王德勝，李久龍

(寧波中金石化有限公司，浙江 寧波 315204)

某大型石化企業(yè)主要從事聚酯及精對苯二甲酸的生產(chǎn)，為了完善產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈一體化的重要戰(zhàn)略目標，公司于2015年建成投產(chǎn)一套400萬減壓裝置以及200萬噸芳烴聯(lián)合裝置。其中減壓裝置、加氫裂化、汽油加氫、以及芳烴聯(lián)合裝置均采用加熱爐加熱，加熱爐使用的燃料氣主要來源于煉廠自產(chǎn)干氣、煤制氫裝置解吸氣以及氣柜回收氣，不足部分由裝置自產(chǎn)液化石油氣氣化進行補充。

1 燃料氣系統(tǒng)基本情況

該公司燃料氣系統(tǒng)設(shè)計一根DN400燃料氣總管，產(chǎn)氣及用氣裝置均就近接入或引自該燃料氣總管。同時火炬系統(tǒng)回收的干氣，經(jīng)壓縮機送至干氣凈化裝置，去除雜質(zhì)后，再并入燃料氣系統(tǒng)。正常情況通過調(diào)整液化石油氣的氣化量來控制燃料氣管網(wǎng)的壓力，如果液化石油氣氣化量降至最低時燃料氣系統(tǒng)壓力依然高，則通過泄壓閥將富余燃料氣排放至火炬系統(tǒng)燃燒掉。全廠燃料氣系統(tǒng)工藝流程圖詳見圖1。燃料氣的主要來源為減壓裝置、焦化裝置、加氫裂化裝置、連續(xù)重整裝置、芳烴裝置、氣柜回收、干氣凈化裝置、煤制氫裝置以及液化石油氣氣化器等。各裝置干氣主要組分為甲烷、乙烷、丙烷、氫氣等，氣柜回收氣中含有少量氮氣，具體組成詳見表1。煤制氫解吸氣含有大量的氫氣，因此熱值較低，而重整以及二甲苯產(chǎn)氣由于C3、C4含量較高，熱值較高，兩者熱值差異達12倍。因此不同的干氣比例，對燃料氣熱值的影響十分明顯。

表1 不同來源燃料氣組成Table 1 Composition of fuel gas from different sources

圖1 全廠燃料氣系統(tǒng)工藝流程簡圖Fig.1 Process flow diagram of fuel gas system in the plant

2 燃料氣系統(tǒng)運行問題及分析

2.1 正常工況時的燃料氣系統(tǒng)存在的問題

燃料氣系統(tǒng)的平衡是一種動態(tài)平衡，理想狀態(tài)是裝置自產(chǎn)干氣以及回收的氣柜氣同裝置消耗的燃料氣產(chǎn)耗相當，但實際生產(chǎn)中，燃料氣產(chǎn)耗不平衡的現(xiàn)象時有發(fā)生。某套裝置運行工況異常波動時，該裝置自產(chǎn)干氣的流量及熱值均會隨之大幅波動，不但對附近裝置的燃料氣熱值產(chǎn)生影響，全廠燃料氣管網(wǎng)壓力也會隨之波動，燃料氣富余則需通過壓力控制閥泄放至火炬系統(tǒng)燃燒，燃料氣不足則通過液化石油氣氣化做補充。根據(jù)表1顯示，由于液化石油氣的熱值(25903 kcal/nm3)與煉廠干氣的熱值(10322 kcal/nm3)差異較大，每當燃料氣管網(wǎng)波動時，補入的液化石油氣對燃料氣系統(tǒng)的熱值造成了二次波動，對液化氣補充點下游的間二甲苯裝置影響尤其明顯，極易造成間二甲苯裝置的產(chǎn)品不合格。

同時燃料氣系統(tǒng)受氣溫的影響也很大。夏季氣溫高，裝置自產(chǎn)干氣量增加，同時加熱爐消耗的干氣量降低，就會造成燃料氣系統(tǒng)的富余。富余燃料氣只能通過泄壓至火炬系統(tǒng)燃料掉，造成大量的能源浪費。

2.2 開停工階段的燃料氣系統(tǒng)存在的問題

開停工階段各裝置無干氣產(chǎn)出，燃料氣主要由煤制氫裝置產(chǎn)解吸氣(上游)以及氣化的液化氣(下游)供應(yīng)，燃料氣管網(wǎng)上下游熱值偏差大，上游裝置加熱爐火嘴使用低熱值解吸氣易發(fā)生回火現(xiàn)象，存在安全隱患。解吸氣不得不排放至火炬系統(tǒng)燃燒掉，同時又大量補充液化石油氣做開工燃料。

3 燃料氣系統(tǒng)優(yōu)化措施

根據(jù)燃料氣系統(tǒng)的熱值以及壓力波動存在的問題，經(jīng)過分析及試驗后，對燃料氣系統(tǒng)進行以下技術(shù)改造和優(yōu)化：

(1)調(diào)整液化石油氣氣化器的并網(wǎng)位置，由管網(wǎng)下游位置調(diào)整到最上游處，與凈化干氣進行充分混合之后再送至各裝置，使得燃料氣管網(wǎng)中的燃料氣熱值趨于穩(wěn)定，從而實現(xiàn)裝置的工藝運行穩(wěn)定。

(2)增加煤制氫解吸氣至CFB鍋爐的技改工藝流程，燃料氣富余工況可以通過流量控制將富余燃料氣送至鍋爐燃燒產(chǎn)汽，以平衡夏季過剩的燃料氣[3]，避免了燃料氣放火炬燃燒。開停工階段，通過該流程將煤制氫解吸氣送至鍋爐燃燒產(chǎn)汽，降低解吸氣對裝置加熱爐的影響。

圖2 改造后的全廠燃料氣系統(tǒng)工藝流程簡圖Fig.2 Process flow diagram of fuel gas system of the plant after transformation

(3)全廠建立瓦斯、燃料氣實時監(jiān)控PI系統(tǒng)，實現(xiàn)實時觀察裝置的燃料氣產(chǎn)耗以及氣柜高度的實時數(shù)據(jù)、氣柜變化速度等，以便于調(diào)度人員即使掌控燃料氣系統(tǒng)的運行情況，采取相應(yīng)的調(diào)整措施，下達正確的調(diào)度指定，從管理和操作上進行優(yōu)化，以實現(xiàn)減少排放和降低液化石油氣的消耗[4]。

4 優(yōu)化效果

液化石油氣氣化器調(diào)整到燃料氣系統(tǒng)上游之后，經(jīng)過與自產(chǎn)干氣的充分混合，全廠燃料氣系統(tǒng)熱值趨于穩(wěn)定，各裝置加熱爐用氣流量也趨于穩(wěn)定，燃料氣管網(wǎng)的壓力控制穩(wěn)定控制在(0.45±0.02)MPag，燃料氣壓力高泄壓到火炬的情況也大大減少，每天消耗的液化氣用量能夠維持在最低消耗量約30噸/日；隨著氣化器的調(diào)整，間二甲苯裝置的運行趨于穩(wěn)定。

夏季燃料氣富余，通過投用燃料氣至鍋爐的新增的技改流程，將富余燃料氣用于鍋爐產(chǎn)汽，避免了將燃料氣送至火炬燃燒的浪費現(xiàn)象，節(jié)約了鍋爐用煤量，達到了節(jié)能減排的目的。

5 結(jié) 論

在我國的煉化企業(yè)的發(fā)展中，節(jié)能減排工作是發(fā)展中的必然選擇，我國目前正面臨著嚴峻的能源緊缺問題，節(jié)能降耗是解決這些發(fā)展中矛盾問題的有效方式[5]。企業(yè)通過有效的管理、技術(shù)以及操作措施對燃料氣系統(tǒng)進行了一系列優(yōu)化，降低了液化石油氣的消耗，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟效益。燃料氣系統(tǒng)的優(yōu)化是一項長期工作，只有不斷地深入研究，不斷地優(yōu)化改造，進一步降低液化石油氣的消耗量，降低火炬氣的排放量，才能降低企業(yè)的運行成本，提高企業(yè)的綜合競爭力。