低碳烯烴裝置富氣壓縮機降低背壓改造實現節能降耗

齊廣建 鞏墨超

（1.山東匯豐石化集團有限公司；2.淄博海益精細化工有限公司）

1 現狀

淄博海益精細化工有限公司低碳烯烴裝置富氣壓縮機為背壓式汽輪機，由氣壓機-汽輪機組成。氣壓機，設備型號為2MCL456，設計入口流量為340 m3/min，入口壓力為0.17 MPa(絕)，出口壓力1.6 MPa(絕)，額定功率為2 570 kW，進口溫度設計40 ℃，額定轉速9 860 r/min。2MCL456型壓縮機是一種多級離心壓縮機，機殼為水平剖分式。汽輪機設備型號為BH25/01，為單杠直連式背壓蒸汽輪機，進汽壓力設計3.5±0.2 MPa(絕)，進汽溫度435±20 ℃。排汽壓力1.1 Pa(絕)，額定功率：2 570 kW，汽輪機額定轉速9 885 r/min。

富氣壓縮流程：富氣從分餾塔頂進入氣壓機入口分液罐，分液后的富氣進入氣壓機一級入口，壓縮后的富氣自一級出口分兩路：一路經“一返一調節閥”后返回一級入口，另一路經二級水冷冷卻器后進入級間分液罐進一步進行氣液分離。分離后氣相進入氣壓機二級入口，二次壓縮后的富氣被富氣壓縮機壓縮至1.3～1.7 MPa，自二級出口出來后分2 路：一路送至吸收穩定系統，另一路經返至二級水冷入口前。

蒸汽流程：在正常生產期間使用來自于鍋的裝置自產過熱蒸汽和少量管網中壓蒸汽，開工期間全部由系統管網提供。中壓蒸汽經主蒸汽隔斷閥、速關閥、調節汽閥后進入汽輪機，生產的1.0 MPa 背壓蒸汽經單向閥、背壓汽隔離閥后排入1.0 MPa 蒸汽管網。背壓蒸汽設置了手動放空閥和安全閥。汽輪機汽封抽氣器所抽出的蒸汽冷凝成水后收集于冷凝水罐，使用氣壓機外送冷凝水泵送至裝置冷凝水管網[1-2]。

2 富氣壓縮機存在的問題

低碳烯烴富氣壓縮機滿負荷情況下消耗中壓蒸汽（3.53 MPa、402 ℃），做功后產生的低壓蒸汽（0.98 MPa、293 ℃）進入集團公司蒸汽管網。由于壓縮機出口低壓蒸汽管徑為DN250，當前工況下低壓蒸汽外送管線流速高達60.3 m/s，已超低壓蒸汽支線經濟流速（主管40~60m/s、支線35~40m/s）。蒸汽流速過高，汽機做功效率低，為提高做功效率需將進口壓力最大化，需要減小壓降，降低背壓[3-5]或溫度[6-8]，經優化系統建模模擬后考慮擴徑改造[9-10]。

以低碳烯烴外送至低壓蒸汽主管網管線由DN250擴徑為DN300為例，經模擬汽輪機做功能力可由1 780 kW提升至1 842 kW，烯烴富氣壓縮機改造前后做功建模模擬參數見圖1~圖2，功率提升3.48%，按照摩爾焓值計算同等做功的情況下可節省中壓蒸汽1.2 t/h。同時線速可降至41.9 m/s，接近經濟線速，烯烴富氣壓縮機低壓蒸汽主管網擴徑前后模擬參數對比見表1。

圖1 烯烴富氣壓縮機改造前做功建模模擬參數

圖2 烯烴富氣壓縮機擬擴徑改造后做功建模模擬參數

表1 烯烴富氣壓縮機低壓蒸汽主管網擴徑前后模擬參數對比

3 改造方案

由于低碳烯烴裝置近兩年無停工檢修計劃，無法實現蒸汽管道擴徑改造方案。為降低低壓蒸汽外送線速，降低汽輪機的背壓蒸汽壓力，達到降低裝置蒸汽能耗的目的，利用現有低碳烯烴汽輪機背壓蒸汽閥組DN200預留閥增加了一條DN200低壓蒸汽線外送至低壓蒸汽主管網壓力最低點（0.85 MPa）油品儲運罐區低壓蒸汽支線，改造后的蒸汽外送流程見圖3。

圖3 改造后的蒸汽外送流程

4 改造效果分析

2021年3月25日新增低壓蒸汽管線經設計、施工完畢并打壓合格報檢后組織在線投用，投用后運行正常，通過選取投用前、后相似工況下背壓蒸汽壓力、中壓蒸汽消耗量的變化情況，對比分析驗證該項目的節汽效果，新增背壓蒸汽管線投用前后參數對比見表2。

表2 新增背壓蒸汽管線投用前后參數對比

由新增低壓蒸汽線投用前后的表中數據可知，裝置本段時間內，裝置的綜合加工負荷、氣壓機入口富氣流量，基本持平，反再系統的反應深度無明顯的調整，最終表現為進氣壓機的富氣量維持在23 500～23 900 m3/h(標況)。因為背壓蒸汽線投用后，裝置的外送低壓蒸汽壓力由0.98 MPa 下降至0.92 MPa，汽輪機的運行條件改變，最終中壓蒸汽用量由38.49 t/h 下降至37.21 t/h，實際中壓蒸汽消耗量減少1.28 t/h，節能效果明顯。

改造后低碳烯烴裝置以原低壓蒸汽線固定輸出為主，新增低壓蒸汽管線調節為輔進行控制。現原低壓蒸汽線流速由改造前的60 m/s 降至30 m/s 左右，極大降低了蒸汽線速，消除了安全隱患。

5 結論

1）新增背壓蒸汽線投用后，低碳烯烴裝置富氣壓縮機組運行平穩，背壓蒸汽壓力降低，同等工況下汽輪機中壓蒸汽用量由38.49 t/h下降至37.21 t/h，年節約中壓蒸汽10 240 t，按照目前中、低壓蒸汽價格體系計算可節約費用約15萬元[11]。

2）通過該流程的投用，實現了裝置不停工且在線消除了低碳烯烴裝置原低壓蒸汽外送管線線速較高的隱患，保證了裝置的長周期平穩運行。