料油混合溫度為152℃。經(jīng)加氫渣油預(yù)熱到250℃后進(jìn)反應(yīng)器，而加氫渣油預(yù)熱原料后產(chǎn)生1．0Mpa蒸汽。考慮提高原料進(jìn)料溫度，將這部分熱量來增加1．0Mpa蒸汽的產(chǎn)量。

優(yōu)化方案：通過對催化裝置出裝置物料優(yōu)化，以及提高減壓渣油溫度至161℃；催化重循環(huán)油提高至250℃；催化重柴油提高至185℃。優(yōu)化后，混合原料溫度為169℃比優(yōu)化前提高了17℃。通過換熱可以提高加氫渣油出換熱器溫度，增加了約6．911t/h蒸汽量。這部分蒸汽可以給其他低溫物料換熱，達(dá)到節(jié)約能量的目的。

(2)設(shè)備效率優(yōu)化

①綜合提高加熱爐技術(shù)

煉油燃料氣消耗是煉油裝置耗能大戶，本煉廠燃料能耗占煉油裝置總能耗的大約50．80%。因此，提高煉油加熱爐熱效率，減少燃料耗量，對降低煉油裝置能耗有重要意義。可以采取的措施及方法有以下幾項：A．對助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱，降低排煙溫度、減少煙氣帶走的熱量損失，提高加熱爐的熱效率。B．燃燒器是實(shí)現(xiàn)燃料燃燒過程的裝置，采用合理先進(jìn)的燃燒器，對燃料的完全燃燒，爐子的溫度場分布和節(jié)能都具有重要意義。C．合理控制空氣-燃料配比和爐膛壓力。

以本千萬噸級煉廠的加氫裂化裝置為例，該裝置的加熱爐可通過采取以上措施進(jìn)一步提高熱效率，年節(jié)約能量0．15kgEO/原料。雖然加熱爐的節(jié)能改造需要新增200萬元投資，但每年的節(jié)能收益可達(dá)133．26萬元/年，1．5年即可收回投資，節(jié)能效果非常顯著。

②提高電機(jī)效率

該千萬噸煉廠電耗占裝置能耗的18．47%，因此對于壓縮機(jī)等的能耗挖潛很有必要。可以考慮對部分裝置的壓縮機(jī)進(jìn)行改造，如烷基化裝置的制冷壓縮機(jī)可采用變頻控制，降低壓縮機(jī)能耗，降低壓縮機(jī)的用電量。年節(jié)約能量月0．016kgEO/原料，項目投資約180萬元，需要13年收回投資。

(3)低溫?zé)峄厥绽?/p>

石化工業(yè)有著大量的低溫余熱，一般這部分熱量位置分散，利用效率低。本煉廠建立低溫?zé)嵯到y(tǒng)，將分散在各個裝置的熱源集中起來，再供給需要低溫?zé)岬挠脩簟Ａ硗猓梢灾苯永玫蜏責(zé)岚l(fā)電，將發(fā)電裝置發(fā)散在各個低溫?zé)嵩刺帲瑴p少中間除氧水換熱環(huán)節(jié)，增加低溫?zé)崂寐省?/p>

(4)儲運(yùn)系統(tǒng)優(yōu)化

儲運(yùn)系統(tǒng)的合理用能對煉化企業(yè)也是具有重要意義的。儲運(yùn)系統(tǒng)可以回收利用大量的低溫余熱來對罐區(qū)以及系統(tǒng)管網(wǎng)進(jìn)行保溫伴熱。

儲運(yùn)系統(tǒng)的節(jié)能措施包括：①根據(jù)物料特性合理選用儲罐類型，以達(dá)到減少投資、減少呼吸損耗的目的；②根據(jù)物料特性選用效率較高的機(jī)泵，以達(dá)到減少投資、降低電耗的目的；③回收火車和汽車裝車過程中揮發(fā)的芳烴和油氣，達(dá)到節(jié)能及減少環(huán)境污染的目的；④各生產(chǎn)裝置在非事故情況下排放的可燃性氣體回收到氣柜中，再經(jīng)過壓縮機(jī)加壓并經(jīng)脫硫后并入全廠燃料氣管網(wǎng)，以達(dá)到節(jié)約能源、降低成本、保護(hù)環(huán)境的目的。

(5)水系統(tǒng)優(yōu)化

對于該煉廠，可采用的主要節(jié)能改進(jìn)措施包括：①在工藝裝置適合的部位盡量采用酸性水汽提裝置的凈化水，減少工業(yè)用水量。②采用循環(huán)冷卻水作為生產(chǎn)冷卻水，同時采用高濃縮倍數(shù)，以減少排污量，采用污水深度處理后的回用水，作為循環(huán)水場的一部分補(bǔ)充水。③各裝置充分回收和利用全廠蒸汽冷凝水，減少補(bǔ)充水量。

除了以上針對水系統(tǒng)的節(jié)能改進(jìn)措施，通過物料的換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及低溫?zé)岬幕厥绽茫档土搜b置的冷卻負(fù)荷，也減少了循環(huán)水用量。

(6)蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化

蒸汽動力系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化采用常規(guī)方式，主要優(yōu)化了供汽系統(tǒng)，采用除氧節(jié)汽技術(shù)，回收利用凝結(jié)水，采用分級供汽方式。

(7)全廠節(jié)能措施效果匯總

通過以上節(jié)能措施，對該煉廠進(jìn)行能量優(yōu)化，預(yù)計能量優(yōu)化項目實(shí)施后，節(jié)約能耗匯總?cè)缦隆?/p>

表 能量優(yōu)化效果匯總表

4.結(jié)論

對于本文中所研究的煉廠，在減虧增效的項目設(shè)計過程中，通過裝置間、裝置與系統(tǒng)間的能量聯(lián)合利用等手段，已經(jīng)起到了整體用能控制上的效果。

通過對各個裝置進(jìn)行用能分析，尋找節(jié)能機(jī)會，進(jìn)一步尋求能量整合利用的空間，以最低的代價從工藝角度上進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，同時充分考慮降低加熱爐、電機(jī)等設(shè)備的能量消耗，優(yōu)化儲運(yùn)系統(tǒng)，水、蒸汽等公用工程系統(tǒng)的能耗，基于以上措施對該煉廠的能耗深入優(yōu)化后，全廠能耗在項目實(shí)施后能耗的基礎(chǔ)上，降低大約1．787kgEO/t原油，節(jié)能效果較為顯著，且各節(jié)能措施的投資也控制在較低的水平，投資回收期較短，進(jìn)一步減少煉廠運(yùn)營成本，增加了煉廠的效益，增強(qiáng)了企業(yè)的競爭力。

[1]孟憲玲．我國煉油行業(yè)節(jié)能綜述[J]．當(dāng)代石油石化,2005,13 (3):31-34．

方堃（1986～），女，中國石油工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計分公司，研究方向：石油煉制。

張珂（1984～），女，中國石油工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計分公司，研究方向：石油煉制。

(責(zé)任編輯宋小蒙）

For a million ton refinery energy optimization measures

Fang Kun，Zhang Ke
（East China Design Branch, China Engineering Construction Corporation，Shandong，266071）

This paper takes one ten million tons of refinery plant’s actual energy optimization work as an example and analyzes the main ideas of energy optimization, energy saving and cost reducing. On the one hand, it seeks the opportunity of integrated utilization of energy from the aspect of process optimization, on the other hand, it gives full consideration to reducing the energy consumption of heating furnace and electrical machine etc. equipment, so as to realize the overall energy-saving effect.

energy saving；energy optimization；thermal combination

T

A