焦化厂蒸汽加热富油代替管式炉加热富油实践.pdf

问题研究问题研究第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）焦化厂蒸汽加热富油代替管式炉加热富油实践刘涛（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司设备管理部，山东济南2271104)【摘要】目前回收车间粗苯工序采用管式炉加热富油常压脱苯工艺，不仅存在安全隐患，还会带来新的环保问题，因此采用焦炉荒煤气显热产生蒸汽，进行蒸汽加热富油配套减压脱苯工艺替代原管式炉加热富油工艺，可有效降低工序能耗，具有良好的经济效益和环保效益。【关键词】富油；蒸汽；管式炉；粗苯；蒸馅Practice of Steam Replacing Tube Furnace forHeating Rich Oil in Coking PlantLiu Tao(Equipment Management Department in Laiwu Branch Company of Shandong Iron&Steel Co.,Ltd.,Jinan 271104,Shandong,China)Abstract At present,tube furnace heating rich oil in atmospheric pressure is adopted in debenzolization process in therecovery workshop,which not only has potential safety hazards,but also brings new environmental protection problems.Therefore,the use of sensible heat of coke-oven raw gas to generate steam for rich oil heating combined with negative pressuredebenzolizaiton process to replace the original tube furnace rich oil heating process can effectively reduce the energyconsumption of the process,and has good economic and environmental benefits.Keywords I rich oil;steam;tube furnace;crude benzene;distillation1前言焦化厂现有6 座顶装焦炉和两个化产回收车间，其中1#、2 焦炉为2 6 0 孔6 m顶装焦炉，5、6焦炉为2 55孔6 m顶装焦炉，7、8 焦炉为2 60孔6 m顶装焦炉，设计年产焦炭350 万t，1#、2、5、6 焦炉生产的荒煤气进人化产回收一车间的一系统和二系统煤气净化系统，粗苯年产量约2.9万t，7、8 焦炉生产的荒煤气进人化产二车间煤气净化系统，粗苯年产量约1.35万t。目前，焦化厂采用管式炉加热富油的脱苯工艺进行脱苯，采用蒸汽作为循环洗油再生及汽提用热源，每生产1t粗苯（18 0）消耗1.0 1.5t蒸汽，并采用常压操作，塔顶压力一般控制在约10 kPa（表压）。2存在的问题（1）管式炉存在影响粗苯工段循环洗油质量和增加洗油消耗的问题。经过长期加热后，炉膛内富油管道会逐渐老化，管壁变薄，使用一定年限后会发生富油泄漏，泄漏在管式炉炉膛内的富油遇明火会发生火灾，造成安全事故。（2）管式炉的焦炉煤气加热系统存在安全隐患问题。管式炉用焦炉煤气作为热源对富油加热，在生产过程中，极易造成管式炉回火，致使管式炉爆炸。管式炉高温加快了洗油变质速度，造成洗油消耗加大。管式炉炉膛内温度在7 0 0 以上，富油长期在此温度下运转，与管壁接触部分富油局部温度偏高，必然使得富油中的不饱和化合物在高温下发生聚合反应的速率加快，循环洗油质量恶化，影响洗苯效果，造成洗油消耗增加。（3）烟气排放不达标。目前焦化厂粗苯管式炉排放烟气中氮氧化物浓度2 0 0 mg/m，二氧化硫浓度2 0 0 mg/m，无法满足山东省2 0 19 年10 月1日起实施的区域性大气污染物综合排放标准排放要求。3新工艺应用的可行性3.1蒸汽富油换热器在粗苯蒸馏工艺运用的可行性利用蒸汽富油换热器替换管式炉加热粗苯蒸馏工艺。管式炉停运，可杜绝管式炉因燃烧焦炉煤气产生的氮氧化物、二氧化硫、粉尘等污染物问题研究第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）的排放不达标风险，彻底消除管式炉运行产生的污染物排放点。本方案采用富油换热器技术，利用1.21.5MPa，2 6 0 2 8 0，约4.7 2 th的过热蒸汽，剩余部分输送至回收一车间用于无管式富油加热和脱苯塔蒸馏热源，经过蒸汽管道输送分别进入富油加热器和再生塔，在富油加热器中蒸汽与富油换热，将110 m/h富油由130 加热到175进人脱苯塔。同时，加热富油的蒸汽变为同压力下的冷凝水经过疏水阀进入闪蒸罐，闪蒸罐闪蒸出的0.3 0.6 MPa蒸汽用于除氧器，剩余的高温疏水通过凝结水泵打人荒煤气上升管换热系统汽包中。蒸汽富油换热技术可完全替代管式炉，消除现有管式炉系统运行隐患，节约煤气，降低洗油消耗，同时蒸汽冷凝水循环利用可降低除盐水消耗。3.2粗苯减压蒸馏技术应用的可行性利用脱苯塔减压（-2 5kPa）工艺技术改造现有常压粗苯回收系统。可降低脱苯消耗的直接蒸汽耗量和降低对蒸汽热量（温度）的较高要求，同时减少了含油污水处理量。经核算，进人脱苯塔的富油温度为17 5 18 5，进人再生塔过热蒸汽温度为2 6 0 2 8 0，消耗蒸汽量与常压工艺比可节约10%2 0%，减压操作可确保洗油渣正常外排量，确保洗油消耗不出现较大波动，同时保证洗苯效果。利用目前粗苯工序的设备材质及工艺，进行适当减压操作，无需对主体设备进行更换，只需要工艺增加真空机组及附属管线，根据实际运行对部分工艺操作指标进行调整，确保粗苯减压工艺操作正常进行。4方案实施4.1工艺流程改造改造后的工艺流程见图1。来自荒煤气余热利用项目产生大于1.6 MPa饱和蒸汽，将富油由130 加热到18 5以上进人脱苯塔；利用荒煤气余热系统产生的过热蒸汽进人脱苯塔再生塔满足脱苯指标要求。加热富油的蒸汽变为冷凝水经过二次加热工艺加热富油，进一步降低冷凝水温度。洗苯来富油油汽换热器不凝气真空泵机组祖茶冷凝器冷却器贫富油低温水换热器至冷鼓风机前煤气管富油换热器400C过热蒸汽脱茶塔再生塔冷凝水回余热回收系统一段贫油粗苯中间槽粗苯回流泵冷却器蒸汽残渣槽产品送油库送油库粗茶产品泵二段贫油冷却器残渣泵热贫油泵贫油送洗茶贫油槽贫油再生循环泵冷贫油泵图1改造后的工艺流程4.2工艺指标（1）脱苯塔的工艺指标：脱苯塔顶部温度：7081；脱苯塔顶部压力：-2 5kPa；脱苯塔底部压力：10 2 0 kPa；富油人脱苯塔温度：大于18 5。（2）再生塔的工艺指标：再生塔顶部温度：180190；再生塔底部温度：19 0 2 0 0；再生塔顶部压力：2 0 30 kPa。4.3富油加热系统改造荒煤气余热利用项目产生的1.6 MPa以上的饱和蒸汽进人富油加热器，在富油加热器中蒸汽与富油换热，富油由130 被加热到18 5以上进入脱苯塔。加热富油的蒸汽变为同压力下的冷凝水经过疏水阀进人闪蒸罐，闪蒸罐闪蒸出的0.6 MPa蒸汽并入附近低压管网，剩余高温疏水通过凝结水泵打人荒煤气上升管换热系统汽包中。富油换热技术完全替代管式炉，消除现有管式炉系统运行隐患，节约煤气，降低洗油消耗，实现化产车间无管式进行脱苯，能源环保综合收益显著。4.4脱苯塔改造粗苯经冷却器冷却后进人真空泵系统，由真空泵控制脱苯塔塔顶减压度（塔顶压力），真空装置排出的气体引至鼓风机前吸煤气管道。采用减压脱苯（-2 5kPa）工艺技术改造现有常压粗苯回收系统，可降低脱苯消耗的直接蒸汽耗量，并减少含油污水处理量，提高粗苯产率，降低洗油消耗。本次改造利用现有脱苯塔和再生塔；更换贫富页下转第问题研究第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）油泵；每套回收系统增加残渣泵2 台、回流泵2 台、真空泵机组2 套；改造现有电气自动化系统。4.5公用及辅助设施改造（1）蒸汽部分：1#、2 焦炉产饱和蒸汽和过热蒸汽、7、8 焦炉产饱和蒸汽和过热蒸汽。（2）新区供老区蒸汽并入老区西线蒸汽管道，增设并网阀门；老区过热蒸汽并入1#、2 焦炉西侧老区东线蒸汽管道，增设并网阀门；新区过热蒸汽并入7、8 焦炉西侧蒸汽管道，增设并网阀门；老区一系统乏汽并人一系统脱苯区域东侧蒸汽管道，增设并网阀门；老区二系统乏汽并入二系统脱苯区域东侧蒸汽管道，增设并网阀门；新区过热蒸汽并人脱苯区域西侧蒸汽管道，增设并网阀门。（3）山下闪蒸罐产生高温冷凝水用凝结水泵打1、2 上升管换热系统汽包中，富余打人7、8上升管换热系统汽包中，人汽包均增设阀门；山上闪蒸罐产生高温冷凝水用凝结水泵打入7、8#上升管换热系统汽包中，人汽包增设阀门。蒸汽管网图见图2。7、8 上升管过热蒸汽7、8 上升管丰XY饱和蒸汽山上粗苯富油并新区管网加热5.2 1t/h山上粗苯5.47t/h乏汽并山上管网直接蒸汽1.5t/h新建蒸汽管网供老区山上脱苯塔粗苯富油加热器直接蒸汽产冷凝水在粗苯山上粗苯区域建泵站直接一富油蒸汽丰并老区西管网回1、2 /7、8 加热器除氧器4山下脱苯乏汽并山下管网直接蒸汽3/h1、2 上升管山下粗1、2 上升管丰+州山上脱苯塔饱和蒸汽苯富油过热蒸汽直接蒸汽加热器冈代表阀门并老区山下粗苯并老区业东管网富油加热饱和蒸汽东管网川代表计量表业12.97t/h图2 蒸汽管网图5应用效果及效益测算5.1新工艺应用效果（1）实现荒煤气余热利用及粗苯蒸汽富油换热器法综合性改造。荒煤气余热利用项目的全面实施，进一步挖掘公司余热利用潜力，降低焦化工序能耗。采用上升管余热回收装置产生蒸汽加热富油，可实现焦炉荒煤气显热有效回收，同时解决了加热富油所需蒸汽。（2）焦炉荒煤气余热利用产生的蒸汽作为粗苯工序改造的蒸汽来源，不消耗公司蒸汽管网的高压或低压蒸汽，实现蒸汽自给自足，降低公司蒸汽管网供给压力，缓解公司冬季供暖季蒸汽供应压力，也降低供暖季对粗苯工序的保供压力。（3）粗苯工序取消管式炉工艺，可减少管式炉环保设施脱硫、脱硝项目投资。将炼油石化行业极具节能潜力的减压蒸馏操作，引人到焦化行业中的粗苯蒸馏工序，其技术极具前瞻性，且可操作性强，能够实现对焦化行业粗苯蒸馏领域的技术引领。（4）实施改造后可满足区域性大气污染物综合排放标准排放要求，管式炉排放烟气中氮氧化物浓度可降至10 0 mg/m以下，二氧化硫浓度可降至10 0 mg/m以下。综上所述，上升管余热回收系统产生的2 7 0 的过热蒸汽可以直接作为减压粗苯蒸汽系统的脱苯塔和再生塔的热源，对粗苯蒸馏系统和粗苯产量没有影响。项目实施后技术、经济、环保效益显著，节能量较大、可行性好、回收期短，对整个长期发展有着重要意义。问题研究第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）高了设备点检和维护质量，降低了设备的故障率和设备费用，延长了设备的使用寿命。5.1设备保障能力显著提升（1）设备因点检质量原因引发的事故、故障率大幅度下降。事故故障次数由2 0 18 年的2 9 次（50 h）逐年递减，至2 0 2 1年下降至7 次（8 h），故障率下降8 0%；2 0 19-2 0 2 1年逐年因减少设备故障时间累计创造产量利润2 9 2.9 9 万元。（2）备品、备件和设备维修费大幅度下降。高质量的点检和设备维护保养可以提高设备的使用寿命，减少备件的更换，为炼钢厂节约了备件和维修费用。随着信息化点检模式的应用，点检质量引发的事故逐渐减少，随之维护成本降低。2018年因点检质量造成事故及故障，消耗新品备件费用8 6.3万元，到2 0 2 1年下降至11.2 万元，下降幅度8 7%。三年累计节约7 5.1万元。（3）计划维修准确率提升。计划维修比例上升，计划准确度提高，非计划检修次数下降7 6%，设备可开动率由原9 2%提高至9 6%。5.2点检人员技能水平显著提升为了促进新的点检模式在设备点检中的有效利用，需要加强对点检人员的培训和管理工作，确保点检人员掌握相关的信息手段，做到熟练运用。通过将信息化和点检工作二者有效结合起来，间接为公司创造了经济效益，为持续将信息化点检管理模式落到实际生产中提供了动力。因此，为充分发挥点检人员的技术技能，要注重对点检人员的技能培训，促进点检人员不断提高自身的专业素质和技术水平，将技术水平和管理模式运用上接第3页5.2效益测算按照回收二车间管式炉富油加热消耗蒸汽约5.2 1t/h，除氧器自耗蒸汽约0.7 9 t/h，减压脱苯直接蒸汽消耗蒸汽约1.5t/h，然后将剩余过热蒸汽约5.47 t/h，通过新建蒸汽管网送人回收一车间用于管式炉富油加热。回收一车间管式炉富油加热饱和蒸汽量约12.9 7 t/h，减压脱苯直接蒸汽消耗约3t/h，剩余饱和蒸汽2.31t/h并人化产蒸汽管网。此项目实施后，3座管式炉可节约焦炉煤气30 0 0 m/h。到设备维护中来。近几年，设备点检人员职业技能等级不断提升，目前，全厂设备点检人员职业技能等级中级及以上19 人，占比7 0%，其中，高级工4人，技师3人。5.3全面信息共享全面信息共享为检修决策提供依据。新的点检模式在点检工作中的应用，有效提升了炼钢厂的综合效益，并且实现了对设备状态的信息化、可视化管理，针对点检人员提交的设备运行状态信息，确保在生产过程中，相关管理人员可以根据设备的运行状况，制定切实可行和高效的设备管理和维修方案，从而大幅降低了设备在运行过程中的故障频率，提高了生产效率。6结语朝阳钢铁炼钢厂通过点检管理模式的创新与实际应用，积累了宝贵的管理经验，取得了显著的应用效果，切实提升了炼钢厂设备点检管理水平，提高了设备功能精度，降低了事故率，为炼钢厂高产、稳产夯实了基础。参考文献：1】潘向志.钢管公司智能信息点检平台的开发与应用.包钢科技 J.2019,45（4)：6 3-6 5.2徐跃增，李端明.泵站设备点检管理体系的研究与构建.中国农村水利水电 J】.2 0 14（7)：18 2-18 5.3马变芳.设备点检管理的分析与实施.化学工程与装备 J.2014（2)：2 14-2 15.（2 0 2 3-10-2 7 收稿）6结语目前蒸汽加热富油替代管式炉加热富油工艺成熟可靠、运行稳定。此项目改造后能够满足焦化厂化产区域生产及工艺要求，烟气中NOx含量及S0,含量分别由2 0 0 mg/m降至10 0 mg/m，符合国家环境保护法律法规要求的污染物排放标准，规避环保风险，有效降低能源消耗，同时可消除重点防火区域管式炉重大安全隐患（2 0 2 3-12-2 3收稿）