炼油厂锅炉给水系统的优化与节能.pdf

过程控制实施 技术 石 油 化 工 自 动 化 ，2 0 0 9 ，5： 7 9 AUT0M AT1 0N I N PETRo CHEM I CAL I NDU S TRY 炼油厂锅炉给水系统的优化与节能 李 岚 ( 中国石油大学 ( 华东) 石 大科技集 团 ， 山东 东营2 5 7 O 6 2 ) 摘要： 介绍了炼油厂锅炉给水系统的概况及工艺流程， 对锅炉给水系统存在的系统换热流程设计不合理、 软化水低温热 利用不足和除氧设备除氧效果差、 蒸汽浪费严 重等问题进行 了较深入 的分析和研究 ， 并根据 以上问题分别给出了详细的锅炉给 水系统流程优化和除氧节能改造 的技术 方案 ， 对整个 系统进行 了实际现场实施 ， 得出 了详尽的实验数据 。数据分析表明上述技 术方案取得了较好的生产 效果和经济效益 ， 验证分析 和解决 问题 的正确性和有效性 。 关键 词 ： 锅炉给水； 流程优化； 化学除氧 中图分类 号： X 7 4 0 。 3 文 献标 志码 ： B 文章编号 ：1 0 0 7 7 3 2 4 ( 2 0 0 9 ) 0 5 0 0 7 9 0 3 1 引 言 石大 科 技 集 团 是 教 育 部 直 属 2 1 1重 点 大 学 中 国石 油 大 学 ( 华 东 ) 重 要 的教 学 、 科研 和实验基地 。 目前公 司拥 有 1 2 5 Mt a常减 压 减 黏 氧 化 沥 青 联 合 装 置 、 2 5 0 k t a 常 减 压 减 黏 联 合装置 和2 0 0 k t a 催化裂化 装置 。多年来 ， 该集 团依托学 校 重质 油 国家 重点 实 验 室 、 油 气 加工 新技术教 育部 工 程研 究 中心 、 石油 石 化 新 型装 备与技术 教育 部 工程 研究 中心 ， 对 所 属 炼 油厂 进行 了大 量 的技 术革 新 和改 造 ， 使 得 炼 油 降耗 水平在 同行业 中位居前列 。2 0 0 7年该集 团对锅 炉上给系 统重 新 进行 了流程 优 化 和节 能 改造 ， 经过一年 多 的运行 ， 取 得 了较好 的生 产效 果 和 经济效益 。 2 锅炉 给水 系统概 况 及工 艺流 程 该集团 目前有 4台燃油蒸汽锅炉 ， 锅炉给水为 经过反渗透除盐和钠离子交换系统除去硬度 的软 化水 ， 在动力车 间设 置了 2个 1 0 0 r n 。软化 水罐。 软化水一部分去常减压装置电脱盐装置， 其余部分 去催化装置换热器区低温热 回收 ， 低温热回收后的 软化水返 回动力车间去热力除氧器 ， 软化水除氧后 一 部分作为蒸汽锅炉用水 ， 另一部分去催化装置油 浆蒸气发生器进行换热产汽口 引。锅炉给水系统流 程如 图 1所示。其 中软化水水 量参数为 ：常减压 电脱盐软化水 5 t h ， 去催化装置油浆蒸气发生器 软化水 8 t h ， 冬季锅炉上水量4 0 t h ， 夏季锅炉上 水 量 2 0 t h 。 3 锅 炉给 水 系统存在 的问题 3 1 系统 换热 流程不 合 理 a ) 去催化装置换热 的软化水取热后 ， 部分返 回到动力车间软化水罐 ， 水罐容量小 ， 软化水循环 取热， 出水 温度逐 步升高 ， 造成 催化 装置 生产波 动 ， 影 响安 全生 产 。 b )去催化换热 器换 2 0 2 ， 2 0 3 ， 3 0 6的软 化水 量不足 ， 特别 是 在夏 季 ， 不 能满 足生 产需 要 。软 化水在去催化 装置 之前 ， 约 5 t h的水 量去 常减 压电脱盐装置 ， 在经催 化冷却 器 L 2 0 5 ， 2 0 6后 ， 又 有一部分水返回到软化水 回水管线 ， 致使后 路软 化水量小 ， 流速低 ， 对换 热 器 H2 0 2 ， H2 0 3 ， H3 0 6 达不到冷却效果 。为了保证 催化装 置正常操作 ， 冬 季 软 化 水 通 过 冷 却 器 L 2 0 5 ， L 2 0 6和 换 热 器 H3 0 6 ， H2 0 2 。夏 季 软 化 水 只 通 过 L 2 0 5 ， L 2 0 6换 热器 ； 催化车间备用 了软化水和循 环水两套冷却 系统 ， 在 软 化 水 量 不 足 的 情 况 下 ， 启 动 循 环 水 冷却 。 3 2 取热 不够 造成 热量 浪 费 2 0 0 6年夏季软化水 回水温度平均 2 7 ， 冬季 回水温度平均 3 8， 催化装置还有催化顶循油换 热器 H2 0 7和稳定汽油冷却器 L 3 0 4采用循环水换 热 ， 大 量 的低 温 热不 能取 出 ， 能 量浪 费 。 3 3 除氧 设备 除氧效 果 差造成 蒸 汽浪 费 锅炉给水除氧采用传统的热力除氧技术 ， 热力 学除氧器 自 1 9 9 3年投用至今设备 已经严重老化 ， 与现有装置不配套 ， 除氧效果差 ， 除氧所用 的蒸汽 量约为产汽量 的 1 5 。由于锅炉为燃油锅炉 ， 采 用热力除氧 ， 每年耗汽量约 3 0 k t ， 近年来 ， 随着油 品价格的攀升， 蒸 汽成本非常高 ， 对该公 司造成了 极大的浪费。 收稿 日期 ： 2 0 0 9 一 O 4 2 8 。 作者 简介：李岚( 1 9 6 9 一) ， 女 ， 山东东营人 ， 工作于中国石油 大学( 华 东) 石大科技集 团， 任 工程师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工 自动化 除 氧水去锅 炉 除氧 水去化工 除氧水去催化 去汽包 L D 】 5 O 动 力P1 0 1 回 软 化 水 罐 流 量表 P1 0 6 1 2 P1 0 7 1 2 回 软 化水去北 蒸馏 DN、 软 化 水 去 硫 化 。外 甩 来 H 令 凝 盔 一油 DN8 0】l D8 O _ JL 2 0 6 冷凝水 排水 D2 0 图 1 锅 炉给 水 系统 流程 4 锅 炉 给水 系统优 化 改造 4 1 优化 软化 水 工艺流 程 。 调整换热器换 热顺序 。将 去常减压 电脱盐软 化水改在催化换热之后 ， 去催化低温热 回收的软化 水量可以增大 5 t h ； 冷却器 L 2 0 5 换热介质为外甩 锅 炉上水 ： 回 4 0 顶循油自 H 2 0 7 来 l 顶循油返塔 稳汽 来 H3 06 D 1 O 0 D N I O 薪 去 l 3 o 4 Dl O Ol r J DN1 O O _ jH2 0 2 油浆 ， 冷却器 L 2 0 6换热介 质 为脱硫 重沸 器冷 凝 水， 考虑到这 2台冷却器换热介质温度高 ， 而且冷 却效果对生产装置没有什么大 的影响 ， 将 L 2 0 5和 L 2 0 6串联在催化 回水管路 的最末端 ， 以保证 去催 化及其他换热器的水量和温度 ， 如图 2所示 。 除氧水去化工 除 鲨 Y 3 Pl 0 1 N 00 T D l 凹 I 鍪 软化水 去蒸馏 催 化软化水 回水 流量表E z 鲫 D P1 0 61 2 Pl 0 71 2 N8 0 、 甩 L2 0 6 , _ c DJv8 0 O 4 冷 水来一 0 司+ DN80、 冷凝水： D 2O DN4 0 + DN 0 曲桨回 软 化 水 去 催 化 顶循油来L 竺 l油 返 塔 一 。 1 L DN8 0 DN1 O 0 、l l DNl O0 L2 0 6轻柴去L 7 O 1 _ J H 2 0 2 图 2 改造后 工 艺流程 4 2 改 变换 热途 径 稳定汽油冷却 器 L 3 0 4由循环水改 为软化水 换热 ， 顶循 油换 热 器 H2 O 7由循 环 水 换热 改 为 软化 水换热； 经计算 ， H2 0 7多回收的催化低温热 5 4 0 1 0 。 k c a l h ( ( 1 k c a l h =4 1 8 6 1 J ) k g ) ， L 3 0 4多 回 收 的催 化低 温热 1 9 8 1 0 。 k c a l h 。 去 汽包 4 3 催化换热器进行热量核算 针对冬、 夏季软化水量变化 ， 制定两套工艺流 程方案。其运行原则是在保证催化生产正常下 ， 尽 可能多的回收催化低温热。冬季方案软化水通过 H3 0 6 ，L 3 0 4 ，H2 0 2 ，H2 0 7 ，L 2 0 5 ，L 2 0 6 ； 夏 季 方 案软化水通过 H3 0 6 ，H2 0 7 ， L 2 0 5 ， L 2 0 6 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 李岚 炼油厂锅炉给水系统的优化与节能 4 4锅 炉上 水 除氧方 式 改造为 化学 除氧 把原热力除氧器作为软化水缓冲罐 ， 在锅炉上 水泵 ( P 2 0 1 ) 入 口加化 学除氧缓蚀 剂 ( Hy d r o X锅 炉水调节剂) ， 软化水 自催化换 热后 ， 进行 化学除 氧 ， 一部分作为除氧水去油浆蒸气发生器 ， 另一部 分去锅炉。Hy d r o X锅炉水调节剂 是由海德罗奥 国际有限公司生产 的一种用于锅炉水调节 的复合 型药剂 ， 同时也是一种 锅炉水调节的工艺方法 ， 具 有防腐 、 阻垢 、 溶垢作用 ， 可 以达到除氧水标准， 直 接进锅炉 ， 使锅炉腐蚀速率低于 0 0 7 mm a 。 5改造效 果及 效益 该项 改造 于 2 0 0 7年 9 1 2月 完 成 ， 投 入 生 产 后 ， 整套锅炉上水系统运行平稳 ， 冬 、 夏季根据工艺 要求采用不同 的流程 ， 取得 了较好 的效果 和经 济 效益 。 5 1 换热 流程 优化 效果 流程优化后 ， 解决了软化水系统时开时停 的问 题 ， 2 0 0 7年， 冬季催化软化水 回水温度达到 4 6， 夏季催化软化水 回水温度达到 3 9， 与 2 0 0 5年相 比， 冬季软化水多回收热量 4 2 4 1 0 。k c a l h ， 夏季 软化水多回收热 量 3 9 6 1 0 。k c a l h ， 全 年按开工 8 0 0 0 h 计 ， 共计 回收热 量约 3 2 81 0 。k c a l 。按 1 k g 渣 油 燃 烧 放 出 1 1 0 k c a l 热 量 、 渣 油 价 格 4 0 0 0 元 t 计算 ， 全年节约费用 1 3 0多万元。 5 2 化 学 除氧 改造效 果 加入 Hy d r o X锅 炉水 调 节 剂 后 ， 锅 炉 汽 包 的 腐蚀现象不明显 ， 且没有明显的结垢现象 ， 上汽包 内原有水垢脱 落较 明显 ， 腐蚀 速率不 高。通过加 剂 ， 大大减少了该厂的蒸汽消耗量 ， 尤其是在冬季 蒸汽用量紧张的情况下 ， 这一点尤为显著 。根据该 厂水 质 ， 锅 炉 水 调 节剂 加 入 量 质量 分 数 为 2 1 0 3 1 0 ， 按该剂 的单 价4 5 万 元 t 计 算 ， 处理 1 t 锅炉给水 ， 需要投入 的药剂费用为 1元左 右 ， 按 锅 炉 上 水 量 全 年 平 均 3 0 t h ， 开 工 8 0 0 0 h 计 ， 每年 的药剂 费用为 2 4万元。该厂热力 除氧效 果 差 ， 除氧 所用 的蒸 汽量 约 为 产 汽量 的 1 5 9 6 ， 热 力 除氧器运行 时， 排 汽量控 制在 总进汽量 的 5 1 0 _ 1 ， 因 目前该厂热力除氧器运行情况不好 ， 实 际排汽量在上限范围。按锅炉全年平均锅炉上水 量 3 0 t h计算 ， 锅炉排污 l O ， 全年蒸汽损失量为 3 2 4 0 t 。2 0 0 7年， 全厂蒸 汽成本测算为 2 5 5元 t ， 则全年热力除氧消耗蒸汽损失的费用 8 2 6万元 ， 每年通过施用药剂除氧可节约费用约 6 0万元 。 6 结 束语 锅 炉给 水系 统 的优化 及节 能 改造 ， 可 以解 决 给 水系统对催化 装置带来 的安 全问题 ， 降低生产成 本 ， 能够取得可观的经济效益。但从 目前数据分析 来看 ， 改造后软化水 回水温度还不够理想 ， 同时炼 油装置还存在着夏季低温热过剩的情况 。如何提 高软化水 回水温度 ， 充分利用装置过 剩的低温热 ， 降低生产成本 ， 是下一步的工作 E l 标 。 参考文献 ： 1 于萍 锅 炉水处理实用技术E M3 北京 ：地震出版社 ， 2 0 0 2 2马嵩山 炼油 厂余热锅炉给水泵故障分析E J 水泵 技术 ，2 0 0 1 ， ( 5 )：3 73 9 3 I RVI N J C 炼油厂 锅炉给水 系统E J 3 水处 理信息 报导 ，2 0 0 1 ， ( 6 ) ：4 24 2 4 王新元 ， 李桂平 催 化装置 低温热 的 回收利用 J 化工 技术 与 开发 ， 2 0 0 8 ， 3 7 ( 1 2 ) ：4 7 4 8 5 吕亮功 低温热 利用节 能改 造 J 炼油 技术 与工 程 ，2 0 0 4 ， 1 9 ( 9) ：6 06 2 6 廖家祺 炼油厂低温 热 回收利用 的途径 与技术 E J 炼 油设计 ， 2 0 0 2， 3 0( 9 )：6 0 6 2 7 樊志 明 炼 油厂 低温 余热 节 能 的优化 J 节能 ，2 0 0 2 ， ( 1 9 ) ： 4 34 6 8李 永生 催化 裂 化装 置低 温热 回收技 术应 用 口 河 南 化工 ， 2 0 0 7 2 4( 9 )3 84 O ( 上接 第 7 5页) 质、 C O， C O 。等分析 ， 采用两 阀两柱气相色谱法分 析丙烯中烃类 、 C O、 C O 。 杂质， 一次进样完成分析 ， 分析时间短、 分析结果准确。 b )节省了 1台色谱仪 ， 节约了投资 。 c )A1 O 。 P L O T毛细柱 、 Re s i n填充柱分析丙 烯 的稳 定性 及方 法 的重复 性 均较为 理 想 。 d ) 该方法已被应用在兰州石化 6 0 0 k t a乙烯 装置来考察聚合级丙烯中杂质含量的测定 。 参考文献 ： 1 大学化学系 仪器分析 组 仪器分析I N 北京 ：人民教 育出版 社 ， 1 9 7 8 2 卢 佩 章 ， 戴 朝政 色 谱 理 论 基 础 M1 北 京 ：科 学 出版 社 ， 19 8 9 3 中国科学院大连化学物理研究所 气相色谱法E M 北京 ：科学 出版社 ， 1 9 7 3 4 梁汉 昌 气相色谱在气体分析中的应 用 M 北京 ： 化学 工业 出 版社 ， 2 0 0 7 5 庞增义 ， 李洪盛气相色谱仪及其应用 E M3 昆 明 ：云南科 技出 版社 ， 1 9 8 9 6 孙传经 毛细管色谱法 M 北京 ：化学工业出版社 ， 1 9 9 1 7 吉林 化学工业公司研 究院 气相色谱实用手册 E M3 北京 ：化学 工业出版社 ， 1 9 8 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m