科技創(chuàng)新拓節(jié)能新路

□ 本刊記者宋玉春 王 賓 黃敏清 通訊員 李 娜 李 穎 夏仕美 張 洋 陳莉茵

科技創(chuàng)新拓節(jié)能新路

□ 本刊記者宋玉春 王 賓 黃敏清 通訊員 李 娜 李 穎 夏仕美 張 洋 陳莉茵

中國石化大力推進(jìn)科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新，并將此作為推進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗再上新臺階的重要支撐。

江蘇油田邵伯接轉(zhuǎn)站采用太陽能和天然氣聯(lián)合供熱。王慶輝 攝

先進(jìn)的工藝和裝備不僅能有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，在節(jié)能減排上也發(fā)揮著核心作用。中國石化不斷加大技術(shù)研發(fā)投入，將科學(xué)作為環(huán)境保護(hù)的抓手，把技術(shù)作為節(jié)能降耗的支撐，使科技創(chuàng)新在綠色發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

科技創(chuàng)新驅(qū)動能效倍增

“十二五”期間，中國石化大力推廣成熟適用節(jié)能新技術(shù)，通過召開集團(tuán)公司技術(shù)交流會，交流系統(tǒng)內(nèi)節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用案例，搭建信息共享平臺，為科研院所提供節(jié)能新技術(shù)、新工藝信息發(fā)布渠道，為企業(yè)節(jié)能技術(shù)選擇提供信息參考；通過編印下發(fā)《集團(tuán)公司十大節(jié)能技術(shù)推廣目錄》，促進(jìn)成熟、適用先進(jìn)節(jié)能技術(shù)在更多企業(yè)開花結(jié)果。茂名石化、鎮(zhèn)海煉化、燕山石化、齊魯石化等25家企業(yè)積極采用“十大節(jié)能技術(shù)”，實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目68個，節(jié)約標(biāo)煤6.7萬噸。通過開展節(jié)能技術(shù)服務(wù)，組織工程建設(shè)公司、洛陽工程公司和石化盈科等技術(shù)團(tuán)隊(duì)和系統(tǒng)節(jié)能專家，深入企業(yè)交流能量系統(tǒng)全局優(yōu)化、低溫余熱綜合利用、煉廠氫氣資源優(yōu)化利用、污水汽提-溶劑再生裝置蒸汽優(yōu)化等成熟適用節(jié)能技術(shù)，為企業(yè)開展技術(shù)服務(wù)，共提出節(jié)能措施160多項(xiàng)，促進(jìn)了產(chǎn)學(xué)研成果的轉(zhuǎn)化。

與此同時，中國石化尊重基層的首創(chuàng)精神，倡導(dǎo)和推進(jìn)基層管理創(chuàng)新實(shí)踐，積極探索節(jié)能降耗的新方法、新途徑和新模式。積極開展全廠能量系統(tǒng)優(yōu)化工作。在裝置內(nèi)，采用新的工藝技術(shù)、新的催化劑、新的分餾塔內(nèi)件等，減少反應(yīng)過程、分餾過程總的能源需求，從根本上減少裝置的能源使用量。在裝置和裝置間，采用夾點(diǎn)技術(shù)，優(yōu)化裝置換熱網(wǎng)絡(luò)及熱聯(lián)合，提高換熱效率和熱聯(lián)合直供比例，減少低溫位熱量的產(chǎn)生；樹立低溫?zé)岽笙到y(tǒng)優(yōu)化的理念，優(yōu)化熱源熱阱的匹配，做到高質(zhì)高用、低質(zhì)低用。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行全廠能量系統(tǒng)整體優(yōu)化，優(yōu)化總加工流程，減少工藝用能；優(yōu)化匹配公用工程系統(tǒng)，優(yōu)化配備燃料、氫氣和蒸汽，最大限度降低系統(tǒng)能耗；優(yōu)化能量回收環(huán)節(jié)，采用有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電、液力透平等技術(shù)，回收系統(tǒng)內(nèi)低溫?zé)崴?、乏汽、煙氣等余熱余壓資源，確保對余熱余壓資源綜合利用。“十二五”期間，煉油綜合能耗、乙烯燃動能耗明顯下降。

“十二五”期間，集團(tuán)公司重點(diǎn)推廣油田采油污水余熱利用技術(shù)、油井集中控制供電技術(shù)、相變換熱器等成熟適用節(jié)能技術(shù)，實(shí)施522個技術(shù)改造項(xiàng)目，節(jié)能41.4萬噸標(biāo)煤，發(fā)揮了科技支撐作用。同時，緊跟能源技術(shù)革命發(fā)展趨勢，統(tǒng)籌用好系統(tǒng)內(nèi)節(jié)能科研力量，研發(fā)十大關(guān)鍵和共性節(jié)能技術(shù)，如燃?xì)廨啓C(jī)-加熱爐聯(lián)合發(fā)電供熱技術(shù)、新型高效分壁蒸餾技術(shù)、加熱爐高效燃燒技術(shù)和高性能保溫保冷新材料等，不斷提升節(jié)能科技創(chuàng)新能力。

“綠色技術(shù)”節(jié)能降耗

針對傳統(tǒng)石油鉆機(jī)以柴油作為動力，能耗高、效率低、噪聲大、污染重等特點(diǎn)，西北油田全面推廣“以電代油”項(xiàng)目，使用清潔能源提高能源產(chǎn)出效率。

利用兩臺1100千瓦交流變頻調(diào)速電動機(jī)，替代傳統(tǒng)柴油機(jī)，并保留兩臺柴油機(jī)作為備用切換裝置。這是西北油田電驅(qū)改造的內(nèi)容，也是油田“綠色鉆井”的標(biāo)準(zhǔn)配置。

為了突破電驅(qū)改造技術(shù)屏障，技術(shù)人員利用雙變比變壓器，將網(wǎng)電輸送的10千伏高壓電變?yōu)閮晒傻蛪弘?。其中?60伏電壓為兩臺主電機(jī)提供動力，驅(qū)動帶絞車、鉆井泵、泥漿泵等主力設(shè)備，400伏電壓作為鉆井輔助用電及井隊(duì)生活供電。

網(wǎng)電鉆機(jī)供電系統(tǒng)采取變電站、柱上開關(guān)、箱變保護(hù)裝置三級保護(hù)分級配置，確保電驅(qū)鉆井設(shè)備運(yùn)行安全，避免鉆機(jī)運(yùn)行對電網(wǎng)造成沖擊，同時配備無功補(bǔ)償及諧波抑制裝置確保功率因數(shù)達(dá)標(biāo)。這相當(dāng)于家庭用的穩(wěn)壓器和保護(hù)開關(guān)，解除了‘以電代油’的后顧之憂。

“以前打一口井需要800多噸柴油，改為電力驅(qū)動后，每口井作業(yè)節(jié)省費(fèi)用逾百萬元?！币曳姐@井隊(duì)隊(duì)長肖程說。西北油田利用網(wǎng)電替代柴油動力，通過對供電線路進(jìn)行優(yōu)化改造、調(diào)整運(yùn)行方式、縮短供電半徑等手段，注氣工作全面實(shí)現(xiàn)電能替代。截至目前，接入電驅(qū)注氣454井次，用電1.18億千瓦時，相當(dāng)于替代柴油消耗24618.96噸。

為改變大功率天然氣發(fā)電機(jī)組給小負(fù)荷生產(chǎn)設(shè)備供電的被動局面，西北油田利用塔里木盆地豐富的光照和風(fēng)力資源，在AT40井率先建設(shè)風(fēng)光儲離網(wǎng)型電站，電站由12.4千瓦光伏和2千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成，將日常太陽能和風(fēng)能所產(chǎn)生的電能儲存起來，能夠穩(wěn)定持續(xù)給井場生產(chǎn)設(shè)備供電。

河南油田下二門余熱利用項(xiàng)目采用蓄能式熱泵系統(tǒng)，利用油田采油污水余熱，通過熱泵提取污水中的熱量，根據(jù)峰谷電價政策間歇運(yùn)行，谷電時段熱泵系統(tǒng)一方面通過摻水換熱器和原油換熱器加熱摻水和原油，另一方面向蓄能罐內(nèi)充水蓄能，峰電時段熱泵系統(tǒng)停止運(yùn)行，汲取蓄能罐的熱量持續(xù)供熱，油田污水按原流程回注地下，做到“只取熱不取水”。投產(chǎn)以來，每年可為聯(lián)合站18.3萬噸原油集輸加熱，為100萬噸采油摻水加熱，給礦區(qū)3.5萬平方米供暖，年可節(jié)約天然氣約480萬立方米，減排二氧化碳7159噸，節(jié)約標(biāo)煤3675噸。目前，新星公司余熱項(xiàng)目折合熱利用能力為22.7萬GJ/年。

除工業(yè)余熱利用外，新星公司作為以地?zé)衢_發(fā)利用為主的新能源公司，近年來地?zé)衢_發(fā)利用發(fā)展迅速，初步形成具有自身特色的地?zé)豳Y源評價、鉆井工程技術(shù)、地?zé)嵛菜毓嗉疤菁墦Q熱、尾水凈化、采灌結(jié)合等配套技術(shù)。科學(xué)開發(fā)利用地?zé)豳Y源，與河北雄縣合作打造了全國首座“無煙城”。2015年底業(yè)務(wù)范圍已擴(kuò)展至北京、陜西、河北、河南、山西等17個省市，擁有地?zé)峋?88口，換熱站179座，地?zé)峁┡芰_(dá)3000萬平方米，占全國常規(guī)地?zé)峁┡?0%，為20余萬個家庭提供供暖服務(wù)，年可替代標(biāo)準(zhǔn)煤69萬噸，減排二氧化碳170萬噸。

技術(shù)革新破瓶頸

“利用這次大檢修的機(jī)會，我們大力推廣新技術(shù)新方法的應(yīng)用，解決了多個節(jié)能方面的問題，檢修裝置開工后，全廠能耗可降低約1.27個單位，相當(dāng)于每個月省下1270噸油?！饼R魯石化煉油廠副總工程師朱勝國介紹說。

今年8月30日，該廠抓住近四年來第一次大檢修的機(jī)會，大力推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用改造，實(shí)現(xiàn)了主要生產(chǎn)裝置的升級改造，為全廠做好節(jié)能降耗工作打下了基礎(chǔ)。

檢修前，該廠一直低負(fù)荷運(yùn)行著兩套制氫裝置。經(jīng)過調(diào)研，他們得知一改制單位新上一套制氫裝置，可產(chǎn)生富余氫氣，便登門與其洽談，檢修時新增一條氫氣管線及相關(guān)壓控閥、流量計(jì)等。這樣，滿負(fù)荷運(yùn)行第二制氫裝置便可滿足全廠氫氣需求，而第一制氫裝置則可停工備用。項(xiàng)目完工后，運(yùn)行結(jié)果與設(shè)想完全一致，且可降低能耗1個單位。

蠟油加氫裝置是去年3月新開工的一套裝置。在裝置運(yùn)行中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，有一臺泵可以停用，只利用兩個塔間的差壓就可以進(jìn)行介質(zhì)的傳輸，他們與設(shè)計(jì)方對接后，雙方均認(rèn)為可行。最后，改造方案定為加粗裝置硫化氫脫硫塔底泵出入口副線。方案在此次檢修中得以實(shí)施，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約用電150萬千瓦時。

“在新裝置運(yùn)行過程中，我們的技術(shù)人員細(xì)心地觀察分析裝置各項(xiàng)數(shù)據(jù)，大處著眼，小處著手，芝麻西瓜一起撿，盡最大努力降低裝置的能耗，從而使資源得到合理有效的利用?！毕炗图託滠囬g主任薛忠華說。

聯(lián)合裝置技術(shù)人員經(jīng)過測算，改變換熱器最末端的流程，可以在保證四常裝置正常生產(chǎn)的前提下，提高蠟油加氫裝置原料的溫度，從而為蠟油加氫裝置降低能耗。這一措施也在檢修中順利予以實(shí)施。

西北油田首套“全電驅(qū)”注氣設(shè)備在TK402井實(shí)施現(xiàn)場。范明 攝

技術(shù)攻關(guān)顯成效

廣州石化重油催化裂化裝置原有的煙氣余熱鍋爐系統(tǒng)已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行超過20年。隨著關(guān)鍵設(shè)備老化，加上后路中壓蒸汽管網(wǎng)壓力提高，舊爐在運(yùn)行上存在較大的隱患。尤其是裝置新增煙氣脫硫設(shè)施后，上游的鍋爐爐膛壓力升高，煙氣容易泄漏，造成鍋爐操作壓力和產(chǎn)汽量都未達(dá)到設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致煙氣能量無法完全回收，能源損失較大。

2013年，廣州石化投資5000多萬元對該裝置煙氣余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。改造后的鍋爐具有燃料耗量少，爐膛承壓能力高、產(chǎn)汽量大等優(yōu)點(diǎn)，投產(chǎn)后不僅年增效4000多萬元，而且能保證再生煙氣全部進(jìn)入下游的煙氣脫硫設(shè)施進(jìn)行凈化處理，年節(jié)能達(dá)49974噸標(biāo)煤。

輕催裝置原煙機(jī)運(yùn)行兩三個月就會出現(xiàn)因動葉片、圍帶、靜葉片等催化劑結(jié)垢嚴(yán)重，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子動不平衡或動靜摩擦，振動值上升，到達(dá)高報(bào)警值，被迫停機(jī)清理，2007年以來，催化煙機(jī)共檢修14次，在線除垢（甩劑）16次，不僅無法滿足裝置長周期安全高效運(yùn)行的要求，也造成較大的能量損失。

為此，廣州石化、石油化工科學(xué)研究院、催化劑公司、洛陽工程有限公司和華東理工大學(xué)聯(lián)合承擔(dān)了“催化煙氣輪機(jī)結(jié)垢原因研究及處理技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目。2015年12月，依據(jù)項(xiàng)目組的研究建議，技術(shù)人員在催化裂化裝置停工大修期間，對旋風(fēng)分離系統(tǒng)進(jìn)行改造，同時應(yīng)用新技術(shù)更新了煙機(jī)。更新改造后的煙機(jī)采用13項(xiàng)新技術(shù)，改善了煙機(jī)的流場，減少了渦流區(qū)，有效減緩了煙機(jī)的結(jié)垢，煙氣溫度較上一周期下降10～15攝氏度。截至今年9月底，煙機(jī)改造投用后已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行8個月，目前煙機(jī)運(yùn)行工況明顯改善，可提升功率1200千瓦/小時。

針對蒸餾三裝置加熱爐煙氣與空氣預(yù)熱器換熱效果差，導(dǎo)致排煙溫度高、加熱爐熱效率偏低等問題，廣州石化對加熱爐進(jìn)行技術(shù)改造，在原有熱管換熱段的基礎(chǔ)上，在煙氣側(cè)熱管段前增設(shè)了空氣擾流子換熱段，在熱管段后增設(shè)鑄鐵板低溫?fù)Q熱段，同時將常壓爐原24臺聲波吹灰器改為激波吹灰器；41臺燃燒器全部更換為氣體燃燒器，并更換了空氣預(yù)熱器煙氣側(cè)的副線蝶閥。改造后，加熱爐排煙溫度下降50%、加熱爐熱效率大幅提高，裝置燃料單耗較改造前下降34.57%，年節(jié)能23048噸標(biāo)煤。

同時，該裝置還對原設(shè)計(jì)為三級蒸汽抽真空形式的減壓塔抽真空系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，采用蒸汽噴射和機(jī)械抽真空的組合方式，對各級壓縮比重新優(yōu)化，更換現(xiàn)有蒸汽抽真空器，增加一臺液環(huán)真空泵組。改造后的抽真空系統(tǒng)，一級和二級抽真空繼續(xù)采用蒸汽作為工作介質(zhì)，停下三級蒸汽抽真空器，抽真空系統(tǒng)的蒸汽消耗量降低4.21噸/小時，對應(yīng)減少裝置含硫污水約4噸/小時，裝置總能耗下降0.625千克標(biāo)油/噸。