大型煉廠蒸汽系統(tǒng)應(yīng)急管理探索

尹彥國(guó)

(中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008)

某大型煉廠蒸汽系統(tǒng)采用 樹(shù)狀管網(wǎng)，所有產(chǎn)、用汽裝置都是直接與蒸汽母管相連，當(dāng)裝置的產(chǎn)汽量大于用汽量時(shí)裝置會(huì)直接把過(guò)剩蒸汽送入全廠蒸汽母管，反之則直接從蒸汽母管中引入蒸汽。全廠蒸汽總產(chǎn)量約為720t·h-1，其中，催化裂化裝置的產(chǎn)汽總量為450t/h。這就導(dǎo)致全廠蒸汽系統(tǒng)對(duì)催化裂化裝置具有很大的依賴性，催化一旦停車，全廠蒸汽系統(tǒng)將會(huì)迅速癱瘓。該廠自開(kāi)工以來(lái)，多次發(fā)生類似事件，盡管應(yīng)對(duì)措施正在一步步改進(jìn)，但是仍沒(méi)有找到一個(gè)行之有效的應(yīng)急預(yù)案。如何將催化故障所造成的影響降到最低成了擺在管理者面前的重大課題。

1 蒸汽系統(tǒng)簡(jiǎn)介

正常運(yùn)行階段，3.5MPa蒸汽主要由催化裂化裝置、連續(xù)重整裝置余熱產(chǎn)汽系統(tǒng)供給，不足部分由動(dòng)力站鍋爐補(bǔ)充，多余部分送至動(dòng)力站汽輪機(jī)發(fā)電。

1.0MPa蒸汽主要由設(shè)在催化裂化、蠟油加氫裂化、石腦油加氫裂化裝置的背壓式汽輪機(jī)及各裝置1.0MPa的余熱產(chǎn)汽系統(tǒng)提供，不足部分由設(shè)置在動(dòng)力站的抽凝式發(fā)電機(jī)組或減溫減壓器提供。

0.4MPa的低壓蒸汽主要由驅(qū)動(dòng)泵的背壓式汽輪機(jī)、各裝置0.4MPa余熱產(chǎn)汽系統(tǒng)、凝結(jié)水回收系統(tǒng)和產(chǎn)汽系統(tǒng)的排污擴(kuò)容系統(tǒng)提供，不足部分由設(shè)置在各裝置的減溫減壓器提供。

因此可知，全廠的蒸汽平衡主要靠動(dòng)力站燃油燃?xì)忮仩t及抽凝視汽輪機(jī)平衡。鑒于燃油鍋爐產(chǎn)汽成本過(guò)高，動(dòng)力站僅僅維持單臺(tái)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行。

2 蒸汽系統(tǒng)所存在的問(wèn)題

全廠的蒸汽系統(tǒng)主要靠動(dòng)力站單臺(tái)鍋爐、單臺(tái)汽輪機(jī)變負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)最大的產(chǎn)汽裝置——催化裂化裝置故障停工時(shí)，全廠蒸汽將在短時(shí)間內(nèi)減少約250t·h-1,此時(shí)動(dòng)力站將無(wú)法維持全廠蒸汽系統(tǒng)，蒸汽管網(wǎng)的壓力將迅速降低。各用汽裝置沒(méi)有將自己看做是蒸汽平衡調(diào)節(jié)中的重要組成部分，當(dāng)發(fā)現(xiàn)蒸汽壓力降低時(shí)，許多用汽裝置大都開(kāi)大調(diào)節(jié)閥，力圖自保，在各裝置相互搶蒸汽的過(guò)程中蒸汽系統(tǒng)迅速癱瘓，導(dǎo)致全廠所有裝置都被迫停工。

3 催化故障工況下的應(yīng)急預(yù)案

3.1 全廠蒸汽平衡情況

目前全廠蒸汽平衡情況見(jiàn)表1。其中蒸汽總量表示裝置的蒸汽凈消耗，正值表示裝置需要從蒸汽管網(wǎng)引汽，負(fù)值表示裝置向蒸汽管網(wǎng)供汽。其中產(chǎn)、用汽量大致相抵的裝置、產(chǎn)、用汽量較小的裝置、儲(chǔ)運(yùn)裝置和管線伴熱等不影響緊急工況下蒸汽平衡，本文作為一個(gè)整體統(tǒng)計(jì)。

3.2 應(yīng)急預(yù)案

蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)與電網(wǎng)有一定的相似性。一個(gè)重要的相似點(diǎn)是蒸汽和電一樣是個(gè)不可儲(chǔ)存的動(dòng)力能源，蒸汽系統(tǒng)也會(huì)像電網(wǎng)一樣出現(xiàn)波動(dòng)。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，通常的做法是首先通過(guò)調(diào)峰發(fā)電機(jī)加減負(fù)荷，盡全力滿足用電需求，當(dāng)調(diào)峰發(fā)電機(jī)不能滿足用戶需求時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度會(huì)根據(jù)事故預(yù)案，按照事先分好的等級(jí)從低到高對(duì)用戶拉閘限電，穩(wěn)定電網(wǎng)，保證關(guān)鍵用戶的用電需求，力求將故障所造成的損失降到最小。蒸汽系統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案也可參照這一原則。

表1 全廠蒸汽平衡表

動(dòng)力站作為蒸汽系統(tǒng)的調(diào)峰裝置，所能承受的最大蒸汽波動(dòng)為：110t·h-1（調(diào)峰鍋爐提負(fù)荷余量）+55t·h-1（調(diào)峰汽輪機(jī)進(jìn)汽量）=165t·h-1。也就是說(shuō)當(dāng)蒸汽系統(tǒng)的波動(dòng)量在165t·h-1之內(nèi)時(shí)，動(dòng)力站的調(diào)峰鍋爐和汽輪機(jī)可以應(yīng)對(duì)。

但是當(dāng)催化裂化裝置切斷進(jìn)料或主風(fēng)機(jī)跳閘導(dǎo)致裝置停車時(shí)，全廠蒸汽負(fù)荷將減少253t·h-1，動(dòng)力站盡全力調(diào)整后蒸汽系統(tǒng)還缺口88t·h-1，這個(gè)時(shí)候就需要在生產(chǎn)調(diào)度的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，控制生產(chǎn)裝置的用汽量，平衡蒸汽負(fù)荷的產(chǎn)、用量。

而要控制用汽裝置就需要首先分清用汽裝置的重要程度。根據(jù)各裝置停工所造成的損失及在全廠流程中的重要程度可以知道，以下裝置停工后不會(huì)對(duì)其他裝置造成影響，且重新開(kāi)工較為順利，所造成的的損失也較小。

表2 緊急工況下停工順序

同樣，經(jīng)論證得知，無(wú)論任何工況，第一要保證的裝置是B裝置和A裝置，如果這兩套裝置停工，全廠其他裝置也基本全部停工，相當(dāng)于全廠重新開(kāi)工工況。其他裝置則是第二梯隊(duì)要保證的裝置。

因此，若催化出現(xiàn)故障工況下，只需要在生產(chǎn)調(diào)度的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下當(dāng)機(jī)立斷地停運(yùn)C、E、F生產(chǎn)裝置，則催化裂化停工工況下所造成的253t·h-1的蒸汽缺口就可以得到補(bǔ)充，不會(huì)對(duì)全廠其他裝置的生產(chǎn)造成影響。動(dòng)力站一臺(tái)鍋爐熱態(tài)備用的工況下，能夠在1h產(chǎn)汽，則以上裝置在停工1h還可以迅速實(shí)現(xiàn)熱態(tài)啟動(dòng)，將蒸汽波動(dòng)造成的影響降到最低。

所以，蒸汽管網(wǎng)應(yīng)急預(yù)案可大致可以分為以下兩種情況：

(1)當(dāng)全廠蒸汽波動(dòng)量小于165t·h-1時(shí)啟動(dòng)動(dòng)力站蒸汽系統(tǒng)波動(dòng)應(yīng)急預(yù)案：

①調(diào)峰鍋爐按照10t·min-1提負(fù)荷；②調(diào)峰汽輪機(jī)按照10MW·min-1減負(fù)荷；③汽輪機(jī)負(fù)荷降低至0.5MW，蒸汽壓力低于2.5MPa且仍繼續(xù)下降時(shí)果斷停汽輪機(jī)。

(2)當(dāng)全廠蒸汽波動(dòng)量大于165t·h-1時(shí)啟動(dòng)公司級(jí)蒸汽系統(tǒng)波動(dòng)應(yīng)急預(yù)案：

①調(diào)峰鍋爐按照10t·min-1速度提負(fù)荷；②調(diào)峰鍋爐提滿負(fù)荷（以燃油量10t·h-1為依據(jù)）；允許超負(fù)荷10%；③立即停運(yùn)動(dòng)力站汽輪機(jī)；④立即停運(yùn)C裝置；⑤立即停運(yùn)E裝置；⑥立即停運(yùn)F裝置；⑦動(dòng)力站立即啟動(dòng)熱備用鍋爐（按照1h內(nèi)并汽控制升溫升壓速率）；⑧全廠蒸汽系統(tǒng)平穩(wěn)后，調(diào)度統(tǒng)一安排依次啟動(dòng)C、E、F裝置。

4 結(jié)論

蒸汽系統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案需要統(tǒng)籌考慮全廠所有產(chǎn)、用汽裝置，以盡量降低事故所造成的損失為基本原則，以應(yīng)對(duì)最大蒸汽波動(dòng)為目標(biāo)。同時(shí)，各裝置要統(tǒng)一步調(diào)，協(xié)同應(yīng)對(duì)，只有這樣，才能在單臺(tái)調(diào)峰鍋爐運(yùn)行的最節(jié)能工況下保證全廠生產(chǎn)裝置的安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行。