降低喇一原穩裝置產品綜合能耗技術研究

丁云利

（大慶油田有限責任公司天然氣分公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

喇一原穩裝置主要作用是回收原油中C5以下輕組分，減少原油輸送過程中的損耗，提高原油在儲運過程中的安全性，回收輕組分作為生產乙烯的化工原料。該裝置處理原油規模為37×105t/a，采用微正壓閃蒸+油吸收工藝。

1 裝置綜合能耗

根據分公司原穩裝置2017 年產品綜合能耗統計數據，喇一原穩裝置實際產品綜合能耗為255.6 kg 標煤/t，高于其他原穩裝置（表1）。

該裝置主要能源消耗設備有往復壓縮機、加熱爐、原油泵、輕烴泵、空冷器。通過調研上述能源消耗設備的技術參數及運行狀況，找出影響噸產品綜合能耗高的因素，如加熱爐自耗氣消耗不合理、原油泵能量消耗大等。另外原油內循環操作、操作參數與設計值偏差對產品綜合能耗計算的影響也能造成噸產品綜合能耗高。

2 影響產品綜合能耗的因素

2.1 加熱爐參數

與薩南原穩裝置相比，喇一原穩裝置排煙溫度高，空氣過剩系數高，爐膛壓力負壓大（表2、表3），造成燃料氣消耗量大，增加了運行成本。為了提高加熱爐效率，減少耗氣量，主要從空氣過剩系數進行分析，通過改造、調整加熱爐擋板控制面板，現場試驗摸索空氣過剩系數與加熱爐各參數的關系規律，以達到節能降耗的目的。

表3 喇一原穩與薩南原穩加熱爐參數

2.1.1 空氣過剩系數對加熱爐效率的影響

空氣過剩系數α 為實際空氣量與理論空氣量之比。如果α過大，大量的過剩空氣熱量會被煙氣帶走，增加排煙量，增加排煙熱損失，降低加熱爐效率。α 過大除了降低熱效率外，還會增加爐管的氧化，影響加熱爐使用壽命，影響對流室吸熱。

空氣過剩系數α 在1.01～1.5 時，熱效率達到最佳值；α＜1時，說明入爐的空氣量不足，燃料氣不能完全燃燒，CO 含量過高，增加氣體不完全燃燒熱損失，增加燃料氣消耗，增加積碳的可能，導致效率降低。不完全燃燒有2 種形式，化學不完全燃燒和機械不完全燃燒。化學不完全燃燒的熱損失主要體現在排煙內有CO 和H2。根據有關資料，當過剩空氣系數為1.2 時，煙氣中CO 的含量若為0.2%，加熱爐熱效率就下降1%。可見，化學不完全燃燒所造成的熱損失較大。機械不完全燃燒的熱損失主要體現在大量未經燃燒的燃料進入煙氣中，一方面造成極大的浪費，另一方面存在安全隱患；α＞1.5 時，入爐空氣量過大，煙氣帶走熱量增加，增加排煙熱損失，爐內溫度下降，影響傳熱效果，燃料氣消耗量增加，導致效率降低。

因此，空氣過多或過少，都將降低加熱爐的熱效率，耗氣量增大。

2.1.2 加熱爐擋板開度對加熱爐效率的影響

加熱爐煙道擋板和風門開度大小影響爐膛內煙氣的流量，影響爐內抽力大小。開度大，抽力大，熱量帶走多，損失大，效率低，同時過剩空氣量大，過多的空氣進入爐膛，造成爐管氧化剝皮現象，縮短爐管使用壽命；擋板開度太小，燃燒不完全，爐膛內出現煙霧，甚至造成正壓回火。風門開得過小，使入爐空氣量減少，火焰軟而散，燃燒不充分，煙氣含CO 多，燃料消耗大，爐子熱效率低。因而，在實際操作中，調節煙道擋板，使爐膛負壓在合適水平。爐膛負壓過大，會導致爐體漏風點漏風加劇；過小則易引起回火傷人現象，危及加熱爐的安全生產。

2.1.3 排煙溫度對加熱爐效率的影響

影響加熱爐排煙熱損失的主要因素是排煙溫度及排煙量。排煙溫度比環境溫度高的越多，排煙量越大，排煙熱損失就越大，當排煙溫度升高12～15 ℃時，排煙熱損失約增加1%左右。排煙溫度的高低又和過剩空氣系數密切相關：過剩空氣系數增加后，排煙量增加，煙速提高，對流放熱加強，但傳熱量增加的程度不及煙氣量增加的多，即煙氣來不及把熱量傳遞給介質就離開了受熱面。從監測報告可以看出，影響加熱爐熱效率的主要因素是排煙溫度過高，導致加熱爐熱效率的下降。

2.1.4 空氣過剩系數調整分析

鑒于同類裝置薩南原穩擋板開度達到22%時爐膛壓力為-10 Pa，加熱爐出現冒黑煙現象，說明空氣量過少造成不完全燃燒，故將喇一原穩裝置擋板開度控制在30%～100%區間進行調整試驗，試驗結果見表4。

表4 擋板開度對加熱爐各參數的影響

從表4、圖1、圖2 可以看出，擋板開度從30%逐漸增加到100%，過剩空氣系數從1.1 增加到1.51，爐膛壓力從-30 Pa 降到-275 Pa，加熱爐排煙溫度從197.9 ℃增加到284.8 ℃，排煙損失增加。燃氣量與排煙溫度成正比，隨排煙溫度升高而升高，耗氣量增加約23%。

圖1 排煙溫度隨空氣過剩系數變化

原油加熱溫度一定時，通過控制加熱爐煙囪擋板開度，節約燃料氣消耗量。從表4 可以看出，擋板開度30%與100%相比可節約燃料氣約23%。如當原油溫度130 ℃時，加熱爐擋板開度40%～50%；當原油加熱溫度120 ℃時，加熱爐擋板開度30%～40%。

圖2 燃氣量隨排煙溫度變化

2.2 原油泵運行分析

單泵運行可以有效減少裝置能耗，降低原穩泵的電單耗，但裝置的原油處理量和輕烴產量也隨之下降。因此在六廠供油波動，確認短時間內無法恢復供油量時可以進行單泵運行模式，其余工況采用雙泵運行方式（1 臺高負荷、1 臺低負荷運行）。

當采油六廠供油量正常（8500～11 500 t/d），計量間來油閥全開，外循環閥全關，原油泵采用雙泵運行方式運行。

當采油六廠供油量較低（6000～8500 t/d），原油緩沖罐液位下降，則關小進料泵出口調節閥開度，開度低至28%時停一臺穩前泵、一臺穩后泵，原油系統調整至單泵運行方式。

3 結語

在保證原油加熱溫度的情況下，調整燃料氣量的同時，及時調整加熱爐擋板開度，當原油處理量及加熱溫度在設計值附近時，加熱爐擋板開度控制在40%～50%，年節約燃料氣49.6 萬立方米，節約費用約103 萬元人民幣；現場對穩前、穩后單臺原油泵運行試驗分析，進一步優化操作方式，年節電61.5 萬千瓦時；2018 年1～11 月，喇一原穩裝置產品綜合能耗為225 kg 標煤/t，比2017 年降低11.8%。