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低温热利用的效益账该怎么算
从锦州石化节能降耗看炼化企业高质量发展新空间
  新闻来源:石油商报 2018-11-07 10:18  
  锦州石化含硫污水低温热项目投用后,岗位员工对热媒水泵进行优化调整。
  锦州石化160万吨延迟焦化装置。

  10月29日8时10分,锦州石化气体分馏车间工艺员李凯仔细观察丙烯塔重沸器现场仪表,查看低温水换热效率变化情况。用低温水替换蒸汽作丙烯塔重沸器热源,这是他每天的“规定动作”。丙烯塔重沸器热源的替换是该公司增效战略中“变脸”战术的一项内容。

  大马拉小车、牛刀杀鸡,低温热亟待回收利用

  8月31日,锦州石化公司供水车间低温热利用项目——800吨/小时低温水单元成功投用。经检测,3台制冷机运行良好,生产出10~20摄氏度的低温冷水,单台制冷机供水流量达到380吨/小时,实现了为蒸馏装置连续稳定提供低温循环水。

  炼油生产过程需要消耗燃料和电力能量,这些能量除小部分转入到产品中外,大部分能量都以冷却水、冷却空气、加热炉排烟等形式排放,低温热量占有相当大的比例。

  以锦州石化公司加氢裂化、焦化、加氢改制3个车间为例:全厂低温热项目实施前,130万吨加氢裂化装置每小时可产生326吨低温热水,除了供装置自用外,还有246吨的余量;由于这部分多余热能无法回收利用,还要消耗额外的电能进行冷却,使装置能耗达33万大卡/吨。

  160万吨延迟焦化装置每小时可产生60~100吨的低温热水,由于无法利用这部分多余的热能,只能投用空冷设施、冷却循环水来消耗掉,造成装置能耗增加。

  280万吨加氢改质装置每小时产生210吨的低温热水,由于无法回收利用,只能通过空冷设施让这部分热能散失掉,造成电耗增加。

  锦州石化公司生产技术处低温热项目负责人介绍,炼厂的低温余热,是指在产品加工后留下的温度低于200摄氏度的烟气或温度低于150摄氏度未利用的高温热水、低压蒸汽及在冷却高温物料过程中所转移的热量。由于这些低温余热的温度相对较低,使得热能的回收利用具有很大的挑战性,但也意味着有非常大的热能潜力。

  温位对口梯级利用,供需矛盾关节打通

  2017年4月,锦州石化针对全厂平面布置、上下游装置物料流向,以及全厂热量过剩装置和热量不足装置之间建立通道,划分为东、西、南3个区域对全厂热流进行规划,统筹利用。

  气分装置是低温热的最大用户,锦州石化将全厂105摄氏度的热源全部供给气分装置。同时优化气分装置低温热流程,将来自三催化装置95摄氏度的低温热媒水先入脱丙烷塔底再沸器换热后与来自二催化、加氢改质装置的低温热混合进入异丁烯塔和丙烯塔再沸器。“梯级利用提高了利用效率,蒸汽单耗明显减少,异丁烯塔和丙烯塔重沸器实现了蒸汽零消耗。”气体分馏车间党支部书记马晓成说。

  锦州石化将装置的低温热源转化为热媒水,作为物料加热、储运系统加热和生活采暖的介质,最大限度回收装置低温热,实现节能、降耗、增效。同时依据“高热高用、低热低用、温位对口、梯级利用”的原则,对热源和热阱进行匹配。

  三催化装置低温热水与装置各单元回流进行换热,温度从55摄氏度升高到107摄氏度,送入公司低温热水管网系统,为气分、MTBE、橡胶和动力装置等提供热源;温度降到60摄氏度以下后重返三催化装置,完成取热—放热过程。目前,三催化装置低温热水外送量达到480吨/小时。

  锦州石化定期开展低温热系统运行评估。低温热项目投用以来,也为锦州石化效益提升做出贡献。今年前9个月,公司轻油收率达到76.18%,盈利26.6亿元。

  系统考量,区域统筹,寻找低温热利用的效益顶点

  9月30日14时,锦州石化公司加氢车间核算员欣喜地发现,低温热系统投用后,循环水总量下降50吨/小时,节约电能74千瓦·时;为公司管网系统提供热能16.1万大卡/小时,年可创效12余万元。“柴油和航煤产品送出装置前将热能进行回收,一部分供装置伴热,另一部分富余热媒水送入管网系统统一利用。”加氢车间主任霍建告诉记者,节能效果非常明显。

  为了实现对低温热的高效利用,2018年锦州石化对各装置主要热流进行标定,通过流量、温差、油品性质等参数计算出低温热量,然后汇总得到全厂低温热资源总量,统筹安排。

  低温热媒水外送后,加氢裂化装置分馏塔顶低温水换热器收到良好取热效果,8台空气冷却器变频值下降约50%,电耗降低0.47%;航煤水冷器入口温度下降35摄氏度,循环水单耗降低4.05%。加氢改质装置空气冷却器8台变频风机给定值基本至全关,装置能耗下降了15%。

  用回收生产装置的低温热替代蒸汽是锦州石化另一项变脸战术。蒸汽在炼厂生产中主要用于物料加热、管线伴热等,随着公司一二次加工能力扩大,低压蒸汽消耗量增长较大,锅炉发汽成为拉高生产成本的主要因素。为了减少蒸汽消耗,锦州石化对全厂低温热水回收系统进行改造和优化,以低温热替换蒸汽用于系统管排、罐区、装置伴热及采暖、生产物料加热等,先后在气分、加氢和油品等主要生产装置实施。据统计,今年前9个月,公司低压蒸汽量同比减少30吨/小时。

  锦州石化公司生产技术处处长金东生对记者说,用回收装置运行中产出的低温热替换蒸汽,几乎是无本生意,既有效利用了资源又可增效。

  业内专家指出,我国在低温能源的利用上仅达到总能源的30%,而日本、美国等发达国家的相关能源利用可以达到60%以上。存在差距的主要原因:一是系统范围重视不够,受限于1~2套装置,一般仅限于单一热源对单一热阱的简易联合手段;二是热联合受到局限,存在能级匹配不合理,低温热回收不充分的现象。

  如果能将低温热源进行合理的回收利用,将能源转移到其他需要低温能源的工艺和用途之中,不仅是一种能源的节约再利用,还是一种通过利用“低品位”热能变相节约“高品位”热能的有效途径。

  合理利用低温热提升用能水平

  锦州石化公司经过近几年的快速发展,在加工能力、技术水平、科研开发实力等已经迈上一个新台阶。但随着节能工作的不断深入,又面临许多新的问题。

  一是部分装置无法与现有系统的热集成匹配,形成待回收低温热越来越多的局面。二是随着催化装置、焦化装置热进料、热出料等项目实施,全厂低温热系统情况发生较大变化。三是低温热系统还需要继续完善,热阱开发利用潜能巨大。

  因此,需要从系统优化节能方面开展工作,对全厂低温热系统进行重新优化,针对热源与热阱进行改造,进而实现降低能耗和增加效益的目标。

  目前,国内大部分炼厂普遍做法是将大于300摄氏度的中、高温余热用来发生3.5兆帕蒸汽;200~300摄氏度中温余热用来发生1.0兆帕的低压蒸汽,160摄氏度至200摄氏度的低温余热用来发0.3兆帕的低压蒸汽。而少于160摄氏度的低温余热的利用却没有得到充分利用,通常用空冷或水冷进行冷却,不仅造成热量的浪费,也增加了循环水和空冷的负荷。所以合理利用低温余热是提高能源利用效率,降低炼厂能耗的有效途径。

  全厂低温热系统,是针对全厂平面布置和上下游装置的物料流向,以及热量过剩装置和热量不足装置之间的相对关系。同时秉承“高热高用、低热低用、温度对口、梯级利用”原则对热源和热阱进行匹配和梯级利用。

  锦州石化在构建全厂低温热系统之前,根据加工总流程、平面布置和热源热阱的位置等进行综合分析,对全厂热量流做好顶层设计,规划好热量流流向,从而达到热量集中收集,减少了工程投资和项目投产后的运行费用。同时,在确保低温热利用效率最大化的前提下,按照能源梯级利用原则,先将温度大于100摄氏度的低温热用于工艺装置加热,然后再用于除渣油以外的系统管线伴热、原油储罐加热、动力水处理装置新水换热等。冬季时用于采暖水加热,在夏季时用于溴化锂制冷,为蒸馏装置提供低温冷水。

  锦州石化低温热项目的顺利实施,不仅为企业节能降耗做出了重大贡献,也为其他兄弟炼厂在低温余热利用方面提供了一定的借鉴作用。

 
  【作者: 张一峰 关闭窗口
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