輕烴裝置低負荷運行的用電分析及節電措施

李云 李輝 羅成 曹學文 姜武（中國石油西南油氣田公司川中油氣礦輕烴廠）

1 基本情況

1.1 輕烴廠廣安站概況

輕烴廠廣安站位于四川省廣安市大安鎮回龍村，于2010年10月19日投產。設計處理規模為100×104m3/d，由于氣田產量遞減較快，2016年全年日均處理量僅為19.03×104m3，遠遠低于原設計處理能力，裝置負荷率低。而每月電費基本不變，相對于目前的狀態，電耗居高不下。對全裝置用電情況進行分析，采取節電措施具有很大的意義[1]。

1.2 工藝流程簡述

輕烴廠廣安站工藝流程是：濕天然氣經過分子篩脫水裝置脫水后，進入輕烴回收裝置回收輕烴，輕烴回收裝置生產出的液化氣和穩定輕烴產品進入罐區進行儲存并裝車外銷，脫烴后的干氣進入產品氣壓縮機增壓后進行外輸（圖1）。

圖1 輕烴裝置主要工藝流程

2 用電分析

在裝置低負荷運行時，大多數動力設備能耗與滿負荷狀態時接近，直接反應結果就是設備電耗偏高，對廣安站的用電設備進行統計（表1）。

表1 用電設備統計

由表1可知，循環水泵電動機的能耗最大，其次是再生氣壓縮機C。

2.1 循環水流量對耗電量的影響

通過現場觀察循環水泵運行情況并查看流量，目前流量在720 m3/h左右；查閱歷史生產報表，得出近3年來循環水流量、進出口溫差與裝置處理量的關系（表2）。

表2 循環水流量、進出口溫差與裝置處理量統計

由表2可知，裝置處理量逐年下降。各類用水設備所需要的冷卻循環水量也相應下降，但循環水流量一直保持在720 m3/h左右。查看進出口溫差，平均值為1.75℃，而普通煉化企業循環冷卻水換熱網絡設計進出口溫差一般為8～10℃[2]。以上兩項說明，循環水流量過大，循環水泵電動機功率為250 kW，耗電量是全裝置最大的；因此，循環水流量對耗電量影響巨大。

2.2 分子篩系統再生間隔時間對耗電量的影響

通過到中控室、現場實際觀察，以及查閱歷史生產報表，得出近3年來分子篩系統吸附時間與裝置處理量的關系（表3）。

表3 分子篩系統吸附時間與裝置處理量統計

由表3可知，雖然裝置處理量逐年下降，但分子篩塔的吸附時間一直保持在12 h，因此，分子篩系統再生間隔時間仍然為12 h。因為每個塔的總吸附容量為100×104m3原料氣所攜帶的飽和水，在目前的低負荷下，分子篩塔在每完成一次吸附后（再生前），還有大量的吸附富余量未使用[3]，最終導致再生氣壓縮機運行周期間隔縮短。再生氣壓縮機C功率為75 kW，耗電量位列全裝置第二；因此，分子篩系統再生間隔時間對耗電量影響較大。

2.3 鍋爐上水系統運行方式對耗電量的影響

鍋爐上水系統設計運行原理如下：鍋爐上水泵是24 h連續運行。當鍋爐水位正常，不需要補水時，鍋爐上水調節閥關閉，鍋爐上水泵出來的水通過返流管線又返回到凝結水回收器自身，如此24 h連續運行。與此同理，軟水泵也是24 h連續運行。當凝結水回收器液位正常不需要補水時，凝結水回收器上水調節閥關閉，軟水泵出來的水通過返流管線又返回到軟水箱，如此24 h連續運行[4]。

在目前的低負荷下，蒸汽需求量減少，兩種上水泵仍然24 h連續運行。鍋爐上水泵電動機功率為11 kW，軟水泵電動機功率為2.2 kW；因此，鍋爐上水系統運行方式對耗電量有一定影響。

3 節電措施

針對引起電耗高的這三個因素，制定相應的解決方案，從2016年12月初開始實施，至2017年2月底結束。

3.1 循環水泵流量調整

目前各用水點情況如表4所示。

通過降低5處用水點的用水量，特別是產品氣壓縮機冷卻水流量，在保持壓縮機油溫、壓縮機出口天然氣溫度正常的情況下[5]，夏季循環水流量由原來的780 m3/h調整為300 m3/h，冬季循環水流量由原來的780 m3/h調整為230 m3/h。循環水泵電動機用電量有所下降，電耗由210 kWh降至160 kWh，每月節約電量約3.6×104kWh。

3.2 優化分子篩吸附塔再生時間間隔

原設計的分子篩塔為每天12 h切換一次，將分子篩塔的切換時間改為24 h一次，而再生時間維持12 h不變。通過檢測分子篩塔出口天然氣露點，露點溫度為-65～-60℃，完全能夠滿足生產所要求的天然氣露點溫度[6]。在切換時間改變后，再生氣壓縮機、空冷器、加熱爐每天有12 h處于停運狀態。再生氣壓縮機功率為55 kW，空冷器功率為7.5 kW，加熱爐電動機功率為15 kW。每月節約電量約2.79×104kWh。

表4 用水點情況

3.3 改變鍋爐上水系統運行方式

鍋爐上水泵和軟水泵均為24 h連續運行，在現有情況下，可改為間斷運行。主要做了如下改進：利用鍋爐液位電接點信號，通過低液位啟泵、高液位停泵的原理實現鍋爐上水泵的間斷運行；對凝結水回收器PLC程序進行修改，實現軟水泵的上水方式為間斷上水。

1天內鍋爐上水泵電動機工作1.67 h，鍋爐上水泵電動機功率為11 kW，則每天節電245.63 kWh。1天內軟水泵電動機工作4 h，軟水泵電動機功率為2.2 kW，則每天節電44 kWh。月共節約電量約0.87×104kWh。

4 節能效果及經濟效益

通過本次改造，在保證正常生產的情況下，從2016年3月開始，廣安站的耗電量逐步下降。改造前后耗電量對比如圖2所示。

圖2 改造前后耗電量對比

由圖2可知，月實際平均節約電量約為8.51×104kWh。取電價為0.50元/kWh，月電費約節約4.25萬元。

新疆石西油田

5 結論

1）輕烴裝置低負荷運行時，若裝置內大部分冷卻系統采用水冷方式，則減少循環水無效流量能使電耗明顯下降。

2）增加分子篩吸附塔再生時間間隔，即增大再生氣電驅壓縮機運行時間間隔，能有效降低電耗。

3）將鍋爐上水系統由連續上水改為間斷上水，能進一步降低電耗。