在大型煉油、石化企業中,蒸汽系統十分龐大、復雜。特別是在一些老廠,隨著生產規模的不斷擴大,對公用工程系統的改造往往采取“填平補齊”的措施,缺乏統一規劃,致使蒸汽系統從管網結構到設備配置均存在不合理狀況。特別是管網系統,經過逐年改造,形成了多環、多級的復雜管網。
此外,在對蒸汽系統的管理方面,由于系統的復雜性和管網溫度、壓力、流量等參數的缺乏,使管理僅僅停留在經驗操作上,造成了對管網路徑選擇和管網調整上的盲目性,甚至連蒸汽的流向、流量都不明確,以致蒸汽降質使用、放空現象得不到遏制,造成了能源的極大浪費。
為此,大型煉油、石化企業蒸汽管網系統的管理人員迫切需要一個科學的方法,掌握蒸汽管網的運行規律,了解蒸汽管網的工況,評估蒸汽管網的熱損情況,以便開展節汽、節能工作。
北京研智杰能科技有限公司開發的蒸汽管網運行模擬與節能優化系統(即PROSS系統)有效地解決了這些問題。該系統集IT技術、化學工程、熱能工程、計算數學、拓撲學于一體,可以為企業蒸汽管網的規劃、設計、改造、管理、調度、安全、評估、節能、培訓等提供決策依據和解決方案。在石化行業,PROSS系統已成功地應用于燕山石化和茂名石化公司,為這兩家企業解決了困撓多年的蒸汽管網的能源浪費問題。
在冬季工況下,燕山石化煉油廠對于中壓蒸汽的需求量大幅增加,原來的中壓管線于是出現瓶頸問題,無法輸送更多的中壓蒸汽。電廠只好被迫采取超高壓蒸汽減溫減壓的措施,來滿足煉油廠對于中壓蒸汽的需求,造成了能源的嚴重浪費。PROSS模擬結果顯示,中壓蒸汽管網的問題出在低壓管網上。原來,在冬季工況下,煉油廠對于低壓蒸汽的需求量也大幅增加,而低壓管網上的瓶頸限制了電廠低壓蒸汽的輸送,為了滿足煉油廠對于低壓蒸汽的需求,電廠只好在三催化和二催化裝置內部大量減溫減壓,將中壓蒸汽轉化為低壓蒸汽。因此,只要解決了低壓蒸汽的瓶頸問題,即可解決整個蒸汽系統的問題。低壓蒸汽瓶頸問題的解決,避免了超高壓蒸汽減溫減壓的操作,此舉使燕山石化電廠的發電機每年可多發電3758萬千瓦時,年經濟效益達2000萬元以上。
北京研智杰能科技有限公司對茂名石化公司化工分部的超高壓蒸汽管網進行了評估,查找到蒸汽輸送瓶頸存在于CFB鍋爐與老鍋爐之間的管線上。該瓶頸的存在,使裂解壓縮機的工作效率降低了3.1%,而且限制了老電站兩臺透平的進汽量,使這兩條透平常年在低負荷工況下運行,非常不經濟。通過PROSS系統的模擬,研智杰能公司提出了超高壓蒸汽管網的優化改造方案。在經過改造之后,茂名石化公司改善了裂解壓縮機的蒸汽品質,提高了壓縮機的運行效率,年經濟效益可達1900萬元。
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