焦化能源管理与节能技术课件

延迟焦化技术培训胡尧良胡尧良2005.112005.11焦化能源管理与节能技术焦化能源管理与节能技术延迟焦化技术培训胡尧良焦化能源管理与节能技术1主 要 内 容n前言前言n中国中国 石化石化 焦化炼油能耗焦化炼油能耗n焦化装置如何做好能源管理焦化装置如何做好能源管理n工艺工艺 n设备设备n国外炼油能源管理国外炼油能源管理nKBCKBCnSOLOMONSOLOMON主 要 内 容前言21.“十一五十一五”时期经济社会发展目标时期经济社会发展目标（摘自（摘自十六届五中全会公报）十六届五中全会公报）n主要目标是：主要目标是：在优化结构，提高效益和降低消在优化结构，提高效益和降低消耗的基础上，实现耗的基础上，实现2010年人均国内生年人均国内生产总值比产总值比2000年翻一番，资源利用效年翻一番，资源利用效率显著提高，单位国内生产总值能源率显著提高，单位国内生产总值能源消耗比消耗比“十五十五”期末降低期末降低20%左右左右1.“十一五”时期经济社会发展目标（摘自 十六届五中全会公32.“十五”期间我国能源消耗水平2004年2003年8%7.4%原油消耗占全球原油消耗占全球10%13%电力消耗占全球电力消耗占全球31%30%煤炭消耗占全球煤炭消耗占全球4%5%我国我国GDPGDP占全球占全球2.“十五”期间我国能源消耗水平2004年2003年8%7.43.2004年我国原油及主要油品表观消耗量年我国原油及主要油品表观消耗量（万吨，万吨，国家统计局）国家统计局）原油原油汽油汽油煤油煤油柴油柴油润滑油润滑油燃料油燃料油石油石油沥青沥青20182.720182.74709.14709.11061.51061.510373.410373.4590.5590.54956.44956.41122.91122.9石油消耗总量：石油消耗总量：32413.2732413.27万吨万吨;2005 2005年统计年统计:35000.00:35000.00万吨万吨3.2004年我国原油及主要油品表观消耗量（万吨，54.1 中国石化炼油能耗(2004年)n2004年原油加工总量年原油加工总量14572.17万吨万吨n炼油能耗炼油能耗73.52千克标油千克标油/吨吨n2004年中石化炼油耗能：年中石化炼油耗能：1071.35万吨标油。万吨标油。n如果能够按要求节约如果能够按要求节约20，则相当于节油，则相当于节油214.27万吨标油，按万吨标油，按2000元元/吨计算，相当吨计算，相当于降低加工费于降低加工费42.85亿元人民币。亿元人民币。4.1 中国石化炼油能耗(2004年)2004年原油加工总量64.2 全国炼油能耗(2004年)n2004年全国原油加工量年全国原油加工量2.9亿吨亿吨n按能耗水平与中石化相当按能耗水平与中石化相当73.52千克标油千克标油/吨，吨，耗油耗油2132万吨万吨n节约节约20，节油量，节油量424.6万吨万吨/年，节约加工年，节约加工费近费近100亿元亿元n我国能源结构中，油气约占我国能源结构中，油气约占23，则全国可，则全国可节标油节标油1亿吨亿吨4.2 全国炼油能耗(2004年)2004年全国原油加工75.1 中国石化炼厂能耗结构(2004年)5.1 中国石化炼厂能耗结构(2004年)85.2 中国石化炼油厂能耗比较(2004年)5.2 中国石化炼油厂能耗比较(2004年)96.1 中国石化焦化装置能耗比较(2004年)6.1 中国石化焦化装置能耗比较(2004年)106.2 中国石化焦化装置能耗(2004年)n2004年，年，平均能耗平均能耗27.78kg标油标油/tn由于各企业焦化装置工艺流程、装置规模以及投用年数等方由于各企业焦化装置工艺流程、装置规模以及投用年数等方面差异较大，故能耗的高低差距也较大面差异较大，故能耗的高低差距也较大。n有吸收稳定的焦化装置最低能耗为有吸收稳定的焦化装置最低能耗为25.64kg/t，最高能耗为，最高能耗为38.40kg/tn无吸收稳定的焦化装置最低能耗为无吸收稳定的焦化装置最低能耗为18.35kg/t，最高能耗为，最高能耗为37.99kg/t6.2 中国石化焦化装置能耗(2004年)2004年，平均117.中国石化焦化装置的节能潜力n2004年年23套焦化装置加工总量套焦化装置加工总量1876.76万吨万吨n平均能耗平均能耗27.78kg标油标油/tn相当于耗标油相当于耗标油52.14万吨万吨n降低降低20，则节油，则节油10.42万吨万吨n按照按照2000元元/吨计算，可以降低加工费吨计算，可以降低加工费2.0亿亿元人民币元人民币7.中国石化焦化装置的节能潜力2004年23套焦化装置加工总128.焦化装置如何做好能源管理8.焦化装置如何做好能源管理思想重视，组织健全；思想重视，组13焦化装置的特点n原料最差：原料最差：渣油渣油油浆油浆脱油沥青脱油沥青污油污油污泥污泥n产品最全：产品最全：干气干气液化气液化气汽油汽油柴油柴油蜡油蜡油甩油甩油焦碳焦碳n流程最长：流程最长：加热炉加热炉-焦碳塔焦碳塔-分馏塔分馏塔-压缩机压缩机-吸收稳定吸收稳定产品产品精制精制I-除焦除焦-出焦出焦-铁铁/公路公路I-放空放空n炉温最高：炉温最高：490-505n压力最大：压力最大：高压水高压水13.015.0MPan设备最多：设备最多：炉炉塔塔机机泵泵罐罐高压水泵高压水泵切焦器切焦器电梯电梯抓斗抓斗行车行车地衡地衡汽车汽车火车火车n工种最多：工种最多：工艺班工艺班除焦班除焦班装车班装车班n生产方式：生产方式：连续连续/间隙间隙8h,12h,16h,24h焦化装置的特点原料最差：渣油 油浆 脱油沥青 污油 污泥148.1吃透装置的设计基础和原则吃透装置的设计基础和原则n原料性质原料性质(渣油品种渣油品种:四组分四组分,硫硫,酸值酸值,脱油沥脱油沥青青)n产品结构产品结构(焦蜡产率焦蜡产率)n工艺参数工艺参数(循环比循环比,生焦时间生焦时间)n设备基础设备基础(加热炉加热炉,焦炭塔焦炭塔,分馏塔分馏塔,压缩机压缩机)n能源结构能源结构(汽汽,电电)参考文献18.1吃透装置的设计基础和原则158.2 比较装置实际运行的状况n装置标定数据装置标定数据n实际加工量实际加工量n原料性质的变化原料性质的变化n产品结构的变化产品结构的变化n设备运行实际状况设备运行实际状况n工艺参数调整幅度工艺参数调整幅度8.2 比较装置实际运行的状况装置标定数据168.3装置用能分析装置用能分析n1.年度对比分析年度对比分析查找增减的原因及对策措施查找增减的原因及对策措施n2.能耗结构分析能耗结构分析计算各种能源计算各种能源(燃料、电力、燃料、电力、蒸汽、水蒸汽、水)的比例的比例抓重点节能项目及措施抓重点节能项目及措施n3.装置用能分析装置用能分析三大环节：转换三大环节：转换-利用利用-回收回收参考文献28.3装置用能分析1.年度对比分析178.3.1金陵炼油/焦化年度能耗对比分析8.3.1金陵炼油/焦化年度能耗对比分析188.3.1焦化能耗占全厂比例年度20012002200320042005（1-10）全厂75.9281.9781.1175.2562.01焦化28.7929.8828.5428.4928.47比例 6.46.576.135.865.624.228.3.1焦化能耗占全厂比例年度20012002200320198.3.2金陵分公司焦化装置能耗结构分析项目2003年度2004年度燃气19.2820.10燃油0.950.22热进料0.961.08热输出-3.15-3.26蒸汽0.130.70电7.667.36循环水0.870.82新鲜水0.190.23除盐水0.080.13总计28.1328.498.3.2金陵分公司焦化装置能耗结构分析项目2003年度20208.3.2 焦化能耗结构分析8.3.2 焦化能耗结构分析218.3.2 常减压能耗结构分析8.3.2 常减压能耗结构分析228.3.2 催化裂化能耗结构分析输出中压汽折能耗37.55千克标油/吨8.3.2 催化裂化能耗结构分析输出中压汽折能耗37.55千238.3.3装置用能分析n三大环节三大环节参考文献2转换环节利用环节冷换设备冷换设备换热网络设计，换热平均温换热网络设计，换热平均温差，换热终温差，换热终温(入炉入炉)，介质，介质入空冷水冷前温度入空冷水冷前温度加热炉，机泵加热炉，机泵能量分析，能量分析，火火用用分析：分析：加热炉效率，机泵效率加热炉效率，机泵效率回收环节焦炭塔，分馏塔焦炭塔，分馏塔反应热反应热(渣油性质渣油性质,循环比循环比)回流取热分布回流取热分布,多取高温位热多取高温位热损失损失损失输入8.3.3装置用能分析三大环节 参考文献2冷换设备加热炉248.4装置节能潜力及制约因素分析1.工艺工艺2.设备设备提高处理量提高处理量电机变频电机变频泵叶轮切削泵叶轮切削原料管理原料管理压缩机压缩机加热炉管理加热炉管理换热冷却设备换热冷却设备换热流程优化换热流程优化管线塔壁热损管线塔壁热损吹汽吹汽除焦水泵除焦水泵3.延长开工周期延长开工周期4.降低加工损失降低加工损失8.4装置节能潜力及制约因素分析1.工艺 258.4.1工艺节能潜力1.提高处理量提高处理量a.降低循环比降低循环比,从从0.4降低到降低到0.25,不增加投资，液收增加，焦碳产率不增加投资，液收增加，焦碳产率减少，汽柴油质量变化不大，处理量可提高减少，汽柴油质量变化不大，处理量可提高1020%,能耗应降低能耗应降低n原料性质制约：沥青质高的油难原料性质制约：沥青质高的油难n蜡油收率增加蜡油收率增加,但质量变差但质量变差,会影响会影响RFCC的掺渣比的掺渣比n炉进料性质变差炉进料性质变差,加热炉结焦加速加热炉结焦加速,缩短运行周期缩短运行周期,燃燃料增加料增加,影响加工量和能耗影响加工量和能耗n分馏塔下层塔盘干板分馏塔下层塔盘干板,结焦结焦,影响分馏效果影响分馏效果 参考文献5,78.4.1工艺节能潜力提高处理量26分馏塔焦炭塔分馏塔焦炭塔新老流程对比分馏塔焦炭塔分馏塔焦炭塔新老流程对比278.4.1工艺节能潜力1.提高处理量提高处理量b.缩短生焦周期缩短生焦周期c.从从24小时降低到小时降低到20或或16小时，不增加投资，汽小时，不增加投资，汽柴油质量无影响，处理量提高柴油质量无影响，处理量提高1020%，能耗应降低能耗应降低.d.但必须要在加热炉、分馏塔、辐射进料泵有余量，焦炭塔但必须要在加热炉、分馏塔、辐射进料泵有余量，焦炭塔高度是瓶颈的情况下高度是瓶颈的情况下e.焦碳塔气速增加，必须有中子料位计，且加注消泡剂，准焦碳塔气速增加，必须有中子料位计，且加注消泡剂，准确监测泡沫层高度的基础上确监测泡沫层高度的基础上f.g.除焦班的工作时间调整除焦班的工作时间调整8.4.1工艺节能潜力提高处理量288.4.1工艺节能潜力2.原料管理原料管理n控制好入炉混合油的性质：渣油、循环油、油控制好入炉混合油的性质：渣油、循环油、油浆、脱油沥青、污油浆、脱油沥青、污油n(四组分、粘度、残炭、硫、酸值、催化剂四组分、粘度、残炭、硫、酸值、催化剂)。n要保持加热炉和分馏塔底的长周期运行。要保持加热炉和分馏塔底的长周期运行。n长岭长岭 扬子扬子 金陵金陵 茂名茂名 荆门荆门 沧州沧州 镇海镇海 参考文献 1,9.8.4.1工艺节能潜力原料管理298.4.1工艺节能潜力n原料管理原料管理n长岭长岭分公司加工分公司加工波纳波纳减压渣油时，焦炭产率达到减压渣油时，焦炭产率达到29.72%29.72%，液体收率仅，液体收率仅61.54%61.54%，比常规的减压渣油液体收率减少，比常规的减压渣油液体收率减少3 3左右，焦炭产率增加左右，焦炭产率增加5 5，除焦时焦碳塔出现振动除焦时焦碳塔出现振动,发现生成大量的弹丸焦。发现生成大量的弹丸焦。n扬子扬子公司公司I I套焦化装置在套焦化装置在19971997年年19991999年掺炼年掺炼阿拉斯加油阿拉斯加油的减压渣油，的减压渣油，焦炭产率高达焦炭产率高达3030，焦高达到，焦高达到21m21m，焦粉携带到分馏系统，导致掺炼一，焦粉携带到分馏系统，导致掺炼一星期后分馏塔底和塔盘上结焦严重，蜡油变黑，装置被迫停工。星期后分馏塔底和塔盘上结焦严重，蜡油变黑，装置被迫停工。n金陵金陵分公司于分公司于20042004年年3 3月份月份,开始掺炼沥青质为开始掺炼沥青质为9.5%9.5%，残炭为，残炭为20.83%20.83%的的巴巴士拉士拉减压渣油（掺炼量达到减压渣油（掺炼量达到55%55%以上）时，炉膛温度上升，加热炉辐射以上）时，炉膛温度上升，加热炉辐射炉管的结焦加快，加热炉需经常烧焦，炉管的结焦加快，加热炉需经常烧焦，20042004年年3 3月至月至6 6月，月，套焦化装置套焦化装置的的3 3座加热炉共进行了座加热炉共进行了5 5次烧焦，最短的烧焦周期仅为次烧焦，最短的烧焦周期仅为5252天。天。8.4.1工艺节能潜力原料管理308.4.1工艺节能潜力n原料管理原料管理n金金陵陵分分公公司司焦焦化化掺掺炼炼重重油油催催化化油油浆浆后后，曾曾出出现现加加热热炉炉辐辐射射进进料料泵泵出出口口压压力力由由3.2MPa3.2MPa逐逐渐渐降降到到2.5 2.5 MPaMPa，致致使使加加热热炉炉辐辐射射流流量量下下降降，不不能能保保证证正正常常生生产产。拆拆修修发发现现辐辐射射进进料料泵泵叶叶轮轮与与平平衡衡鼓鼓之之间间有有较较多多脆脆而而松松散散的的固固体体杂杂质质，径径向向间间隙隙被被堵堵塞塞。20032003年年2 2月月，由由于于辐辐射射进进料料量量无无法法保保证证，装装置置被被迫迫停停工工。抢抢修修时时发发现现，分分馏馏塔塔底底结结焦焦高高度度达达1.61.6米米，已已达达到到辐辐射射进进料料泵泵侧侧线线抽抽出出口口，两两台台塔塔底底过过滤滤器器几几乎乎被被焦焦堵堵死死，辐辐射射进进料料泵泵的的第第一一级级叶叶轮轮入入口口处处有有大大量量焦焦块块。对对辐辐射射进进料料泵泵体体内内和和分分馏馏塔塔底底的的粘粘结结物物采采样样分分析析，诊诊断断为为催催化化剂剂固固体体粉粉末末与与沥沥青青质质，对对辐辐射射进进料料泵泵体体内内的的粘粘结结物物进进行行灼灼烧烧灰灰份份分分别别高高达达54.5%54.5%和和41.3%41.3%。主主要要是是重重油油催催化化油油浆浆的的催催化化剂粉末。剂粉末。n茂茂名名分分公公司司焦焦化化装装置置在在掺掺炼炼催催化化油油浆浆后后，发发现现在在辐辐射射进进料料泵泵内内有有焦焦粉粉及及催催化化剂剂粉粉末末沉沉积积。辐辐射射进进料料调调节节阀阀有有卡卡涩涩现现象象，曾曾引引起起辐辐射射量量大大幅幅波波动动，在在掺掺炼炼催催化化油浆后，投用仅半年的两个辐射调节阀因为阀心磨损关不严而被更换。油浆后，投用仅半年的两个辐射调节阀因为阀心磨损关不严而被更换。n荆门荆门分公司掺炼分公司掺炼脱油沥青脱油沥青，焦炭塔焦粉夹带严重，引起焦化加热炉结焦。，焦炭塔焦粉夹带严重，引起焦化加热炉结焦。8.4.1工艺节能潜力原料管理318.4.1工艺节能潜力n原料管理原料管理n1999年初，年初，镇海镇海焦化加工焦化加工进口含硫原油进口含硫原油的减压渣油，其原料四组成分析的减压渣油，其原料四组成分析为饱和烃为饱和烃28.9%,芳烃芳烃42.3%,胶质胶质18.4%,沥青质沥青质10.4%。按照常规操作条。按照常规操作条件控制，加工仅件控制，加工仅5-7天，两台加热炉炉管表面温度达到天，两台加热炉炉管表面温度达到650以上，判以上，判断为加热炉炉管结焦，随即停工烧焦。重新开工后，由于原料未改善，断为加热炉炉管结焦，随即停工烧焦。重新开工后，由于原料未改善，加热炉运行不到半月后，又出现结焦。加热炉运行不到半月后，又出现结焦。n2002年，年，沧州沧州焦化加工焦化加工新疆重质常压渣油新疆重质常压渣油，其原料四组成分析为饱和烃，其原料四组成分析为饱和烃31.4%,芳烃芳烃35.7%,胶质胶质21.5%,沥青质沥青质11.4%,采用采用HLCGO工艺工艺,平稳运平稳运行行6个月后个月后,在原料性质不变的情况下在原料性质不变的情况下,该装置将循环比由该装置将循环比由0.7降至降至0.30.4,加热炉出口温度由加热炉出口温度由495提高至提高至498,即采用常规操作条件。即采用常规操作条件。结果运行结果运行15天后，发现加热炉炉管压力降增加天后，发现加热炉炉管压力降增加0.5MPa,炉管出现弯曲变炉管出现弯曲变形形,结焦。装置被迫停工结焦。装置被迫停工.参考文献 8.8.4.1工艺节能潜力原料管理328.4.1工艺节能潜力n原料管理原料管理1.控制劣质原料的掺炼量控制劣质原料的掺炼量 荆门焦化掺炼脱油沥青性质劣化，荆门焦化掺炼脱油沥青性质劣化，20042004年掺炼脱油沥青比例年掺炼脱油沥青比例2020降为降为11.46%11.46%。长岭加工波纳原油。长岭加工波纳原油,掺炼比降到掺炼比降到1/31/3后，操作和焦炭质量才后，操作和焦炭质量才恢复正常。恢复正常。2.2.加大装置循环比加大装置循环比 塔化焦化加工塔化焦化加工新疆稠新疆稠油采用大循环比（油采用大循环比（0.81.00.81.0）操作，自投产以）操作，自投产以来，装置运行正常。来，装置运行正常。3.3.分析焦化原料分析焦化原料 调整操作条件调整操作条件 根据密度、残炭、硫含量及饱和烃、芳烃、胶质、沥青质四组份的根据密度、残炭、硫含量及饱和烃、芳烃、胶质、沥青质四组份的分析数据，及时调整炉管注水量、加热炉出口温度、小吹汽量、焦炭塔分析数据，及时调整炉管注水量、加热炉出口温度、小吹汽量、焦炭塔顶温度等操作条件。顶温度等操作条件。8.4.1工艺节能潜力原料管理338.4.1工艺节能潜力3.加热炉管理加热炉管理a.单单/双面辐射炉的比较（金山）双面辐射炉的比较（金山）参考文献参考文献1,3,10.b.炉管外壁结垢炉管外壁结垢/结灰：与燃料的清洁度，雾化结灰：与燃料的清洁度，雾化效果（配风、配汽）有关。效果（配风、配汽）有关。炉管内壁结垢炉管内壁结垢/结焦：与原料的性质、流速结焦：与原料的性质、流速（注汽（注汽/水）。水）。8.4.1工艺节能潜力加热炉管理348.4.1工艺节能潜力n3.加热炉管理加热炉管理n焦化炉设计考虑焦化炉设计考虑n较高的炉管平均热强度较高的炉管平均热强度单面辐射炉单面辐射炉2831KW/m2双面辐双面辐射炉射炉4246.5KW/m2,(金山金山49),炉管热强度周向不均匀系数炉管热强度周向不均匀系数要小要小n短停留时间短停留时间2m/sn辐射室炉管有良好的热分布辐射室炉管有良好的热分布,分支流量均匀。分支流量均匀。n燃烧室热分布能得到良好控制。燃烧室热分布能得到良好控制。n有适当的辐射室炉管入口温度和适宜的炉膛体积热强度。有适当的辐射室炉管入口温度和适宜的炉膛体积热强度。n有稳定的升温梯度。有稳定的升温梯度。n采用多点注汽。采用多点注汽。8.4.1工艺节能潜力3.加热炉管理358.4.1工艺节能潜力3.加热炉管理加热炉管理c.阻焦剂阻焦剂（品牌、用量和注入位置）（品牌、用量和注入位置）辽化焦化辽化焦化原料原料大庆大庆/辽河渣油辽河渣油,洛阳洛阳CAF-1阻焦剂阻焦剂用量用量60ppm,加热炉运行周期延长加热炉运行周期延长50%.使加热炉保持高效率使加热炉保持高效率,并长运行周期并长运行周期,能耗降低能耗降低参考文献参考文献4.提高收率提高收率?消泡剂（品牌、用量和注入位置）消泡剂（品牌、用量和注入位置）中子料位计中子料位计塔底过滤器塔底过滤器8.4.1工艺节能潜力加热炉管理368.4.1工艺节能潜力3.加热炉管理加热炉管理d.燃烧器：性能，配风，配汽燃烧器：性能，配风，配汽燃烧器性能对比8.4.1工艺节能潜力加热炉管理燃烧器性能对比378.4.1工艺节能潜力3.加热炉管理加热炉管理e.空气预热器空气预热器 金陵焦化金陵焦化2台立式加热炉，空气预热器投用后烟气温度降台立式加热炉，空气预热器投用后烟气温度降低低90-100，空气温升不小于，空气温升不小于140，排烟温度降至，排烟温度降至170-180，炉效率提高，炉效率提高5，全年节约燃料，全年节约燃料1000吨，吨，2年可回年可回收投资。收投资。n注意：烟气旁路挡板能否关严至关重要；注意：烟气旁路挡板能否关严至关重要；n加热炉炉体泄漏对热管影响较大；加热炉炉体泄漏对热管影响较大；n防止热管受烟气露点腐蚀（防止热管受烟气露点腐蚀（125），），排烟温度不小于排烟温度不小于160，燃料气必须脱硫；，燃料气必须脱硫；n烟气氧含量分析仪，负压测定器工作正常烟气氧含量分析仪，负压测定器工作正常8.4.1工艺节能潜力加热炉管理388.4.1工艺节能潜力3.加热炉管理加热炉管理f.在线清焦：金山在线清焦：金山(2次次)、高桥、高桥(1次次)在线清焦在线清焦g.h.h.20032003年年7 7月月底底，高高桥桥在在金金山山专专家家的的指指导导和和帮帮助助下下，对对加加热热炉炉C C组组炉炉管管在在线线清清焦焦，进进行行了了4 4次次升升降降温温，历历时时2828小小时时。尽尽管管做做了了很很大大的的努努力力和和尝尝试试，但但实实际际效效果果不不理理想想，在在线线清清焦焦技技术术在在高高桥桥焦焦化化加加热热炉炉未获成功。分析不成功的原因有以下几个方面：未获成功。分析不成功的原因有以下几个方面：i.i.炉炉管管壁壁厚厚不不同同。高高桥桥炉炉管管壁壁厚厚为为12mm,12mm,而而金金山山为为8.5mm8.5mm。壁壁厚厚的的增增加加影影响响加加热热炉炉快快速速升升降降温温时时炉炉管管的的径径向向伸伸缩缩，因因而而影影响响炉炉管管壁壁焦炭的脱落。焦炭的脱落。j.j.燃燃烧烧器器火火焰焰偏偏高高。高高桥桥燃燃烧烧火火焰焰比比金金山山的的高高，金金山山进进口口燃燃烧烧器器的火焰短、硬、通体透明，没有红光，而且炉体保温性能很好。的火焰短、硬、通体透明，没有红光，而且炉体保温性能很好。k.k.炉炉管管支支架架形形式式不不同同。高高桥桥炉炉管管支支吊吊架架没没有有限限制制，而而金金山山支支吊吊架架在在径径向向有有限限制制，所所以以炉炉管管快快速速升升降降温温时时，高高桥桥炉炉管管的的径径向向变变形形要要比金山的小。比金山的小。l.8.4.1工艺节能潜力加热炉管理398.4.1工艺节能潜力n加热炉管理加热炉管理n 高桥高桥C C、D D组炉膛相互影响很大，致使组炉膛相互影响很大，致使C C组不能在短时间内进行快速组不能在短时间内进行快速的升降温操作。的升降温操作。升降温幅度不同。金山升降温幅度为升降温幅度不同。金山升降温幅度为150150，而高桥只有，而高桥只有120120。结结焦焦程程度度不不同同。高高桥桥C C组组炉炉管管有有一一定定程程度度的的结结焦焦，金金山山加加热热炉炉的的结结焦焦程程度度严严重重。金金山山在在线线清清焦焦前前的的炉炉管管壁壁温温度度高高达达640640，而而高高桥桥壁壁温温为为620620。升升降降温温速速度度。据据国国外外资资料料，在在线线清清焦焦操操作作时时升升降降温温速速度度很很快快，除除第第一一次次升升降降温温在在1.51.5小小时时外外，其其余余要要求求在在5 5分分钟钟时时间间内内升升降降温温150150。而而高桥无法做到。高桥无法做到。高桥加热炉总体状况与金山加热炉有很大的不同。高桥加热炉总体状况与金山加热炉有很大的不同。8.4.1工艺节能潜力加热炉管理408.4.1工艺节能潜力3.加热炉管理加热炉管理g.炉墙衬里与保温炉墙衬里与保温（齐鲁、高桥加热炉、调研资料）n耐高温节能涂料耐高温节能涂料n加热炉或烟道衬里（加热炉或烟道衬里（0.5-10mm），作用：衬里补强，裂缝密封，提），作用：衬里补强，裂缝密封，提高辐射强度，炉效提高高辐射强度，炉效提高3-5，炉外壁温度下降，炉外壁温度下降3-60。（上海硅酸盐研究所）n辐射炉管外表衬里：提高传热系数，减少辐射结垢辐射炉管外表衬里：提高传热系数，减少辐射结垢（黑龙江化工院黑龙江化工院）n衬里结构与施工衬里结构与施工n耐火纤维噴凃复合衬里耐火纤维噴凃复合衬里(南京金炼科技有限公司南京金炼科技有限公司)8.4.1工艺节能潜力加热炉管理41工艺节能潜力n加热炉管理加热炉管理nh.智能控制技术智能控制技术n现有加热炉的自动控制现有加热炉的自动控制,主要以燃烧控制为主主要以燃烧控制为主,即通过烟道挡板和进风蝶阀进行调即通过烟道挡板和进风蝶阀进行调节节,以满足排烟氧含量和炉膛负压趋进设定值以满足排烟氧含量和炉膛负压趋进设定值,实现最佳燃烧。炉膛压力和温度作实现最佳燃烧。炉膛压力和温度作用为安全指标约束控制，也有燃料量的变化作为前控制。用为安全指标约束控制，也有燃料量的变化作为前控制。n加热炉的智能控制，不以排烟氧含量为控制目标，而是以实现工艺要求的加热炉的智能控制，不以排烟氧含量为控制目标，而是以实现工艺要求的前提下燃料消耗最低为控制目标，以相关的压力，流量，温度作为检测和前提下燃料消耗最低为控制目标，以相关的压力，流量，温度作为检测和控制的对象，解决仪表检测误差和执行机构不精确带来的不利影响，设定控制的对象，解决仪表检测误差和执行机构不精确带来的不利影响，设定多项而非单一的控制策略，动态的优选，寻找，记忆最佳路线和最优化参多项而非单一的控制策略，动态的优选，寻找，记忆最佳路线和最优化参数组合，使加热炉始终处于最佳燃烧状态，实现加热炉节能高效运行。数组合，使加热炉始终处于最佳燃烧状态，实现加热炉节能高效运行。n该技术以改变控制策略去适应加热炉的复杂性和不确定性，具有自学习能该技术以改变控制策略去适应加热炉的复杂性和不确定性，具有自学习能力，它不仅是依靠数学模型工作，而是能够根据知识和经验进行在线推理力，它不仅是依靠数学模型工作，而是能够根据知识和经验进行在线推理和系统识别，从而在众多的应对措施中优选出一条能够达到最大热效率，和系统识别，从而在众多的应对措施中优选出一条能够达到最大热效率，最小能耗的控制策略；最小能耗的控制策略；n该技术在冶金行业加热炉应用可节约燃料该技术在冶金行业加热炉应用可节约燃料5%10%，金陵公司三套常减压，金陵公司三套常减压炉上已应用。炉上已应用。(南京金炼科技有限公司南京金炼科技有限公司)工艺节能潜力加热炉管理428.4.1工艺节能潜力4.换热流程优化换热流程优化n热进料热进料n提高入炉温度提高入炉温度可调循环比流程可调循环比流程参考文献参考文献5,7.n流程优化流程优化窄点分析窄点分析参考文献参考文献2.齐鲁齐鲁,1焦化焦化设计进料设计进料150。常渣热进料常渣热进料250,冷渣油冷渣油100,混合温度混合温度210,原换热流程未变原换热流程未变,造成分馏塔取热平衡失常，造成分馏塔取热平衡失常，大量热量上移大量热量上移,被冷却水带走被冷却水带走,因而能耗增加因而能耗增加n充分利用高温位热量充分利用高温位热量n低温热利用低温热利用n分馏塔顶循环回流代替冷回流，可提高分馏塔取热温度。某装分馏塔顶循环回流代替冷回流，可提高分馏塔取热温度。某装置使用冷回流置使用冷回流,空冷器排出的热量达到空冷器排出的热量达到10000kW,可回收量达可回收量达8000kW。n除盐水除盐水,取暖水取暖水8.4.1工艺节能潜力换热流程优化438.4.1工艺节能潜力5.吹汽：吹汽：焦炭塔吹汽阶段是消耗蒸汽最大的步骤焦炭塔吹汽阶段是消耗蒸汽最大的步骤 延长小吹汽（延长小吹汽（1=1.5小时），减少大吹汽小时），减少大吹汽（1.5=1.0小时），节约蒸汽小时），节约蒸汽10吨吨/天天金陵8.4.1工艺节能潜力吹汽：448.4.2设备方面n电机变频电机变频n电机电机泵头泵头出口阀出口阀调节阀调节阀n电机选型电机选型泵的配套功率泵的配套功率排量排量+扬程扬程控制阀控制阀工艺流量工艺流量/压力压力n电机转速与机泵流量成正比电机转速与机泵流量成正比n电机的功率和电机的转速立方成正比电机的功率和电机的转速立方成正比8.4.2设备方面电机变频458.4.2设备方面n电机变频电机变频n当工艺要求仅是低流量时，或电机当工艺要求仅是低流量时，或电机/机泵过大时，机泵过大时，只能用阀门节流，消耗压力能，带来后果，调节阀只能用阀门节流，消耗压力能，带来后果，调节阀尖叫、振动、泄漏、泵头密封泄漏尖叫、振动、泄漏、泵头密封泄漏n采用变频，降低电机转速，调节转速即可调节流量采用变频，降低电机转速，调节转速即可调节流量（全开控制阀）（全开控制阀）8.4.2设备方面电机变频46变频器投用节电效果变频器投用节电效果471.节电效果十分明显节电效果十分明显2.改变传统的控制方式，实现了高质量的改变传统的控制方式，实现了高质量的自动控制自动控制3.有利于机泵冷换及控制阀等设备的长周有利于机泵冷换及控制阀等设备的长周期运行和维护保养，大大降低了维修成本期运行和维护保养，大大降低了维修成本4.改善操作环境，减少了漏油，降低了噪改善操作环境，减少了漏油，降低了噪音污染音污染5.装置安全运行可靠性得到提高装置安全运行可靠性得到提高投用变频后的综合效果投用变频后的综合效果节电效果十分明显投用变频后的综合效果投用变频后的综合效果488.4.2设备方面n机泵叶轮机泵叶轮抽级抽级/切削切削n高桥焦化加热炉进料泵高桥焦化加热炉进料泵“叶轮抽级叶轮抽级”在满足工艺要求的前提下，分别对两台加热炉进料泵在满足工艺要求的前提下，分别对两台加热炉进料泵进行进行“叶轮抽级叶轮抽级”改造，由原改造，由原4 4级改为级改为3 3级，节电效果明显。级，节电效果明显。电流从原来运行时的电流从原来运行时的50A50A降为降为32A32A，同时辐射调节阀前后压差，同时辐射调节阀前后压差变小，操作更可靠变小，操作更可靠n富气压缩机采用电机驱动、变速器调速，负荷变化富气压缩机采用电机驱动、变速器调速，负荷变化通过变频调速，节电效果明显通过变频调速，节电效果明显 ，n总能耗降低总能耗降低2kg/t2kg/t8.4.2设备方面机泵叶轮抽级/切削498.4.2设备方面n压缩机压缩机：n富气入口压力、分馏塔到压缩机入口的压降富气入口压力、分馏塔到压缩机入口的压降n富气出口压力富气出口压力n透平背压透平背压n复水器真空度复水器真空度n换热冷却设备换热冷却设备：n型号型号n冷却水质量（防垢）冷却水质量（防垢）n空冷器翅片及风机空冷器翅片及风机8.4.2设备方面压缩机：508.4.2设备方面n散热：塔壁热损散热：塔壁热损n焦炭塔保温技术焦炭塔保温技术背带式保温结构背带式保温结构参考文献参考文献12.n西北西北X厂厂2台台5400mm焦碳塔，红外测温焦碳塔，红外测温镀锌铁皮保护层外表大部分镀锌铁皮保护层外表大部分4260接缝处接缝处70110，110130，迎风面，迎风面135，背风面，背风面158室内室内DCS仪表显示：塔底仪表显示：塔底493，中部，中部417，塔顶，塔顶403n济南炼厂济南炼厂2台台6800mm焦碳塔，采用背带式保温，焦碳塔，采用背带式保温，外表面外表面3040，最高，最高51室内室内DCS仪表显示：塔底仪表显示：塔底495，中部，中部453，塔顶，塔顶440n锦西石化锦西石化4台台6000mm焦碳塔焦碳塔,采用旧式保温采用旧式保温,预热时间预热时间4小时小时2台台6800mm焦碳塔，采用背带式保温，预热时间焦碳塔，采用背带式保温，预热时间2小时小时n塔内介质每降低塔内介质每降低5.6,液体收率下降液体收率下降1.1%8.4.2设备方面散热：塔壁热损518.4.2设备方面n散热：管线热损散热：管线热损n大庆催化（大庆催化（140万吨万吨/年）管线总散热损失总能耗为年）管线总散热损失总能耗为31.14-37.5MJ/t，0.74-0.89万大卡万大卡/t）参考文献参考文献6.n镇海、茂名镇海、茂名在下大雨前后的供汽量相差在下大雨前后的供汽量相差100t/hn石家庄石家庄在下大雨前后的供汽量相差在下大雨前后的供汽量相差60t/hn保温材料及管理保温材料及管理n除焦水泵除焦水泵:节电节电8.4.2设备方面散热：管线热损528.5延长开工周期n金山：不烧焦连续运行金山：不烧焦连续运行27个月；个月；n金陵：通过小修消缺，金陵：通过小修消缺，1#焦化装置自焦化装置自2002年年1月月11日开工至日开工至2005年年8月停工，生产周期达月停工，生产周期达到到3年年8个月个月。8.5延长开工周期金山：不烧焦连续运行27个月；538.6 降低加工损失8.6 降低加工损失54国外炼油国外炼油能源管理nKBC 最佳技术标准最佳技术标准 BT100BESTTECHNOLOGYMETHODOLOGYnSOLOMON 能源密度指数能源密度指数EII EnergyIntensityIndex国外炼油能源管理KBC 55炼厂和工艺装置要具备如下特点：炼厂和工艺装置要具备如下特点：工艺装置的结构配置是优化的工艺装置的结构配置是优化的全部燃料的燃烧状况是高效且经济的全部燃料的燃烧状况是高效且经济的,加热炉效率加热炉效率92%所有工艺热联合是基于经济目标所有工艺热联合是基于经济目标(窄点法窄点法)的分析的分析,换热温差换热温差20C所所有有机机械械的的轴轴功功效效率率，无无论论是是电电机机、蒸蒸汽汽透透平平、或或是是气气体体透透平平驱驱动动，都达到可实现的经济的循环效率都达到可实现的经济的循环效率蒸蒸汽汽锅锅炉炉都都产产高高压压蒸蒸汽汽,工工艺艺装装置置所所用用的的中中低低压压蒸蒸汽汽均均由由蒸蒸汽汽透透平平的背压排汽供给的背压排汽供给 蒸汽透平的等熵效率相当于电机或机械轴功效率的蒸汽透平的等熵效率相当于电机或机械轴功效率的75%(净值净值)KBC设定的最佳技术标准设定的最佳技术标准 BT100KBC设定的最佳技术标准 BT10056KBC设定的最佳技术标准设定的最佳技术标准 BT100n新建炼厂新建炼厂 BT120 BT120n对于现有的厂，即使经过技术改造，一般也对于现有的厂，即使经过技术改造，一般也难以达到难以达到BT值值100%的能源效率，但大幅度的能源效率，但大幅度地接此目标的实例不在少数地接此目标的实例不在少数KBC设定的最佳技术标准 BT100新建炼厂 BT57KBCClientRefineryEnergyPerformanceRankingKBC设定的最佳技术标准设定的最佳技术标准 BT100KBC Client Refinery Energy Per58KBC最佳技术方法最佳技术方法n炼厂整体能源优化炼厂整体能源优化n每个工艺装置优化每个工艺装置优化n工艺装置之间能源一体化工艺装置之间能源一体化 上下游装置上下游装置n工艺与设备之间工艺与设备之间n设备选择耗能核算设备选择耗能核算n工艺装置与公用工程之间工艺装置与公用工程之间n公用工程系统公用工程系统 (南京南京 Solomon 17.7%)Solomon 17.7%)n燃料、电力、燃料、电力、蒸汽、水蒸汽、水n能源价格经济能源价格经济n应用技术应用技术:软件软件Petro-Sim,TotalSite,ProsteamKBC最佳技术方法炼厂整体能源优化59The Figure below shows how the BT methodology was developed and how it is applied when benchmarking refinery energy performance.KBC Best Technology AnalysisKBCBESTTECHNOLOGYMETHODOLOGYThe Figure below shows how the60KBCBESTTECHNOLOGYMETHODOLOGYKBC Gap Analysis-DescriptionKBC BEST TECHNOLOGY METHODOLOG61Gap Analysis and Energy Performance Improvement RoadMap for a Leading Asian Refinery Client(Singapore Refinery)KBCBESTTECHNOLOGYMETHODOLOGYGap Analysis and Energy Perfor62SOLOMON EnergyManagement能源管理（2000年）SOLOMON EnergyManagement能源管63EIIEII：炼厂实际总能耗与标准能耗对比分析指标炼厂实际总能耗与标准能耗对比分析指标 炼厂实际总能耗炼厂实际总能耗/全年天数全年天数 EII=EII=100100 (装置加工量装置加工量 装置的标准能耗装置的标准能耗)+)+显热显热+界区外系统耗能界区外系统耗能 能源密度指数能源密度指数EIIENERGYINTENSITYINDEXEII：炼厂实际总能耗与标准能耗对比分析指标能源密度指数 E64SOLOMON能源管理能源管理nSOLOMON 标准能耗装置名称装置名称Kbtu/bbln标准常压标准常压(含轻烃回收含轻烃回收)3+1.23APIn标准减压蒸馏标准减压蒸馏15+2.3APIn延迟焦化延迟焦化(含吸收稳定含吸收稳定)180n催化裂化催化裂化(不含烟机不含烟机)70+40 xC%n加氢裂化加氢裂化(轻油型轻油型)180n重整重整(半再生半再生)3.65xRONC-120n重整重整(连续连续)3.65xRONC-133n加氢精制加氢精制(石脑油石脑油渣油渣油)8090SOLOMON 能源管理SOLOMON 标准能耗65SOLOMON能源管理能源管理n延迟焦化延迟焦化(含吸收稳定含吸收稳定)标准能耗标准能耗n1.0Btu=252卡卡1.0BBL=152升升,1.0立方米立方米=6.329桶桶n焦化原料相对密度焦化原料相对密度0.951.0,相当于相当于6.6626.329桶桶/吨吨n按按SOLOMON标准能耗标准能耗180KBtu/bbl折算折算 延迟焦化延迟焦化标准能耗为标准能耗为28.7130.22万大卡万大卡/吨吨SOLOMON 能源管理延迟焦化(含吸收稳定)标准能耗668383Study AverageStudy Average实际平均值实际平均值68689898日本日本日本日本JapanJapan5858105105WesternEuropWesternEurop西欧西欧西欧西欧1211216868SoutheastAsiaSoutheastAsia东南亚东南亚东南亚东南亚6666129129MiddleEastMiddleEast中东中东中东中东8787109109AustraliaAustralia澳大利亚澳大利亚澳大利亚澳大利亚CanadaCanada加拿大加拿大加拿大加拿大1161168080拉美拉美拉美拉美LatinAmericaLatinAmerica8383170170UnitedStatesUnitedStates美国美国美国美国68681451457676130130中南欧中南欧中南欧中南欧CentralandCentralandSouthernEuropeSouthernEuropeEnergy Intensity Index能源密度指数N N836898日本Japan58105Western Euro678282Asia/Pacific AverageAsia/Pacific Average亚太平均亚太平均64648888NonconversionNonconversion非转化组群非转化组群非转化组群非转化组群8181121121GOC1GOC17676101101GOC2GOC272729494GOC4GOC468689494GOC3GOC3Energy Intensity Index能源密度指数Processing Group加工组群N N转化组群1转化组群2转化组群3转化组群4826488Nonconversion81121GOC176688383Study AverageStudy Average实际平均值实际平均值73739595JapanSmallerJapanSmaller日本小型日本小型日本小型日本小型68689797JapanLargerJapanLarger日本大型日本大型日本大型日本大型6969121121AsiaSmallerAsiaSmaller亚州小型亚州小型亚州小型亚州小型AustraliaAustralia澳大利亚澳大利亚澳大利亚澳大利亚8787109109Energy Intensity Index能源密度指数Size/Location Group规模/区域组群6868101101SmallSmall小型小型小型小型AsiaLargerAsiaLarger亚州大型亚州大型亚州大型亚州大型72729191N N837395Japan Smaller日本小型6897Jap6960708090100110120130PercentParticipation参与者百分数参与者百分数EII能源密度指数能源密度指数能源密度指数趋势 EII TrendAsia/Pacific 1996-2000亚太地区N N60708090100110120130Percent Pa701502002503003504000255075100DegreesCCDUCDU常压常压常压常压VacuumVacuum减压减压减压减压加热炉入口温度Furnace Inlet TemperatureAsia/Pacific亚太N NN NN NN NN NN N1502002503003504000255075100De712.02.53.03.54.04.55.05.5020406080100CumulativeConsumedEnergyVolume累计能耗量累计能耗量EnergyCosts,US$/MillionBTU能耗成本能耗成本,百万美元百万美元Total Energy Costs Asia/Pacific亚太地区总能耗成本N N2.02.53.03.54.04.55.05.502040672Total Energy Gap能源总差距Price价格Consumption消耗量28424N NEnergy Opportunity Gap能源差距Millions of Dollars百万美元Total Energy Gap能源总差距28424NEne73nFocus on energy management with accountability measures能源管理应着重可计量性方面的措施nDaily optimization of energy to deliver planned yields每日优化能源,以保证产品结构及产量完全与计划相吻合nEnergy economics known at the process unit level在装置层次普及能源的经济学知识nFrequent energy and utility balances 增加能源及公用工程平衡的频度nEnergy efficiency optimized by advanced control采用先进控制优化能源效率Better Energy Performance Observations改进能源绩效的评论Focus on energy management wit74能耗能耗60%60%2002 操作费用亚太除日本能耗60%2002 操作费用亚太除日本768383总平均总平均西欧西欧美国美国澳大利亚澳大利亚中东中东能源密度指数(2002)亚太东南亚东南亚日本日本加拿大加拿大拉丁美洲拉丁美洲616112012095956868545410610669691401406363147147828211411411011089899292210210Z ZG GNN83西欧美国澳大利亚中东能源密度指数(2002)亚太东南亚778080亚太平均亚太平均616179797070989869698989686892927979120120能源密度指数(2002)亚太除日本没有转化厂没有转化厂GOC1GOC1GOC2GOC2GOC4GOC4GOC3GOC3Z ZG GNN80617970986989689279120能源密度指数(788080亚太平均亚太平均能源密度指数(2002)69699191616112012070709595898911011068688989日本小厂日本小厂日本大厂日本大厂亚洲小厂亚洲小厂亚洲大厂亚洲大厂澳大利亚澳大利亚Z ZG GNN80能源密度指数(2002)699161120709589179能源密度指数变化趋势 亚太除日本Z ZG GNN能源密度指数变化趋势 亚太除日本ZGN80能源密度指数变化趋势 东南亚Z ZG GNN能源密度指数变化趋势 东南亚ZGN81总能耗费用 亚太2 23 34 45 50 02020404060608080100100累计能耗累计能耗能耗费用能耗费用,US$/GJ,US$/GJZ ZG GNN总能耗费用 亚太2345020406080100累计能耗能82THANKSTHANKS83