炼油厂给水除氧设备的节能降耗工艺设计.pdf

炼 油 与 化 工 RE F N I NG A ND C HE MI C AL I N D Us T R Y 第 2 4 卷 炼油厂给水除氧设备的节能降耗工艺设计 王景灏， 李研 ， 缑清鸽 ( 中国石油工程建设公 司华东设计分公司 ， 山东 青岛 2 6 6 0 7 1 ) 摘要 ： 为降低炼油厂除氧器的蒸汽消耗量、 提高热能利用率， 提出了炼油厂给水除氧的新工艺流程 和设计方案。并应用计算机编程降低了该方案的计算难度。应用结果表明， 该工艺设计方案和计 算方法显著降低了除氧蒸汽的消耗量， 经济效益可观。 关键词： 炼油厂； 给水除氧； 蒸汽消耗量； 降耗 中图分类号： T E 9 7 4 9 文献标识码： B 文章编号： 1 6 7 1 4 9 6 2 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 2 0 0 2 氧腐蚀易对汽包 、 蒸汽发生器和换热器等设 备造成严重危害 ， 影响安全生产 ， 因此 给水除氧系 统的设计对整个炼油厂 的设备 防腐蚀具有重要 的 意义。G B 1 5 7 6 2 0 0 1 ( 业锅炉水质标准 规定， 对于蒸汽锅炉 ， 当额定蒸发量大于或等于 6 t h时 应除氧。在炼油厂中， 动力站和设有余热锅炉或 产汽量较大的装置( 如催化 、 制氢等 ) 常在装 置内 自设除氧器 ， 将系统管网来的除盐水经除氧后送 至各产汽点使用。 1除氧设备 炼油厂的工艺设计 中， 产汽一般为中压蒸汽 ， 常采用大气式热力除氧器 ， 它具有 3 个优点。 ( 1 ) 不仅能除氧， 而且能除去二氧化碳和氮 气 ； ( 2 ) 除氧效果稳定可靠， 易于控制 ， 管理方便 ； ( 3 ) 除氧水中不增加含盐量， 也不增加其他气体的 溶解量 。 但是 ， 这种除氧器也有消耗蒸 汽过多的弱 点。除氧用的主蒸汽为 1 0 MP a 低压过热蒸汽 ， 由 于工艺装置 的大量需求 ， 在炼油 厂公 用工程 中一 直处于供不应求的状态 ， 有些 工况甚 至不得不用 高 品位 的 3 5 MP a中压蒸 汽 减 温减 压来 满 足要 求 。在 国家极度重视降低能耗 的大环境下 ， 如何 能够尽量 回收利用其他一切可利用的热量 ， 节约 除氧器 1 0 MP a 蒸汽的消耗 ， 成为热工设计的重要 内容。 2工艺流程 2 1常规流程 常规的给水除氧流程见图 l 。 图 1 中， 除盐水 白化水站经系统管网来， 作为 除氧器的补水； 同时还有一部分凝结水也作为补 水进入除氧器。主蒸汽 、 连排闪蒸蒸汽提供热量 ， 除 氧 水 图1 常规的给水除氧流程 经除氧后生成的1 0 4 cI = 除氧水外供。 该给水除氧流程常作为炼油厂产汽系统 的常 规设计方案 ， 经实际工程检验 ， 基本满足给水除氧 的要求， 流程成熟可靠b 。但是， 随着节能要求的 提高 ， 加上必须保证给水除氧质量 ， 这种常规设计 逐渐表现出了一些不足之处 。 ( 1 )白化水站来 的除盐水温度一般在 2 5左 右 ， 温度较低 ， 直接作为除氧器补水 ， 必然需要较 多蒸汽进行加热 ， 这样导致消耗 的 1 0 MP a 主蒸汽 的量较多； ( 2 ) 根据炼油工艺的需要 ， 凝结水进入除氧器 之前常与工艺物料进行换热 ， 在某些项 目中凝结 水的温度偏高， 这样就可能导致凝结水中含汽， 如 果直接作为除氧器补水 ， 可能会产生 自沸腾现象 ， 导致除氧效果受到一定的影响。 同时， 在炼油工艺 中， 某些工艺物料必须经换 热来降温以满足工艺要求， 若在除盐水进入除氧 器之前先与其进行一级换热， 这样既能提高除盐 水进水温度， 降低主蒸汽消耗量， 又能在后面的二 级换热中降低凝结水温度， 以避免凝结水含汽和 产生除氧器 自沸腾现象 。 2 2新设计流程 近年来 ， 国内外最新 的工程项 目表明 ， 通过合 理设计和适 当的设备选型 ， 这种除盐水预热 的流 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 第2 期 王景灏 ， 等炼油厂给水除氧设备的节能降耗工艺设计 2 1 程是可行的。同时， 考虑炼油厂低压蒸汽常有富 余的情况 ， 可将除氧器附近其他低品位蒸汽送入 除氧器作为加热蒸汽。新设计方案 的流程见图2 。 除 氧水 汽 图2 新设计 方案给水除氧流程 3计算方法 新设计方案的整体思路 比较简 明。实际设计 过 程 中， 除盐水换 热器 的热 负荷 是 由工艺物料的 温降要求决定的， 这部分由炼油工艺专业负责。 受 工艺的特殊性和复杂性等影响 ， 工艺物料的最 佳 温降往往需要 经过很多次调整 ， 这就导致除盐 水换热器的热负荷是个变量， 除盐水换热器热负 荷 的变化影响除盐水进水温度 ， 除盐水进水温度 又会影响主蒸汽流量； 因为外供除氧水的量在产 汽量确定后保持不变， 若认为闪蒸蒸汽和其它蒸 汽 的流量 不变 ， 主蒸 汽流量 的变化会带 来除盐水 进水 流量的变化 ， 影 响除盐水进水 温度 。涉及 到 迭代计算过程， 设计人员需要进行循环计算b 。 在常规除氧器设计计算中， 涉及到全部补水、 除氧水和所有加热蒸汽的焓值 ， 都需要通过查水 和水蒸汽图表确定， 工作量较大； 一旦除盐水换热 器热负荷变化， 除氧器计算就需要重新进行 ， 这样 带来了很大的计算工作量。 因此考虑用计算机编写 1 个计算程序 ， 能够根 据 除盐水换热器热负荷 ， 自动计算各焓值 ， 自动完 成复杂的迭代计算， 并具备输出计算结果功能 。 设计的程序主界面见图3 。 该计算程序， 除盐水换热器出水温度与除盐 水 流 量 、 主蒸 汽 流 量 等 严 格 对 应 ， 误 差 控 制 在 0 0 0 1 o C， 精确 度 高 ； 另 外 ， 焓 值 的计 算 基 于 I A P WS I F 9 7 标准 ， 相对于传统的人工查表 ， 使用 程序自动计算保证了数据的准确性。 程序中输人参数一栏是由设计人员输入 ， 之 后按“ 计算 重新计算” 可 自动输出如除盐水流量、 除盐水换热器出水温度 、 主蒸汽流量和乏汽排出 量等除氧器设计参数 ， 并显示各计算中所用的各 图3 除氧器计算程序主界面 焓值以供审核 。 4结束语 在某炼油厂催化裂解装置余热锅炉单元的设 计工作中， 要求外供8 3 t ， h 除氧水 ， 在除盐水进除 氧器前增加了 1 台热负荷 2 8 7 0 k w换热器后 ， 除盐 水进 除氧器温度 提高到5 7， 此时主蒸 汽消耗量 为 5 5 。同样条件下 ， 若采用常规设计形式 ， 主 蒸汽 的消耗量将达 到 9 t ， h 。装置年生产时数按 8 4 0 0 h 计 ， 每 a 将节省 1 0 MP a 蒸汽 2 9 4 0 0 t 。 该设计方案可以有效回收工艺物料中的多余 热量 ， 切实降低了1 0 M P a 除氧主蒸汽的消耗量， 具有较好的节能效果 ， 经济效益和社会效益显著。 参 考文献 ： 1 国家标准化管理委员会 工业锅炉水质标准G B 1 5 7 6 -2 0 0 1 s 北京 ： 中国标准出版社， 2 0 0 1 ： 3 - 5 2 洪向道 锅炉房实用设计手册 M 北京： 机械工业出版社， 2 0 01 ： 4 1 4 3 3 张林华 ， 崔永章， 曲云霞， 等 一种新型锅炉给水除氧器的 研究 J 热能动力工程， 2 0 0 3 ( 9 ) ： 4 9 3 4 9 6 4 张泉根 燃油燃气锅炉房设计手册 D 北京： 机械工业出版社， 2 01 3 【 5 中国电力企业联合会 工业用水软化除盐设计规范 G B T 5 0 1 0 9 2 0 0 6 S 北京： 中国计划出版社， 2 0 0 6 ： 1 3 1 5 6 J a m e s F o x 1 V i s u a l B a s i c 2 0 1 0 入门经典 M 北京： 人民邮电出 版社 ， 2 0 1 1 ： 1 4 1 6 7 中国机械工业联合会 锅炉房设计规范G B 5 0 0 4 1 2 0 0 8 S 北京： 中国计划 出版社 ， 2 0 0 8 ： 1 1 - 1 2 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 0 1 6 作者简介： 王景灏， 男， 工程师， 工学硕士， 2 0 1 0 年毕业于南京工业大 学热能动力专业， 现从事炼油厂热能工艺设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m