張標

（中海石油建滔化工有限公司，海南 東方 572600）

中海石油建滔化工有限公司甲醇二期是Davy日產(chǎn)2500t甲醇裝置，自建成以來一直圍繞節(jié)能降耗進行深入研究，隨著天然氣和煤炭等能源的減少以及價格的大幅提高，裝置的生產(chǎn)成本也相應(yīng)的増加，特別是由鍋爐產(chǎn)生的蒸汽成本也相應(yīng)的增加，因此在裝置的實際生產(chǎn)中控制蒸汽的消耗量可以說是控制成本的重中之重，而在蒸汽系統(tǒng)中中壓蒸汽的消耗也是整個甲醇裝置消耗的關(guān)鍵控制點。通過分析整個中壓蒸汽系統(tǒng)的用戶使用情況，最終降低了中壓蒸汽的消耗，大大提高了經(jīng)濟效益。

1 蒸汽系統(tǒng)概述

蒸汽系統(tǒng)由高壓蒸汽系統(tǒng)，中壓蒸汽系統(tǒng)以及低壓過熱和低壓飽和蒸汽系統(tǒng)組成。其中高壓汽包蒸汽經(jīng)過熱器E301/1/2(11.1MPa、510℃、204.47t/h）送入高壓蒸汽總管用于驅(qū)動合成氣／循環(huán)氣壓縮機的抽氣／凝氣透平J511。抽出中壓蒸汽送到中壓蒸汽總管為轉(zhuǎn)化爐和中壓蒸汽透平提供蒸汽。余下蒸汽在0.019MPa(A)的背壓下經(jīng)表冷器E141冷凝。表冷器產(chǎn)生的透平冷凝液由透平冷凝液泵J443A/B泵送到界外脫鹽水裝置。中壓蒸汽用戶主要有2個作用：第一，作為驅(qū)動中壓蒸汽透平的動力蒸汽。第二，作為反應(yīng)物料進入轉(zhuǎn)化爐和天然氣一起在催化劑的作用下生成合成氣的原料。其中中壓蒸汽驅(qū)動透平后進入過熱低壓蒸汽總管，中壓蒸汽驅(qū)動的透平有：高、中壓鍋爐給水（HP&MP BFW）泵透平J541A/B和J542A、鼓風(fēng)機透平J501、引風(fēng)機透平J502、循環(huán)水透平J561以及潤滑油透平。合成氣壓縮機／循環(huán)機透平抽出的中壓蒸汽進入中壓蒸汽總管，輔助鍋爐F341的中壓蒸汽和界外引入的華能電廠蒸汽作為補充，保持中壓蒸汽總管的壓力穩(wěn)定。高壓蒸汽總管的壓力可通過減壓到中壓蒸汽總管來調(diào)節(jié)，高壓鍋爐給水調(diào)節(jié)進入中壓蒸汽總管的蒸汽溫度。用中壓鍋爐給水調(diào)節(jié)透平排出的低壓過熱蒸汽溫度，通過過熱低壓蒸汽總管送入飽和低壓蒸汽總管。飽和低壓蒸汽主要為精餾塔蒸汽再沸器E134A/B補充精餾再沸器的熱量。少部分低壓蒸汽用于脫氧槽D441熱力除氧。中壓蒸汽總管直接減壓到低壓過熱蒸汽總管，補充低壓蒸汽。

2 中壓蒸汽用戶及消耗量

通過對甲醇二期高中低壓蒸汽管網(wǎng)的分析不難發(fā)現(xiàn)裝置中壓蒸汽管網(wǎng)的壓力除了合成氣壓縮機透平J511中壓抽出外，主要通過界外提供的華能電廠蒸汽與輔助鍋爐蒸汽進行維持，而在同等工況下，所需華能蒸汽與輔助鍋爐的總量波動較大，通過認真分析中壓蒸汽的各個用戶，經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整，是可以達到節(jié)約蒸汽降低能耗的目標。通過查閱歷史記錄，對2022年4～5月各中壓蒸汽系統(tǒng)各個用戶及其蒸汽消耗情況進行統(tǒng)計，具體如表1所示。

表1

3 影響蒸汽消耗的原因分析

3.1 轉(zhuǎn)化爐氧含量

轉(zhuǎn)化爐氧量高，NOX排放增加，環(huán)保性能降低，排煙溫度升高，同時鼓引風(fēng)機透平蒸汽消耗增加，經(jīng)濟性降低。氧量低，會降低爐溫，燃燒不夠充分，浪費燃料，但是相對應(yīng)的鼓引風(fēng)機透平的蒸汽消耗也越少。

3.2 鍋爐給水泵出口壓力

鍋爐給水泵出口壓力高低決定了驅(qū)動蒸汽透平蒸汽消耗的多少，出口壓力越高消耗的中壓蒸汽就越多，反之，出口壓力越低，蒸汽透平的蒸汽消耗就低。

3.3 透平潤滑油壓力

潤滑油壓力越高，蒸汽透平的耗汽量就越高，反之，潤滑油壓力越低，蒸汽消耗量越低。

3.4 環(huán)境溫度

環(huán)境溫度的變化直接影響換熱器的冷卻效果，環(huán)境溫度越高，換熱器出口溫度也相應(yīng)提高，這時所需的冷卻循環(huán)水量也就越大，循環(huán)水量大驅(qū)動蒸汽透平的轉(zhuǎn)速就越高，蒸汽消耗就越高，反之，環(huán)境溫度越低循環(huán)水透平所需蒸汽消耗量就越低。

3.5 轉(zhuǎn)化爐水碳比

在正常生產(chǎn)中控制好水碳比是轉(zhuǎn)化單元操作的關(guān)鍵，對于轉(zhuǎn)化反應(yīng)來說，水碳比升高的好處有以下幾點：第一，可以防止轉(zhuǎn)化催化劑結(jié)碳；第二，可以降低轉(zhuǎn)化氣中的甲烷平衡濃度；但是水碳比過大時，不僅浪費蒸汽，還增加了轉(zhuǎn)化爐的熱負荷，同時裝置的能耗將大幅上升。水碳比過低蒸汽量耗量越小，但是容易造成催化劑積碳使催化劑失活，甚至造成安全事故。所以在實際操作中一般根據(jù)轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量和實際的反應(yīng)情況來調(diào)節(jié)水碳比，一般控制在2.6～3.0左右。

3.6 蒸汽放空內(nèi)漏

甲醇裝置在長期的運行中，由于蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)壓力的波動經(jīng)常引起蒸汽放空處于或開或關(guān)的狀態(tài)，隨著時間的推移蒸汽放空就會完成出現(xiàn)內(nèi)漏的情況，而且蒸汽漏量越大，其消耗越大。

3.7 疏水器內(nèi)漏

整個高中低壓蒸汽管網(wǎng)中有大量的疏水器，從平時的使用過程來看，疏水器經(jīng)常會出現(xiàn)漏氣的情況，一旦漏氣蒸汽耗量就會出現(xiàn)相應(yīng)的增加，疏水器漏的越多蒸汽消耗也越大。

4 改進措施

通過對上述影響因素分析進行針對性調(diào)整。

（1）根據(jù)轉(zhuǎn)化爐設(shè)計氧含量控制范圍要求，其控制范圍在1.0～2.0都可以滿足轉(zhuǎn)化爐的正常運行，通過查數(shù)據(jù)得出，轉(zhuǎn)化爐大部分實際操作的氧含量控制在1.3～1.4之間，在保證鍋爐經(jīng)濟性走安全的情況下，將氧含量操作控制在1.0～1.2之間，這時鼓引風(fēng)機的蒸汽消耗量將大幅減小，不僅如此蒸汽透平及風(fēng)機的振動也相應(yīng)的減小。

（2）高壓鍋爐給水泵目前出口壓力是12.5MPa，在滿足上水量的要求下，將壓力降至12.2MPa，這時給水透平J541A/B的轉(zhuǎn)速可以相應(yīng)的降低。同理，中壓給水泵的出口壓力由5.1MPa降至5.0MPa相應(yīng)的中壓給水透平J542A的轉(zhuǎn)速也可以適當(dāng)降低，同時蒸汽消耗量也同時降低。

（3）根據(jù)環(huán)境溫度（比如四季氣溫不同）來調(diào)整循環(huán)水量，同樣負荷下不需要那么大的循環(huán)水量，以E122為例，當(dāng)氣溫降低時同樣要維持D321的出口溫度38℃，那么就需要關(guān)小E122的回水。經(jīng)過調(diào)整循環(huán)水透平的轉(zhuǎn)速降低，蒸汽消耗量也隨之降低。

（4）從安全生產(chǎn)和節(jié)能綜合考慮，在滿足工藝要求的情況下，水碳比可適當(dāng)降低，將預(yù)轉(zhuǎn)化的水碳比由原來的3.0降至2.9，蒸汽使用量也由原來的87.8T/H下降至83.6T/H，這樣不僅對催化劑的使用壽命有所延長，更加降低了中壓蒸汽的消耗。

（5）定期檢測疏水器并及時檢修更換故障疏水器，確保疏水器正常工作從而減少沒必要的蒸汽泄漏。

5 效果比較

中壓蒸汽消耗量調(diào)整前后對比，如表2所示。

表2

通過仔細分析中壓蒸汽各個用戶，在滿足工藝要求的情況下，通過一系列的系統(tǒng)優(yōu)化措施對調(diào)整前后數(shù)據(jù)進行詳細的比對，我們發(fā)現(xiàn)鼓風(fēng)機、引風(fēng)機，鍋爐給水泵，循環(huán)水透平以及中壓蒸汽去預(yù)轉(zhuǎn)化爐是可以省出大量中壓蒸汽的，經(jīng)過計算每小時所能節(jié)約的中壓蒸汽量為5.58T/H，如果按年計算每年可節(jié)約的蒸汽量為5.58×24×365=48880.8（t）。隨著煤炭和天然氣價格的上漲，節(jié)約的蒸汽對降低裝置的運行成本是相當(dāng)可觀的。

6 結(jié)語

本文以節(jié)約蒸汽能耗為研究對象，通過對甲醇裝置蒸汽系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀進行分析，并以2022年4～5月的中壓蒸汽消耗數(shù)據(jù)為例，討論了蒸汽用量過高的影響因素并采取了相應(yīng)的調(diào)整措施，并對調(diào)整前后蒸汽使用量進行數(shù)據(jù)比對發(fā)現(xiàn)采取的措施是可行的。我們將在以后的生產(chǎn)過程中繼續(xù)穩(wěn)定并優(yōu)化操作進一步降低中壓蒸汽的消耗量。