低溫余熱綜合利用的節(jié)能技術(shù)改造措施

劉洪敖 姚慶（大連石化公司）

低溫余熱綜合利用的節(jié)能技術(shù)改造措施

劉洪敖 姚慶（大連石化公司）

介紹了大連石化公司低溫?zé)崴到y(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，針對(duì)存在的問(wèn)題，提出了蒸餾和中水裝置熱聯(lián)合技術(shù)改造、回收高溫蒸汽凝結(jié)水余熱技術(shù)改造、低溫?zé)嵯到y(tǒng)替代蒸汽加熱改造等措施。項(xiàng)目實(shí)施后，有效回收了余熱資源，加熱用蒸汽被替代，獲得了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

低溫余熱 能量回收 節(jié)能 蒸汽

煉廠生產(chǎn)裝置工藝過(guò)程所需要的熱量來(lái)源于加熱爐所燒的燃料，燃料通過(guò)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)變?yōu)榭杀还に嚟h(huán)節(jié)利用的蒸汽、電等動(dòng)力能源，在推動(dòng)各單元運(yùn)行的過(guò)程中，一部分轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品能量，另一部分通過(guò)蒸汽發(fā)生器、換熱器、透平、冷卻器等設(shè)備回收并重復(fù)利用，但是，仍然有部分低溫位（80～150 ℃）熱量被排棄到環(huán)境中，沒(méi)有得到利用。

采取措施回收這部分低品位熱量，不僅減少了裝置冷卻負(fù)荷，節(jié)約了空冷器等設(shè)備的電耗，而且重新應(yīng)用于工藝環(huán)節(jié)，實(shí)質(zhì)上節(jié)省的是高品位的燃料，有效回收了余熱資源。

1 低溫?zé)崴到y(tǒng)現(xiàn)狀

大連 石 化 公 司 低 溫 熱 水系統(tǒng) 目 前 有 ： 6.0Mt/a蒸餾熱 水 系統(tǒng)、 4.5Mt/a 蒸 餾 熱水系 統(tǒng) 、10Mt/a 常減 壓蒸餾 熱 水 系 統(tǒng) 、90kt/a 催 化廢熱水 系 統(tǒng) 、 140 kt/a 催化熱水系統(tǒng)、3.5Mt/a催化熱水系統(tǒng)及合成廠熱水 系統(tǒng) 。全 廠冬 季熱 水循環(huán)量為 5885t/h，低溫?zé)崃?為 594245MJ/h；夏季 熱水 循環(huán)量為 4810t/h，低溫?zé)崃繛?353298MJ/h，

1.16.0Mt/a蒸餾熱水系統(tǒng)

該系統(tǒng)熱用戶為：東油槽罐區(qū)、西油槽罐區(qū)、原油罐、石蠟罐區(qū)、OCP罐加熱，管排伴熱，氣體瓦斯管道伴熱、用戶采暖、制冷站。冬季系統(tǒng)熱水循 環(huán)水量 為 400t/h， 夏季熱 水循環(huán) 水 量為 200 t/h，運(yùn)行壓力為 0.7MPa，供水 溫度約 95 ℃ 。系統(tǒng)熱源部分有三臺(tái)熱水泵，冬季兩臺(tái)機(jī)泵運(yùn)行，一臺(tái)備用，夏季一臺(tái)運(yùn)行，兩臺(tái)備用，系統(tǒng)的加熱方式為 6.0Mt/a 蒸餾裝 置 生產(chǎn) 過(guò) 程中 產(chǎn) 生的余 熱，蒸 汽加熱為備用熱源。

1.24.5Mt/a蒸餾熱水系統(tǒng)

該系統(tǒng)熱用戶為：冬季主要為用戶采暖，制冷站，裝置伴熱及罐區(qū)加熱。夏季主要為制冷站、裝 置伴熱 及罐 區(qū)加熱 。系統(tǒng)循環(huán)水量冬季約 350t/h，夏 季 約 200t/h， 運(yùn)行 壓 力 為 0.7MPa， 供 水溫 度 約95℃。系統(tǒng)熱源部分有三臺(tái)熱水泵，冬季兩臺(tái)機(jī)泵運(yùn)行，一臺(tái)備用，夏季一臺(tái)運(yùn)行，兩臺(tái)備用，系統(tǒng)的加熱方式為裝置生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱，蒸汽加熱為補(bǔ)充熱源。

1.390kt/a催化廢熱水系統(tǒng)

該系統(tǒng)熱用戶為儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)、碼頭伴熱和用戶采暖 。 系 統(tǒng) 循 環(huán) 水 量 約 150t/h， 運(yùn) 行 壓 力 為 0.7 MPa，供水溫度約95 ℃。系統(tǒng)熱源部分有兩臺(tái)熱水泵，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，系統(tǒng)的加熱方式為裝置生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢汽。

1.4140kt/a催化熱水系統(tǒng)

該 系 統(tǒng) 熱 用戶為：重整 、 調(diào) 和 、 4.5Mt/a 催 化原料罐區(qū)、污油罐、氣分、系統(tǒng)管排伴熱及一聯(lián)合區(qū) 域冬 季采 暖。 系統(tǒng) 循環(huán) 水量 冬季 約 1300t/h， 夏季 約 700t/h， 系 統(tǒng)運(yùn) 行 壓 力 為 1.5MPa， 供水 溫 度約 100 ℃。系統(tǒng)熱源部分有三臺(tái)熱水泵，夏季一臺(tái)運(yùn)行兩臺(tái)備用，冬季兩臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用。系統(tǒng)的加熱方式以裝置生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱為主，以熱力站回收的含油凝結(jié)水及乏汽加熱為輔。

1.53.5Mt/a催化熱水系統(tǒng)

該系統(tǒng)熱用戶為：氣分、烷基化、八三罐區(qū)、干氣線伴熱及電廠除鹽水加熱。系統(tǒng)循環(huán)水量約1000t/h， 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 壓 力 為 0.8MPa， 供 水 溫 度 約100 ℃，熱源部分有兩臺(tái)熱水泵，一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用，系統(tǒng)的加熱方式為裝置生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱。

1.610Mt/a蒸餾低溫?zé)崴到y(tǒng)

10Mt/a 蒸餾裝置的常一中油品供輕烴回收裝置E1203、E1221、 E1222 加 熱 ， 油 品 量 1300t/h，溫差 30 ℃，輸出熱 量 125580MJ/h。熱水從 常頂循回流換熱器 E1044 取熱后供溴化鋰制冷機(jī)組，水量350t/h，溫差 10℃，輸出熱量 14651MJ/h；產(chǎn)生的冷水供輕烴回收裝置石腦油分離塔換熱器E1231做急冷水，急冷水流量 200t/h，同時(shí)夏季供管控中心空調(diào) （水 量 為 100t/h），冬季 管 控 中心供 熱 水 量為100t/h。總計(jì)輸出熱量 140231MJ/h。

1.7生產(chǎn)新區(qū)與三水站熱水系統(tǒng)

熱媒水低溫?zé)崂孟到y(tǒng)的熱量來(lái)源于生產(chǎn)新區(qū)工藝、小透平乏汽和含油凝結(jié)水三部分的取熱。一是回收加氫裂化、制氫及硫磺回收裝置工藝余熱，熱媒水循環(huán)量為 1180t/h，溫度為 90～100 ℃；二是回收渣油加氫、加氫裂化、重整裝置裝置的小透平乏汽；三是回收重整、硫磺回收裝置的含油凝結(jié)水的 熱 量 ， 后 兩 者 的 熱 媒 水 量 為 905t/h， 溫 度 為101 ℃。這三部分熱媒水并聯(lián)進(jìn)入三水站，冬季可提供熱量為 271378MJ/h，水量為 2085t/h。

熱媒水取出的熱量主要用于中水除鹽水換熱、罐區(qū)維溫、管排伴熱，冬季時(shí)用于用戶采暖。

2 低溫?zé)崴到y(tǒng)存在問(wèn)題及解決方案

由于新建裝置的不斷投產(chǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的余熱大量增加，同時(shí)熱用戶的數(shù)量及用熱量也不斷增多，低溫?zé)崴到y(tǒng)供需存在熱量不平衡，具體包括如下幾個(gè)問(wèn)題。

1）4.5Mt/a 蒸 餾 裝 置 工 藝 余 熱 沒(méi) 有得到利用。4.5Mt/a 蒸餾裝置蒸、常頂換熱器 E303/1、2 采用海水冷卻 ，損失 熱量折 合 1507MJ/h， 不 僅熱量 沒(méi)有得到有效回收，而且增加了用于冷卻的海水消耗。

2）90kt/a 催 化 廢 熱 水 系 統(tǒng) 存在管道輸送能力不 足 問(wèn) 題 。 原 有 輸 送 水 量 200t/h， 運(yùn) 行 壓 力 0.8 MPa，由于管 線為 DG200 管線 ，末 端壓力不到 0.15 MPa，存在末端用戶水量不足問(wèn)題，同時(shí)，二催化裝置的低壓蒸汽沒(méi)有全部回收，需要對(duì)該系統(tǒng)擴(kuò)容，有效回收裝置余熱。

3）6Mt/a 蒸餾熱水系統(tǒng)和四催化熱水系統(tǒng)用熱負(fù)荷 不均 衡。 四催 化熱 水系 統(tǒng)熱 量過(guò) 剩， 而 6Mt/a蒸餾熱水系統(tǒng)，因裝置停工，系統(tǒng)熱源由裝置余熱改為蒸汽加熱，增加了公司蒸汽用量，也浪費(fèi)了寶貴的能源。需要 進(jìn)一步 優(yōu)化系統(tǒng)流程，將 6Mt/a 蒸餾 與 10Mt/a 催 化 熱 水 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 整 合 改 造 ， 完 全 停掉 6Mt/a蒸餾熱水系統(tǒng)。

4）生產(chǎn)新區(qū)熱量過(guò)剩。新區(qū)渣油加氫、加氫裂化、硫磺回收、制氫等裝置存在低溫余熱（≤140 ℃）和低 壓 蒸 汽 （0.3MPa）， 需 要 與新區(qū) 、 老區(qū)用戶進(jìn)行熱量聯(lián)合改造。新區(qū)建設(shè)增加 267904MJ/h熱量，主要的熱用戶有中水原水、除鹽水、采暖水、10×104原油罐和管 線伴熱，冬 季基本平衡 ，夏季過(guò)剩的熱量需 1700t/h 海水冷卻，目前該項(xiàng)目隨新區(qū)除氧水站建設(shè)全面實(shí)施中。需要解決的問(wèn)題是采取措施回收夏季過(guò)剩的 126585MJ/h 熱量。

5）高溫蒸汽凝結(jié)水熱量沒(méi)有回收。四聯(lián)合車間氣分、MTBE等裝置工藝加熱和系統(tǒng)伴熱產(chǎn)生蒸汽 凝 結(jié) 水 ， 水 量 為 70～80t/h， 溫 度 為 90～100 ℃ ，采用海水冷卻，降溫到 50～60 ℃后外送電廠，高溫凝結(jié)水熱量損失在 13395MJ/h，需要回收利用這部分熱量。

3 改造措施

針對(duì)低溫?zé)崴到y(tǒng)的熱量不均衡情況，2008年采取了技術(shù)改造措施回收余熱資源。

3.14.5Mt/a蒸餾和中水裝置熱聯(lián)合技術(shù)改造

針 對(duì) 4.5Mt/a 蒸 餾 裝 置 生 產(chǎn) 過(guò) 程 中 余 熱 過(guò) 剩 ，采用海水冷卻，海水淡化裝置在處理原料海水時(shí)需要 提溫 加熱， 2009 年對(duì) 4.5Mt/a 蒸餾 裝置和 海水 淡化 裝置進(jìn) 行了熱 聯(lián)合改 造 ，增 設(shè) 了兩 條 4.5Mt/a 蒸餾 裝 置到海水 淡 化 裝置的熱 水 線 ，同時(shí) 對(duì) 4.5Mt/a蒸餾裝置的海水換熱器及海水淡化裝置的原水加熱系 統(tǒng)進(jìn)行 了改造 ，該系 統(tǒng) 熱源 為 4.5Mt/a 蒸餾常 頂冷卻器 E303-1/2，采用熱媒水冷卻，加熱后的熱媒水回再生水裝置加熱原水，冷卻的熱媒水加壓提升至 4.5Mt/a 蒸餾再 換 熱， 形 成閉 路 循環(huán)， 熱媒水 管線為 DN300，流量 200m3/h，工藝流程見(jiàn)圖1。

熱 媒 水 循 環(huán) 流 量 200t/h， 4.5Mt/a 蒸 餾 來(lái) 水 溫度 30 ℃，4.5Mt/a 蒸餾回水溫度 48 ℃，常頂壓力穩(wěn)定在 100kPa （表壓），裝置加工量為 13000t/d，裝置加工量及常壓塔壓力都沒(méi)有受到影響，可回收裝置低溫余熱 532.8×104J/h，節(jié)約海水淡化裝置加熱蒸汽量 4.6t/h，降低裝置能耗 0.7kg/t標(biāo)油。

3.290kt/a催化低溫?zé)崴到y(tǒng)擴(kuò)容增壓改造

圖1 4.5Mt/a蒸餾和海水淡化裝置低溫?zé)崂昧鞒?/p>

2008—2009 年對(duì) 90kt/a 催化廢熱水系統(tǒng)進(jìn)行了擴(kuò)容改造。增加了 90kt/a 催化裝置所排低壓蒸汽的回收措施，回收鍋爐汽包連續(xù)排污廢熱蒸汽，更換了一臺(tái)熱水機(jī)泵 （400m3/h），蒸汽加熱器亦進(jìn)行了改造， 熱 水 循環(huán)量由 200t/h 提 高 到 400t/h， 同時(shí)，新增設(shè)了兩條供儲(chǔ)運(yùn)車間和港務(wù)公司罐區(qū)維溫和管線伴熱的熱水線，原管線予以了保留，即在原Dg200 的供 水 線 的 基 礎(chǔ) 上 又 增加 了 Dg200 的 供 水線，解決了供水 壓力瓶頸， 末端用戶壓力由 0.15 MPa 提高到 0.35MPa，解決了多年來(lái)港務(wù) 公司的大碼頭裝船區(qū)域沒(méi)有熱水的問(wèn)題。實(shí)施后多回收熱量20930MJ/h，折合 1.0MPa蒸汽 6.6t/h。

3.36Mt/a蒸餾和四催化熱水系統(tǒng)優(yōu)化整合改造

6Mt/a 蒸 餾 熱水系統(tǒng) 夏 季 熱 用 戶 較 少 ， 如 果6Mt/a 蒸餾裝置停工，需要用蒸汽加熱，為了減少蒸汽消耗量，通過(guò) 工藝調(diào) 整，將 6Mt/a 蒸餾 熱水系統(tǒng)的熱用戶轉(zhuǎn)至 3.5Mt/a 催化熱水系統(tǒng) ，由 3.5Mt/a催 化 裝 置 供 低 溫 熱 水 用 于 加 熱 6Mt/a 蒸 餾 用 戶 取熱。相應(yīng)對(duì)部分管線和閥門(mén)進(jìn)行了改造和操作優(yōu)化調(diào)整。實(shí)施后，節(jié)約蒸汽 3～5t/h。

3.4新區(qū)和老區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)替代蒸汽加熱改造

隨新區(qū)裝置建設(shè)，完成了新區(qū)和老區(qū)低溫?zé)崧?lián)合取熱系統(tǒng)，平均回收裝置余熱 72836MJ/h，節(jié)約蒸汽 23t/h，低溫?zé)崴h(huán)水量 1450t/h，系統(tǒng)流程見(jiàn)圖2。取出的熱量有四部分用途：一是用于新建管排伴熱及罐區(qū)伴熱；二是 4 臺(tái) 10×104t原油罐加熱維持溫度；三是中水裝置原水和除鹽水加熱；四是在冬季加熱采暖系統(tǒng)回水，由 70℃加熱至90℃，同時(shí)利用原有的二臺(tái)蒸汽加熱器作為輔助加熱器，汽源采用 1.0MPa蒸汽，在外供采暖水溫度低于90 ℃時(shí)投用該輔助加熱設(shè)施，見(jiàn)圖2。

圖2 新區(qū)和老區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化改造流程

3.5回收高溫蒸汽凝結(jié)水余熱技術(shù)改造

由于四聯(lián)合車間氣分、MTBE等裝置外送蒸汽加 熱 和 伴 熱 的 凝 結(jié) 水 量 為 70～80t/h， 溫 度 為 90～100 ℃，采用海水冷卻熱量損失嚴(yán)重。通過(guò)優(yōu)化換熱流程，采用熱媒水替代海水的余熱回收換熱措施，回收高溫凝結(jié)水熱量，多 回 收熱量 13395MJ/h，四聯(lián)合裝置蒸汽凝結(jié)水熱量回收流程。

4 實(shí)施效果

通過(guò)采取上述技術(shù)改造措施，有效回收了裝置余熱 128259MJ/h，年節(jié)約蒸汽 33.6×104t，低溫?zé)嵊酂峄厥沾胧┕?jié)汽量匯總見(jiàn)表1。

表1 低溫?zé)嵊酂峄厥沾胧┕?jié)汽量匯總

5 結(jié)論

低溫?zé)嵯到y(tǒng)是新裝置建設(shè)的伴生系統(tǒng)，優(yōu)化、合理利用低溫余熱將有效降低蒸汽消耗，降低鍋爐發(fā)汽的燃料消耗，因此必須加大資金投入，重視該系統(tǒng)的建設(shè)，這樣不僅可以回收余熱，而且還能有效降低全廠的公用工程系統(tǒng)的消耗，真正達(dá)到節(jié)能減排目的。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.005.006

2013-04-01）

劉洪敖，高級(jí)工程師，1995年畢業(yè)于東北財(cái)經(jīng)大學(xué) ， 從 事 煉 油 工 藝 技 術(shù) 管 理 和 節(jié) 能 工 作 ， E-mail：liuha-dt@petrochina.com.cn， 地 址 ： 遼 寧 省 大 連 市 甘 井 子 區(qū) 山 中 街 1號(hào)大連石化公司，116032。