郭小丹

（中國寰球工程有限公司北京分公司，北京 100012）

大型煉化項目配套動力站供熱可靠性探討

郭小丹

（中國寰球工程有限公司北京分公司，北京 100012）

針對大型煉化項目蒸汽系統(tǒng)復(fù)雜，同時需保證供熱安全可靠性的要求，以某大型煉化一體化項目為例，對其配套動力站的供熱可靠性進行論述和探討。

蒸汽系統(tǒng)；動力站；供熱可靠性

Abstract：In view of the complexity of the steam system in large-scale refinery projects and the need to ensure the safety and reliability of heating，a large-scale refinery and chemical integration project is taken as an example to discuss and study the heating reliability of the supporting power station.

Key words：seam system；power station；heat supply reliability

大型煉化項目工藝裝置多，蒸汽需求量大，全廠設(shè)置蒸汽管網(wǎng)為各工藝裝置和輔助設(shè)施提供不同等級、連續(xù)穩(wěn)定的蒸汽供使用。煉化項目通常設(shè)置配套動力站作為項目穩(wěn)定的蒸汽來源，同時發(fā)電供項目使用。

項目各裝置通過全廠各級蒸汽管網(wǎng)供應(yīng)及消耗各種壓力等級的蒸汽，如果全廠蒸汽管網(wǎng)壓力波動太大，會導(dǎo)致裝置無法穩(wěn)定運行，因此動力站供熱的安全可靠性顯得尤重要。即使在工藝裝置故障時仍需要維持各蒸汽管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，保證項目在各生產(chǎn)工況下均能正常穩(wěn)定運行。

某項目是規(guī)劃建設(shè)2 000 萬t/a煉油及140 萬t/a乙烯的大型煉化一體化項目。本文以該項目為例，對其配套動力站供熱的可靠性進行探討和研究。

1 蒸汽等級和用汽供需情況

根據(jù)全廠各工藝裝置副產(chǎn)和使用蒸汽情況，結(jié)合動力站汽輪機熱力特性，確定全廠性蒸汽管網(wǎng)等級見表1。

表1 全廠蒸汽管網(wǎng)等級

11.5MPa蒸汽主要來源為動力站鍋爐，部分來自乙烯裝置裂解爐產(chǎn)汽。主要用于驅(qū)動動力站汽輪發(fā)電機組和空分裝置壓縮機透平、乙烯裝置裂解氣壓縮機透平和丙烯壓縮機透平。

4.2MPa蒸汽來源于動力站汽輪機抽汽、乙烯裝置壓縮機透平抽汽，各工藝裝置副產(chǎn)。主要供應(yīng)煤焦制氣裝置、煉油裝置、乙烯裝置等驅(qū)動透平及裝置換熱用汽。

1.3MPa蒸汽來源于動力站汽輪機排汽、各裝置工藝透平排汽或抽汽、各工藝裝置副產(chǎn)。是動力站除氧器、各工藝裝置的加熱用汽來源，以及部分驅(qū)動透平的蒸汽來源。

0.5MPa蒸汽主要來源于煤焦制氣裝置變換廢鍋副產(chǎn)蒸汽，動力站汽輪機抽汽、部分工藝透平抽汽或排汽。該等級蒸汽主要用于各裝置工藝加熱、除氧器加熱和系統(tǒng)管線伴熱等。

在整個蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)中，設(shè)有必要的安全放空設(shè)施，在各壓力等級蒸汽母管之間設(shè)置減溫減壓器，保證全廠蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行，并在非正常運行工況和事故工況下，快速調(diào)節(jié)負荷，保證下游管網(wǎng)供汽的連續(xù)穩(wěn)定。

2 全廠蒸汽平衡分析

針對各蒸汽用戶的使用情況，以四種不同工況對全廠蒸汽平衡進行分析。其中工況一為煉油裝置和化工裝置同時正常運行的工況，工況四為催化裝置故障再開工工況，是全廠蒸汽負荷最大的工況。該工況下催化裂化裝置故障后再開工，此時催化裝置余熱鍋爐副產(chǎn)的高壓蒸汽尚未并入管網(wǎng)，而催化氣壓機透平投運，中壓蒸汽用戶正常負荷，同時考慮火炬用蒸汽量。各等級蒸汽在四種不同生產(chǎn)工況下的需求情況見表2。

表2 不同生產(chǎn)工況下的蒸汽需求量

3 動力站機組配置方案

動力站以“以熱定電、熱電聯(lián)產(chǎn)、安全靈活”的基本原則進行機爐配置，建設(shè)規(guī)模定為6×480t/h 高溫超高壓煤粉爐＋2×CB50-11.9/4.9/1.7 抽汽背壓式汽輪發(fā)電機組+CC50-11.9/4.9/0.9 雙抽凝汽式汽輪發(fā)電機組。正常工況下，鍋爐5臺運行，1臺備用，3臺高壓發(fā)電機組全部投入運行。

由于該項目超高壓蒸汽、高壓蒸汽主要用于驅(qū)動透平，應(yīng)盡量減少蒸汽管網(wǎng)的壓力波動。如果汽輪機組全采用抽背式，正常運行時熱負荷遇到波動，背壓機進汽、排汽量的變化影響對應(yīng)等級蒸汽管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定，進而影響工藝裝置透平的安全穩(wěn)定運行，動力站熱負荷調(diào)節(jié)性能差，很難保證供熱安全。另外動力站全部配置抽背式機組，在機爐調(diào)試階段無法對外穩(wěn)定供熱時，所有背壓排汽基本只能排空，噪音大且持續(xù)時間較長?；谝陨峡紤]，動力站汽輪機組采用了抽凝機組和抽背機組相結(jié)合的方式，來滿足動力站供熱可靠性、靈活性的要求。

4 供熱可靠性分析

正常運行動力站6 臺鍋爐處于5 用1 備狀態(tài)，在分析鍋爐故障停爐情況時，由于工況二、工況三運行時鍋爐產(chǎn)汽量相對較低，鍋爐富裕能力非常多，因此不作分析，只著重討論分析運行時間最久的工況一、負荷需求量最大的工況四。

工況一（正常運行工況）需鍋爐產(chǎn)出超高壓蒸汽2120t/h，此時5 臺鍋爐負荷率約為88.3%，可見正常工況動力站鍋爐5用1 備可以實現(xiàn)鍋爐輪換檢修的需求。當1 臺鍋爐停爐檢修，另外1 臺正在運行的鍋爐故障停爐時，此時4 臺鍋爐額定蒸發(fā)量為1 920t/h，超發(fā)狀態(tài)下4 臺鍋爐總產(chǎn)汽量可以達到2 110t/h，同時降低CC50機組發(fā)電量，減少CC50汽輪機進汽量，或者直接將CC50機組停運，通過對應(yīng)設(shè)置的減溫減壓器來滿足供熱需求，同時停爐檢修的備用鍋爐及時開啟，保證對外供熱的可靠性。

當1 臺鍋爐停爐檢修，另外2 臺正在運行的鍋爐故障停爐時，此時剩余3 臺鍋爐額定總蒸發(fā)量為1 440t/h，超發(fā)狀態(tài)下鍋爐總產(chǎn)汽可達1 585t/h，此時將CC50 機組停運，開啟對應(yīng)的各等級減溫減壓器，基本能保證80%的對外供熱能力，需要部分化工裝置適當減負荷。一般故障停爐有一定的時間過程，化工裝置也有時間安排生產(chǎn)調(diào)度，所以發(fā)生此種事故工況也能保證安全生產(chǎn)。

項目正常運行時5 臺鍋爐在運行，1 臺在檢修備用，此時發(fā)生工況四（催化裝置故障再開車工況），動力站CC50機組緊急甩全部負荷，外供蒸汽通過剩余汽輪機組和減溫減壓器來滿足需求，此時需要鍋爐產(chǎn)出的超高壓蒸汽量為2 486t/h，此時5 臺鍋爐負荷率約為103.5%。可見正常運行時，如遇到催化裝置故障之后再開車，5 臺鍋爐運行能夠保證可靠供汽。如果情況更糟，同時又有1 臺鍋爐發(fā)生故障需要停爐，此時4 臺鍋爐運行，鍋爐總產(chǎn)汽量為2 110t/h（鍋爐超發(fā)），經(jīng)蒸汽平衡計算，能提供約85%工況四的蒸汽量，需要部分化工裝置適當減負荷，一般故障停爐有一定的時間過程，化工裝置也有時間安排生產(chǎn)調(diào)度，所以發(fā)生此種疊加事故工況時，也能確保安全生產(chǎn)。

為了保證供熱安全可靠，在各級蒸汽管網(wǎng)配置了數(shù)量眾多的減溫減壓裝置，無論在哪個運行工況，只要汽輪發(fā)電機組故障跳機，相應(yīng)的減溫減壓裝置就會自動開啟，確保蒸汽管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，因此汽輪機的故障停機，不會影響供熱的安全性。

5 結(jié)束語

對煉化項目配套動力站供熱可靠性的考察，需從靜態(tài)和動態(tài)響應(yīng)兩方面進行，即機爐配置的合理性和發(fā)生事故工況時，及時調(diào)節(jié)應(yīng)對蒸汽波動。只有機組具備較高的供熱可靠性和靈活性，才能保證項目在各種工況下均能安全平穩(wěn)運行。

Discussion on Heating Reliability of Large-scale Petrochemical Project Matching Power Station

Guo Xiao-dan

TQ051.5

A

1003–6490（2017）09–0167–02

2017–07–07

郭小丹（1985—12），女，新疆烏魯木齊人，工程師，主要從事熱電廠設(shè)計工作。