克石化公司焦化节能降耗措施

------------------------------------------------------------------------克石化公司焦化节能降耗措施150万吨/年延迟焦化装置节能降耗措施焦化车间李兴明董长军（克拉玛依石化公司焦化车间）摘要：本文对我公司新建大焦化装置投产运行后的能耗进行分析和总结，分析大焦化装置能耗高的原因，通过对装置采取应对措施，降低装置能耗，并对下一步运行的节能降耗提供参考意见。关键词：焦化、措施、节能能耗1.前言随着延迟焦化工艺在重油加工比重的不断增加，延迟焦化装置也随之成为炼油厂的能耗大户，延迟焦化装置的节能降耗工作显得日益重要。克拉玛依石化分公司150万吨/年延迟焦化装置是根据股份公司提出的原油资源优化配置和实现新疆稠油集中加工的精神，为实现稠油集中加工和优化利用，解决北疆稠油输送困难和对加工设备的腐蚀以及对下游催化裂化装置造成的催化剂失活和掺渣比低等一系列问题，于2004年12月建成并投产。2005年进行扩量改造，最终形成两炉四塔150万吨/年的加工能力。焦化车间为了降低单位能耗和加工费用，做了大量工作，下面进行介绍。一、节能措施:加热炉的优化操作加热炉作为延迟焦化的核心设备，其瓦斯消耗占车间总能耗的50-60%以上，该设备的优化操作至关重要。1.1烧焦处理随着装置开工时间的延长，加热炉炉管表面温度不断升高，这是炉管内表面结焦的典型特征，这将直接降低炉管的传热系数，为了满足加热炉的加热负荷，炉膛温度将会随之升高，烟气外排温度、加热炉表面热损失随之增大，加热炉热效率低，加热炉操作处于被动，很难满足装置长周期稳定运行。表1二套加热炉（F2101）炉管表面温度、压力和辐射量数据汇总表日期TI2213DTI2214DTI2215DTI2216D辐射量烧焦前4月15日580.9577.7566.6598.6534月17日581.7578.5566.8597.5534月19日580.4577.2566.4597.253烧焦后5月5日504514.8501.4517.9585月7日504.4514500.2515.6595月9日505.6515.1501.5517.8595月11日505514.7500516.3595月15日505.5514.3500.3515.6595月17日505.9514.2500.5516595月19日505.9513.7500.2514.959差值最小差值77.764.866.883.7最大差值74.562.164.979.3图1二套加热炉（F2101）炉管表面温度变化趋势图车间利用公司安排短暂的计划停工时间，对加热炉进行烧焦处理。表1列出了加热炉烧焦前后炉管表面温度和辐射量的数据，图1给出了炉管温度变化趋势，从中可以明显看出，加热炉烧焦后，尽管辐射量从停工前的53吨/小时提高到开工后的59吨/小时，加热炉负荷明显增加，但各炉管表面温度却降低了60~80℃，烧焦效果非常明显。1.2空气预热器改造热管式空气预热器通常在运行2-4年内都会出现不同程度的失效现象，我们装置的空气预热器也出现类似情况。尽管加热炉炉膛温度和氧含量都控制在工艺卡片的范围内，但热空气入炉温度分别为143和122℃，远低于设计温度；而烟气温度为230和229℃，远远高于160-180℃的设计温度，具体数据见表2。表2150万吨/年焦化装置加热炉F2101空气预热器改造前运行参数时间炉膛温度(℃)氧含量(%)空预器运行参数（℃）排烟温度(℃)烟气空气烟气进烟气出空气进空气出2007.4.136653.7345230201432282007.4.206703.734622920122228低预热空气温度和高排烟温度直接造成了加热炉燃烧质量差和加热炉热量损耗高的问题，从而影响加热炉热效率，对车间的能耗也会造成一定的影响。为了降低烟气热损失，提高热空气入炉温度，确保瓦斯的完全燃烧，车间组织厂家对空气预热器进行改造，更换部分失效热管，清除表面污垢。空气预热器改造后，空气预热温度提高了120℃，烟气温度降低了近60℃，更加接近设计值，空气预热器改造的效果非常明显，改造前后的具体数据和设计值列于表4。表3150万吨/年焦化装置加热炉空气预热器运行参数对比时间炉膛温度(℃)氧含量(%)空预器运行参数（℃）排烟温度(℃)烟气空气烟气进烟气出空气进空气出改造前6653.734523020143228改造后6713.635717120263184设计值*357175202201751.3加热炉优化操作为了进一步提高加热炉热效率，车间除了做好加热炉保温，减少加热炉漏风。对加热炉火嘴燃烧分析，认为可以降低加热炉氧含量，车间申请对工艺卡片中加热炉氧含量进行修改，由原来的3-4%降低到2-3%，降低了空气过剩系数，减少烟气携带的热损失。与此同时，通过增加对流室过热蒸汽炉管脱氧水的注入量，降低过热蒸汽炉出口温度，达到降低烟气外排温度的目的。为了客观评价加热炉优化操作的效果，下面列出了加热炉瓦斯单耗数据，并绘出变化曲线。表4150万吨/年延迟焦化装置瓦斯单耗一览表日期瓦斯(KNm3)加工量(吨)单耗(Nm3/吨)4月15日114.54171.227.54月17日119.84143.128.94月19日115.94169.327.84月21日114.74007.628.64月25日123.64217.429.35月7日125.24448.028.15月9日128.04530.628.35月11日118.14464.526.55月13日117.04495.226.05月15日114.84653.824.75月17日118.14679.125.25月19日115.24665.624.7从表4瓦斯单耗数据和图2瓦斯单耗变化趋势可以看出，150万吨/年延迟焦化装置停工对加热炉烧焦后，随着操作的不断优化，瓦斯单耗不断降低，大约降低2-4个单位，加热炉优化操作的节能效果非常显著。图2150万吨/年延迟焦化装置瓦斯单耗变化趋势图压缩机的优化操作2.1复水器循环水流程改造压缩机由于对真空度有一定要求，循环水的上水、回水温度有一定要求。车间认为该循环水温差、压差可以满足装置分馏、吸收稳定操作，为此对装置循环水改造：循环上水进装置增加一个DN700蝶阀，循环上水去压缩机冷却后循环回水增加两个DN500蝶阀，一个DN500蝶阀接循环上水，另外一个接循环回水。考虑循环冷水去压缩机冷却后温度高不能保证吸收稳定冷却负荷，在循环上水进装置增加一个复线（DN300蝶阀）。DN700蝶阀关闭，DN500蝶阀接循环上水全开，DN500蝶阀接循环回水全关，DN300蝶阀开度50%。由于装置直接用压缩机回水作为装置上水，冷却水负荷满足不了操作条件，需要打开DN300蝶阀，但是开度过大，会对压缩机循环水上水量有影响，进而造成压缩机复水器、润滑油冷后温度、中间冷却器冷后温度超高。装置开工后循环水用量1300~1500吨/小时，停工前循环水用量2200~2300吨/小时，每小时节约循环水800吨，考虑到现在是夏季，到冬季循环水复线关闭，循环水用量就降至1200吨/小时，每小时节约循环水1000吨。图3压缩机循环水改造流程示意图2.2压缩机的优化操作由于装置配套的压缩机功率大，入口富气量满足不了，需要开压缩机反飞动，经过多方论证，将小焦化富气并入大焦化富气压缩机入口前，停小焦化压缩机，改善大焦化富气压缩机工况，降低车间总能耗车间将压缩机反飞动全部关闭，同样的压缩机转速下，蒸汽消耗降到最低。机泵冷却水的回收利用尽管焦化装置在除焦水和冷焦水上早已实现循环利用，但由于在冷焦过程中部分汽化转化为污水，除焦过程中自然蒸发（尤其是在炎热的夏季），焦化装置的冷焦水和除焦水还存在一定的缺口。焦化车间为了满足这一需求，对装置各机泵冷却水排水流程进行改造，将原来作为污水外排的机泵冷却水进行回收，作为除焦和冷焦水的补水，解决了焦化新水补水的缺口，缓解了全厂污水处理的压力，同时实现了水资源的梯级利用。蒸汽伴热线的改造众所周知，焦化装置中部分系统、部分设备和部分管线属于间歇性使用，而且原料和部分产品在低温条件下容易凝固，焦化装置的防冻防凝工作一直都处于重要地位，由此产生的蒸汽消耗不容小视，对于地处中国大西北的克拉玛依更是如此。为了降低装置伴热蒸汽的消耗量，车间对全装置的蒸汽伴热、放空塔加热盘管、焦塔裙座保护汽等进行了改造。单此一项蒸汽消耗由原来的5.3吨/小时降低到2.5吨/小时，降低了50%，每年为公司节约90余万元。空冷、机泵上变频通常我们采用调节阀来控制流量，但局部阻力损失了部分机械能，不利于节能降耗。车间为了降低装置的电力消耗，在高电耗电机和风机上安装了变频装置，使用变频来控制空冷和机泵，达到了控制的目的，也避免了电力不必要的浪费。综合优化操作6.1提高加工量（1）对于同一套装置，处理量越高，维持装置运行所需的基本能耗就越低。（2）保持原料罐低液位，提高原料的汽化率；（3）分馏塔改造将部分人字挡板更换为高密度抗堵格栅填料，提高原料与焦化油气的换热效果，提高原油的一次拔出率，在同样加工量的情况下，降低了辐射量。6.2优化换热网络（1）切出E2105，完全利用顶循油与原油换热，充分利用低温热，避免高温位热源的浪费。（2）适当提高分馏塔底温度，降低加热炉负荷。二、节能效果表5150万吨/年延迟焦化装置能耗数据及节能降耗数据年度能耗（kg标油/吨）节能降耗幅度（kg标油/吨）200546.84/200640.436.41200731.009.43表5给出了150万吨/年延迟焦化装置能耗数据，从中可以看出2006年比2005年单位能耗降低了6.41kg标油/吨，2007年（截止到9月份）比2006年单位能耗降低了9.43kg标油/吨，节能降耗非常明显，这足以证明车间所做的节能措施比较成功。存在的不足尽管车间在节能降耗方面做了很多工作，也取得了不小的成绩，但是仍然存在一些不足，还需要在下面几个方面做些工作：1.加热炉（1）加热炉开工后期效率下降，车间通过规划委托设计单位对焦化加热炉增上在线烧焦，计划利用下次停工进行技改。（2）由于加热炉过热蒸汽作为蜡油汽提塔的汽提蒸汽，其保持较高温度有利于汽提效果，这与加大过热蒸汽与烟气换热降低烟气外温度相矛盾。为了解决这一问题，有必要对汽提蒸汽进行改造，可以采用3.5MPa蒸汽作为汽提塔的汽提蒸汽。（3）在空气预热器改造过程中，发现热管翅片有部分腐蚀的现象，这主要是由于过冷空气引起烟气局部温度低于露点造成的。解决这一问题需要引入循环风流程或采用空气蒸汽预热的负荷时空气预热器，也可以考虑提高热管材质，从根本上解决低温露点腐蚀的问题。（4）提高加热炉热效率，确保加热炉长周期运行提高加热炉热效率就意味着节省燃料，但是燃料节省的比率一般都比提高的热效率高。因此减少燃料消耗，降低装置最直接、最有效的措施就是优化换热流程，降低加热炉热热负荷。车间下一步还需要优化装置换热流程。提高装置热量利用。2.由于装置是原油焦化，现有装置加工路线不利于原油中的