降低喇一原稳装置产品综合能耗技术研究

丁云利

（大庆油田有限责任公司天然气分公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

喇一原稳装置主要作用是回收原油中C5以下轻组分，减少原油输送过程中的损耗，提高原油在储运过程中的安全性，回收轻组分作为生产乙烯的化工原料。该装置处理原油规模为37×105t/a，采用微正压闪蒸+油吸收工艺。

1 装置综合能耗

根据分公司原稳装置2017 年产品综合能耗统计数据，喇一原稳装置实际产品综合能耗为255.6 kg 标煤/t，高于其他原稳装置（表1）。

该装置主要能源消耗设备有往复压缩机、加热炉、原油泵、轻烃泵、空冷器。通过调研上述能源消耗设备的技术参数及运行状况，找出影响吨产品综合能耗高的因素，如加热炉自耗气消耗不合理、原油泵能量消耗大等。另外原油内循环操作、操作参数与设计值偏差对产品综合能耗计算的影响也能造成吨产品综合能耗高。

2 影响产品综合能耗的因素

2.1 加热炉参数

与萨南原稳装置相比，喇一原稳装置排烟温度高，空气过剩系数高，炉膛压力负压大（表2、表3），造成燃料气消耗量大，增加了运行成本。为了提高加热炉效率，减少耗气量，主要从空气过剩系数进行分析，通过改造、调整加热炉挡板控制面板，现场试验摸索空气过剩系数与加热炉各参数的关系规律，以达到节能降耗的目的。

表3 喇一原稳与萨南原稳加热炉参数

2.1.1 空气过剩系数对加热炉效率的影响

空气过剩系数α 为实际空气量与理论空气量之比。如果α过大，大量的过剩空气热量会被烟气带走，增加排烟量，增加排烟热损失，降低加热炉效率。α 过大除了降低热效率外，还会增加炉管的氧化，影响加热炉使用寿命，影响对流室吸热。

空气过剩系数α 在1.01～1.5 时，热效率达到最佳值；α＜1时，说明入炉的空气量不足，燃料气不能完全燃烧，CO 含量过高，增加气体不完全燃烧热损失，增加燃料气消耗，增加积碳的可能，导致效率降低。不完全燃烧有2 种形式，化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。化学不完全燃烧的热损失主要体现在排烟内有CO 和H2。根据有关资料，当过剩空气系数为1.2 时，烟气中CO 的含量若为0.2%，加热炉热效率就下降1%。可见，化学不完全燃烧所造成的热损失较大。机械不完全燃烧的热损失主要体现在大量未经燃烧的燃料进入烟气中，一方面造成极大的浪费，另一方面存在安全隐患；α＞1.5 时，入炉空气量过大，烟气带走热量增加，增加排烟热损失，炉内温度下降，影响传热效果，燃料气消耗量增加，导致效率降低。

因此，空气过多或过少，都将降低加热炉的热效率，耗气量增大。

2.1.2 加热炉挡板开度对加热炉效率的影响

加热炉烟道挡板和风门开度大小影响炉膛内烟气的流量，影响炉内抽力大小。开度大，抽力大，热量带走多，损失大，效率低，同时过剩空气量大，过多的空气进入炉膛，造成炉管氧化剥皮现象，缩短炉管使用寿命；挡板开度太小，燃烧不完全，炉膛内出现烟雾，甚至造成正压回火。风门开得过小，使入炉空气量减少，火焰软而散，燃烧不充分，烟气含CO 多，燃料消耗大，炉子热效率低。因而，在实际操作中，调节烟道挡板，使炉膛负压在合适水平。炉膛负压过大，会导致炉体漏风点漏风加剧；过小则易引起回火伤人现象，危及加热炉的安全生产。

2.1.3 排烟温度对加热炉效率的影响

影响加热炉排烟热损失的主要因素是排烟温度及排烟量。排烟温度比环境温度高的越多，排烟量越大，排烟热损失就越大，当排烟温度升高12～15 ℃时，排烟热损失约增加1%左右。排烟温度的高低又和过剩空气系数密切相关：过剩空气系数增加后，排烟量增加，烟速提高，对流放热加强，但传热量增加的程度不及烟气量增加的多，即烟气来不及把热量传递给介质就离开了受热面。从监测报告可以看出，影响加热炉热效率的主要因素是排烟温度过高，导致加热炉热效率的下降。

2.1.4 空气过剩系数调整分析

鉴于同类装置萨南原稳挡板开度达到22%时炉膛压力为-10 Pa，加热炉出现冒黑烟现象，说明空气量过少造成不完全燃烧，故将喇一原稳装置挡板开度控制在30%～100%区间进行调整试验，试验结果见表4。

表4 挡板开度对加热炉各参数的影响

从表4、图1、图2 可以看出，挡板开度从30%逐渐增加到100%，过剩空气系数从1.1 增加到1.51，炉膛压力从-30 Pa 降到-275 Pa，加热炉排烟温度从197.9 ℃增加到284.8 ℃，排烟损失增加。燃气量与排烟温度成正比，随排烟温度升高而升高，耗气量增加约23%。

图1 排烟温度随空气过剩系数变化

原油加热温度一定时，通过控制加热炉烟囱挡板开度，节约燃料气消耗量。从表4 可以看出，挡板开度30%与100%相比可节约燃料气约23%。如当原油温度130 ℃时，加热炉挡板开度40%～50%；当原油加热温度120 ℃时，加热炉挡板开度30%～40%。

图2 燃气量随排烟温度变化

2.2 原油泵运行分析

单泵运行可以有效减少装置能耗，降低原稳泵的电单耗，但装置的原油处理量和轻烃产量也随之下降。因此在六厂供油波动，确认短时间内无法恢复供油量时可以进行单泵运行模式，其余工况采用双泵运行方式（1 台高负荷、1 台低负荷运行）。

当采油六厂供油量正常（8500～11 500 t/d），计量间来油阀全开，外循环阀全关，原油泵采用双泵运行方式运行。

当采油六厂供油量较低（6000～8500 t/d），原油缓冲罐液位下降，则关小进料泵出口调节阀开度，开度低至28%时停一台稳前泵、一台稳后泵，原油系统调整至单泵运行方式。

3 结语

在保证原油加热温度的情况下，调整燃料气量的同时，及时调整加热炉挡板开度，当原油处理量及加热温度在设计值附近时，加热炉挡板开度控制在40%～50%，年节约燃料气49.6 万立方米，节约费用约103 万元人民币；现场对稳前、稳后单台原油泵运行试验分析，进一步优化操作方式，年节电61.5 万千瓦时；2018 年1～11 月，喇一原稳装置产品综合能耗为225 kg 标煤/t，比2017 年降低11.8%。