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促进工艺采取精细化管理措施,挖掘节能降耗潜力

发布时间:2021-11-01 作者: 来源:市场监管总局计量司 浏览:609

2020年能源资源计量服务示范项目入围项目连载5

应用蒸汽能量计量技术精准计量装置能耗示范项目

一、中国石油化工股份有限公司安庆分公司简介

中国石油化工股份有限公司安庆分公司(以下简称“安庆石化”)始建于1974年7月。作为安徽省最大的中央直属生产企业、最大的石化产品生产基地,经过40余年的生产建设和改革发展,企业规模逐步扩大,原油加工总量稳步增长,技术经济指标不断提升,已发展成为年营业收入近500亿元、利税超百亿元的特大型石油、化工、化纤、热电联合企业。

目前,安庆石化拥有年综合加工能力800万吨的炼油装置,日处理煤2000吨的壳牌粉煤气化装置,以及年产33万吨合成氨、21万吨丙烯腈、7万吨腈纶、10万吨乙苯—苯乙烯等主要生产装置70余套。同时拥有发电机组、油品化学品码头、卸煤码头和供水系统,以及全长13公里的厂内铁路专用线,具备了千万吨级炼化企业的框架。

公司以建设“清洁、高效、低碳、循环”的绿色炼化企业为目标,以技术进步和精细化管理为手段,充分发挥企业在安全环保、生产经营、企业管理、持续发展等方面竞争优势,加快转型发展、提质增效升级步伐,不断提升企业竞争力,努力建设“国内领先、世界一流”的炼化企业。

二、项目实施背景

蒸汽是较特殊的介质,相同质量的蒸汽,随着输送距离与保温条件的不同,其温度、压力将发生变化,所携能量逐渐下降。但是,目前生产企业的装置蒸汽耗能普遍以消耗的蒸汽质量进行简单换算,行业内普遍使用的能耗折算标准按《GB/T 50441-2016最新能耗折算标准》,是以压力等级就近原则换算用能设备的能耗。由于蒸汽的工况条件(温度、压力)随时变化,这种方法不能准确评价装置实际能耗,难以满足节能精细化管理的要求。

按照传统的计算方法,安庆石化腈纶联合装置综合能耗一直较高。其能耗构成为:蒸汽所占的比例较高达72%,电能占17%,循环水和冷冻水分别占3%和5.5%,其它占3%左右。其使用的蒸汽来源有三类,在热力站的专门测量显示,来自于炼油一部裂解装置的透平背压汽的温度为220℃,压力为0.56MPa;来自于水务部动力I循和动力II循透平泵的背压汽温度为180℃,压力为0.46 MPa,这两类均为背压蒸汽,蒸汽品质较差,且为主要来源。只有直接来自于热电部的蒸汽品质较好,温度为265℃,压力为1.3 MPa。据悉,中国石化同类型装置大多采用1.3 MPa(温度260℃左右)低压蒸汽稳定供热。由此,我们认为腈纶联合装置使用的蒸汽品质相对较差,是导致装置能耗比同行企业高的主要原因。

这就提出了一个问题:以质量作为蒸汽的结算单位是否能对装置能耗做出客观评价?热能是一个状态参数,质量相等、状态不同的蒸汽含有的热能也不同。例如:压力为1.0MPa、温度为260℃的蒸汽,每吨所含的热能为2964.8MJ;压力1.0MPa、温度为361.4℃的蒸汽,每吨所含的热能为3182MJ,二者相差217.2MJ,差率7.33%。显然,仅仅以蒸汽的质量量计量是不能真实反映蒸汽的热能价值的,探索采用蒸汽能量计量可以更客观科学地解决装置的能耗评价难题。

进入腈纶联合装置的蒸汽有1.3MPa、0.8MPa和0.4MPa三种不同的压力等级,除1.3 MPa蒸汽来自系统管网外,其它均为上游装置做功后的背压蒸汽;同时腈纶联合装置还向其它装置供出0.4MPa蒸汽。不同品质的蒸汽在腈纶联合装置使用和供出,使用传统的蒸汽计量方法,难以对装置能耗做出合理的评价。

 1  腈纶生产装置现场一角

三、具体创新措施

安庆石化利用装置全面停工检修契机,与北京某公司合作,对腈纶区域蒸汽管网实施能量计量改造。

1.主要措施

(1)将1个计量点的测量仪表更换为一体化喷嘴;

(2)完善热力站放空、动力循环水背压蒸汽、外供低压蒸汽等测量仪表;

(3)对炼油裂解供腈纶区域FIQ9002-1、FIQ996-1等流量计增设温度、压力补偿;

(4)引进FC2000-1AE(Q)型蒸汽能量计量模块,将现场一次表采集的流量、温度、压力数据进行动态运算,计算出蒸汽瞬时能量和不同时间段的能量变化。

2.数据分析

表1为改造后腈纶联合装置一个月蒸汽消耗情况。

1  不同计量方法下腈纶联合装置能耗数据分析表

蒸汽计量点位号

质量

(t)

计算耗能(GJ)

实测耗能(GJ)

能量差值(GJ)

能量差率

(%)

FIQOO2

14386

45774

42180

3594

8.52

FIQ9002

5835

18566

19250

-684

-3.55

FIQ996

0

0

0

0

0

FIQ998

12146

33564

34146

-582

-1.70

FIQ61011

10438

33214

31106

2108

6.78

供给量合计

42805

131118

126682

4436

3.50

FIQ9001

5034

13910

14047

-137

-0.98

FIQ022

0

0

0

0

0

FIQ21601

6144

16977

17940

-963

-5.37

FIQ997

987

3140

2705

435

16.08

供出量合计

12165

34027

34692

-665

-1.92

装置消耗数据分析

30640

97091

91990

5101

5.55

表中每吨1.3MPa蒸汽按照76千克标油进行折算,每吨0.4MPa蒸汽按照66千克标油进行折算,每千克标油热值=41.868MJ。

系统管网1.3MPa蒸汽平均温度低于260℃,其每千克蒸汽含有的热能较折算标准低7.33%,因此表中数据表现为计算量大于实测量。

由表1可以看出,该月腈纶区域按质量计量方法折算出的耗能比实际测量出的耗能要高出5101GJ ,二者相差达到5.55%。分析主要原因为该腈纶联合装置大量使用0.8MPa背压蒸汽,品质比较差,在能耗统计中根据行业规定按1.0 MPa蒸汽靠档计算,增大了该部分蒸汽含有的热能,从而造成该装置的实际生产能耗虚高。与之类比,在国内生产工艺相同的其它同类型企业,进入腈纶联合装置的蒸汽全部为1.3MPa,蒸汽品质较好;用来计算能耗的蒸汽量是以进各装置计量点的数据为准,同时不承担能源管网系统损失,其装置综合能耗优于本企业腈纶联合装置。

四、项目取得成效

本项目通过采用新计量模型和新计量模式,针对原有测量方式的缺陷进行技术改造,通过流量计算转换单元,将一次表采集的流量、温度、压力信号进行运算,计算出瞬时、累积蒸汽流量和能量,提高了对耗汽装置能耗评价的科学性。真实准确评价装置实际能耗状况,能够促进工艺采取精细化管理措施,挖掘节能降耗潜力。

通过应用延伸,还可以将能量计量方法应用于蒸汽管网损耗评价。根据输送距离、蒸汽性质、管线排凝、消耗量和气温等情况,灵活采用能量、质量或能量+质量的方法,可以计算蒸汽管线在各种天气下的能量损失,从而可以根据检测的数据判断出蒸汽管线的保温以及排凝管理是否存在漏洞,及时发现问题予以解决。

由于受到现有行业评价体系的限制,蒸汽能量计量的使用范围受到了制约。但是,蒸汽能量计量的研究与实践,在推动生产耗能的科学准确计量方面进行了有意义的探索,对指导蒸汽能耗占比较高的企业合理应用和管理能源,促进节能减排有着重要价值。

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