炼油厂低压蒸汽管网降压运行

炼油厂低压蒸汽管网降压运行

袁康

(中国石化长岭分公司湖南岳阳414000)

摘要：中石化长岭分公司对低压汽管网进行适当降压运行，从而降低炼油装置气压机的排汽压力，减少各气压机的中压汽用量，这些减少的中压汽用于汽轮发电机发电后，转化为低压汽进入低压汽管网。低压汽管网降压后，各低压汽用户的整体耗汽量小幅增大。

关键词：炼油厂汽轮机蒸汽降压焓降

1引言

中石化长岭分公司蒸汽系统分为9.8MPa、3.5MPa、1.0MPa、0.5MPa四个等级，分别称为高压、中压、低压、低低压蒸汽，主要产汽单位为热电作业部。热电作业部高压锅炉产9.8MPa蒸汽，驱动高压汽轮发电机组，并通过机组抽汽或减温减压器向外提供3.5MPa和1.0MPa蒸汽；热电作业部中压锅炉以及炼油装置余热炉直接产3.5MPa蒸汽，3.5MPa蒸汽主要用于炼油装置的工业汽轮机驱动气压机（排汽进入1.0MPa蒸汽系统）；1.0MPa蒸汽主要用于提供热能（如加热器、重沸器、污水汽提等）与动力（如燃烧器蒸汽雾化、蒸汽抽气器抽真空等）；0.5MPa蒸汽仅在部分炼油装置内部使用。

2014年以来，中石化长岭分公司开始借鉴外厂经验，根据具体情况对低压汽管网（即1.0MPa蒸汽系统）进行适当降压运行，从而降低炼油装置气压机的排汽压力（即背压），增大各气压机的蒸汽焓降，降低其3.5MPa蒸汽用量，这些减少的3.5MPa蒸汽用于热电厂汽轮发电机发电后，转化为低压汽进入低压汽管网，从而弥补各工业汽轮机相应减少的排汽量。低压汽系统压力降低后，炼油及化工装置各低压汽用户的整体耗汽量小幅增大。总体而言，提高了蒸汽能量的利用水平，经济效益明显。

2低压汽管网降压产生的发电效益

2.1气压机降低中压汽用量

长岭分公司根据具体情况对低压汽管网进行适当降压，将低压汽压力由0.95MPa（表压）左右降低至0.85MPa（表压）左右，使3#催化气压机、1#催化气压机、渣油加氢气压机、焦化气压机、240万汽柴油加氢气压机的汽轮机背压相应降低，增大了这5台气压机的蒸汽焓降，降低其3.5MPa蒸汽用量。

这些汽轮机的喷嘴和动叶中，蒸汽的流速离临界流速较远。在进汽参数保持不变的情况下，通过降低排汽参数，从而使蒸汽理想焓降增加。因蒸汽参数变化不大，汽轮机的内效率基本不变，汽轮机的实际利用焓降增加。

这5台气压机进汽参数一般为3.5MPa（表压），425℃，焓值为h1=3279KJ/Kg。从焓熵图查出蒸汽理想焓降（示意图见图1），降低背压前排汽理想焓值为h2=2947KJ/Kg，降低背压后排汽理想焓值为h3=2924KJ/Kg。

图1气压机降低背压运行焓熵示意图

降低背压前理想焓降h1-h2=3279-2947=332kJ/kg

降低背压后理想焓降h1-h3=3279-2924=355kJ/kg

由于相对内效率不变，汽轮机的实际利用焓降与理想焓降之比保持不变，即在输出功率相等的情况下，进汽流量反比于汽轮机的理想焓降。

即：D后/D前=（h1-h2）/（h1-h3）=332/355=0.935

则降低背压后蒸汽耗量为降低背压前的93.5%，耗量减少了6.5%。

5台气压机降低背压蒸汽耗量变化情况见表1（耗汽减少量为分析计算值），蒸汽耗量共减少了12.16t/h。实际生产中，低压汽系统进行了多次降压运行试验，各气压机的蒸汽耗量变化基本与分析计算值接近。

2.2汽轮发电机增加发电量

低压汽管网降压后，热电作业部的高压汽轮发电机组的低压抽汽压力也随之降低，即增加了蒸汽的可用焓降，则该机组的发电量相应增加。低压汽管网降压前后，低压抽汽参数分别为：压力1.0MPa（表压），温度350℃，焓值为3156KJ/Kg；压力0.9MPa（表压），温度339℃，焓值为3135KJ/Kg。按照低压汽管网降压前的低压抽汽流量为30t/h计算，仅降低压力未改变流量的情况下，实际效率取0.9，机组所增加的发电功率为：30*（3156-3135）/3600*1000*0.9=157.5KW。

低压汽管网降压后，为了弥补这5台气压机因中压蒸汽耗量减少而相应减少的低压汽产量（12.16t/h），热电作业部的高压汽轮发电机组（型号CC50-9.20/3.92./1.08）进行相应的调整，减少中压抽汽以降低外供中压汽量，增加低压抽汽以提高外供低压汽量，则该机组的发电量相应增加。忽略该抽汽变化对机组效率的影响，中压抽汽压力3.6MPa（表压），温度450℃，焓值为3335KJ/Kg，低压汽管网降压后的低压抽汽压力0.9MPa（表压），温度339℃，焓值为3135KJ/Kg，实际效率取0.9，则11.96t/h中压抽汽转化为低压抽汽，机组所增加的发电功率为：12.16*（3335-3135）/3600*1000*0.9=608KW。

综述，低压汽管网降压后，5台气压机蒸汽耗量发生变化，热电作业部的高压汽轮发电机组的中压抽汽与低压抽汽流量发生相应变化，且低压抽汽压力相应降低，则该发电机共增加发电功率为：157.5+608=765.5KW，按照电价0.5元/KWh，每年降压运行8000小时计算，则每年产生发电效益765.5*0.5*8000/10000=306.2万元。

3低压汽管网降压对低压汽用户的影响

低压汽管网降压后，会对炼厂和化工装置的低压汽用户产生一定影响。这些低压汽用户耗汽总量约为210t/h，主要分为三种情况：一、表面式加热用汽，约耗汽130t/h，通过换热器或伴热线与工艺物流换热，这些蒸汽经过换热后变为凝结水，大部分均回收；二、喷入式加热用汽，约耗汽50t/h，这些蒸汽进入除氧器、汽提塔等设备后，与被加热介质混合；三、作为动力等其他用汽，约耗汽30t/h，如燃烧器蒸汽雾化、蒸汽抽气器抽真空、火炬用汽等。

3.1表面式加热用汽

这类用汽主要利用至蒸汽的汽化潜热，低压汽管网降压后，蒸汽温度较低，焓值降低，但是降压后的蒸汽焓值与相同压力下的饱和水的焓值差值与降压前相当，即降压后蒸汽的可利用热量并没有降低。降压前，蒸汽焓值与相同压力下的饱和水的焓值分别为2996KJ/Kg、772KJ/Kg，焓值差为2224KJ/Kg；降压后，蒸汽焓值与相同压力下的饱和水的焓值分别为2977KJ/Kg、752KJ/Kg，焓值差为2223KJ/Kg。所以，这类用户的蒸汽耗量，并没有因为低压汽管网降压而发生变化。需要补充说明的是，这类用汽产生的凝结水，在用户附近通常无法有效利用其热量，为了防止回收至热电作业部时温度过高而汽化振动，一般需要进行一定程度的降温处理。所以，降压后凝结水温度出现的小幅降低，并不影响最终回收的热量。

3.2喷入式加热用汽

这类用户，蒸汽直接喷入到除盐水等介质中，对其加热并与其混合，所需的热量相对固定。低压汽管网降压后，蒸汽温度较低，焓值降低，耗汽量会有所增加。降压前这类耗汽总量为50t/h，降压后耗汽总量为2996*50/2977=50.32t/h，耗汽量增加了0.32t/h，按照低压汽价格150元/吨，每年降压运行8000小时计算，则降压后，这类用户成本增加了0.32*150*8000/10000=38.4万元。

3.3动力等其他用汽

在低压汽小幅降压的情况下，这类用户的耗汽量一般没有变化。

综述，低压汽管网降压后，炼厂和化工装置的低压汽整体耗量有微量增加，成本增加了38.4万元每年。

4低压汽管网降压的其他影响

为了保证各工业汽轮机的设备安全，气压机设定的背压低联锁停机值一般为0.7MPa，所以低压汽管网降压至0.8MPa仍然是比较安全的，实际运行中，因污水汽提、常减压抽真空等设施对低压汽参数要求较高，在未对其进行特殊供汽的情况下，一般仅降压至0.85MPa。

低压汽管网降压后，直接降低了管线的内部压力，在一定程度上降低了管线泄漏的几率，另外，提高了热电作业部向各装置的低压汽流量，在一定程度上消除了部分管线蒸汽流量过低导致的积水现象，有利于低压汽管网的安全运行，降低了管线的维护成本。

5结论

中石化长岭分公司对低压汽管网进行适当降压运行，从而降低炼油装置气压机的排汽压力，减少各气压机的中压汽用量，用于汽轮发电机发电后，转化为低压汽进入低压汽管网，而各低压汽用户的整体耗汽量仅小幅增大，产生的经济效益达260万元每年。该优化运行，抓住了炼油厂的低压汽需求特点，将低压汽的能量更多的用于做功发电，又基本不影响低压汽的其他用途，提高了蒸汽能量的利用水平。

参考文献

[1]景朝晖.热工理论及应用[M].北京：中国电力出版社，2006

[2]孙为民.电厂汽轮机[M].北京：中国电力出版社，2010