關于化工企業燃料氣尋求替代氣源的研究

李玲燕， 王 飛

(1.山西潞安煤基合成油有限公司，山西 長治 046000；2.山西潞安煤基清潔能源有限公司，山西 長治 046000)

引 言

某公司燃料氣管網使用的是系統裝置尾氣，即脫碳凈化氣、油洗干氣。在系統出現跳車和其他異常工況時，裝置壓力降低，尾氣量大幅下降，會出現燃料氣管網壓力波動的情況，甚至出現燃料氣管網壓力不能滿足公司加熱爐及其他用戶的需求[1-2]。

根據原始設計，唯一的替代氣源是LPG，即從LPG球罐直接外供，以保證各裝置的燃料供應。但是LPG熱值過高，充當燃料氣使用時，經常出現加熱爐的燒嘴燒壞和LPG不完全燃燒，造成火炬冒黑煙的現象[3-4]。同時，該公司的火炬長明燈設計氣源為LPG，LPG管線從液體罐區送至氣化和火炬裝置使用，運行過程中，火炬長明燈消耗LPG較多，成本較高。

從公司的安全穩定經濟運行考慮，尋求替代氣源是公司的最佳改造方案。

1 改造方案研究

為保證全廠燃料氣管網壓力穩定供應，保證用戶的正常使用，減少LPG使用，提高LPG外售價格，公司進行了燃料氣尋找新氣源的技術攻關項目。首先，收集全公司可能作為氣體燃料的氣體，包括燃料氣、火炬氣、凈煤氣、油洗干氣、粗煤氣、LPG、脫碳凈煤氣等進行組分分析(見表1)，通過氣體熱值表(見第90頁表2)換算熱值進行對比，最終確定各種氣體的熱值(見第90頁表3)，通過對比尋找接近燃料氣熱值的新氣源。

表1 各種氣源的組分分析數據表

表2 各種氣體組分的熱值表

表3 各種氣體熱值匯總表

通過計算對比確定為粗煤氣、凈煤氣、火炬氣熱值與燃料氣較為接近。在現場對比實施方案，進行充分論證最后決定用凈煤氣作為燃料氣的替代氣源。通過將凈煤氣管線跨接至燃料氣管網，在出現燃料氣管網壓力波動時，用凈煤氣跨接供應保證燃料氣管網的正常運行。

本表按標準工況[1.0×105Pa,0 ℃]，干基，熱值單位kcal/m3，換算為[273.15 K,0.101 3 MPa]，干基熱值單位MJ/m3。

對火炬長明燈LPG管線跨接燃料氣，降低運行成本的同時，也能保證長明燈氣源，同時也能保證燃料氣管網壓力穩定，保證在正常生產過程中燃料氣和LPG管線還可以進行正常切換。

2 改造方案實施

2.1 尋找燃料氣新氣源施工作業

關閉凈化合成氣平臺下的切斷閥，確認凈化合成氣去1#裝置的閥門關閉。確認去2#裝置的流量調節閥FV22101調節閥前后閥及旁路關閉。

在凈化合成氣管線導淋1處接氮氣進行置換，置換排放口通過2#裝置界區前V07罐前PV閥門放空置換。管線置換完全后，通過流量計導淋進行取樣分析，當可燃氣指標小于0.5%時，在凈化合成氣平臺處加盲板M1，去1#裝置 E101出口聯通管線處加盲板M2，流量調節閥處加盲板M3及旁路M4加盲板進行處理。處理結束后進行凈煤氣管線跨接燃料氣管線的施工作業。

2.2 火炬長明燈LPG管線跨接燃料氣作業

由于公司火炬氣在正常運行期間不能間斷，此項作業需在全廠停車的情況下實施。企業停車大修時在氣化西側將DN600的燃料氣管線開孔引出一根DN100的管線接至火炬的LPG管線上(位置火炬裝置內部跨接)詳細施工見第91頁圖1。

圖1 火炬長明燈LPG管線跨接燃料氣改造圖(mm)

技改涉及的工藝介質及相應參數為：

涉及的工藝介質：LPG壓力0.45 MPa ,溫度常溫；燃料氣壓力0.45 MPa ,溫度常溫。

3 改造方案的運行情況及效益

1)通過燃料氣尋找新氣源改造方案實施投用后，在系統出現跳車事故、異常工況時，能夠緊急打開凈煤氣跨燃料氣的調節閥，以保證燃料氣管網的壓力穩定，進而保證企業各裝置加熱爐等燃料氣消耗系統的穩定運行。

2)由于燃料氣有凈煤氣系統作為后備氣源，故LPG可不需要作為安保氣源進行儲備，實現了資金的流通。緊急情況下，可代替LPG預計用量9 000 m3/h。

3)火炬長明燈LPG管線跨接燃料氣技改所需費用中等，日常維護消耗低。通過此次技改，可使火炬長明燈年消耗成本降低620萬以上，滿足環保要求，提高生產效率，以防裝置全面停車造成各公用介質用量增加及設備、易損件等各方面的損耗，節約不必要的支出。

4)火炬長明燈LPG管線跨接燃料氣技改還可以保證在運行期間火炬長明燈氣源順利切換，在燃料氣管網、凈煤氣管網均出現壓力異常或者供應異常時，可以正常切換至LPG。有效保證火炬長明燈的燃燒溫度，避免造成環境污染的物質排放。

4 結語

本研究通過燃料氣尋求替代氣源的研究和改造，并經過企業的運行試驗，確定了該研究的合理性和可行性。建議其他化工企業也可以參考該類方案進行相應改造。改造時需注意的問題，首先是，對企業內各種氣體組分分析時要保證取樣的準確性、代表性，否則進行熱值對比將毫無意義；其次，進行熱值計算時要利用同一種計算方法，否則無可比性；最后，氣源選取時要選擇熱值最接近、氣源最穩定、改造最簡單的氣源進行改造。