聚酯装置热煤炉节能攻关

蒋 云

（中国石化仪征化纤股份有限公司生产技术部，江苏仪征 211900）

聚酯装置热煤炉节能攻关

蒋 云

（中国石化仪征化纤股份有限公司生产技术部，江苏仪征 211900）

总结了近年来仪化公司热煤炉节油工作卓有成效的攻关情况，统计核算了某装置改5台炉运行方式为4台炉运行的节能效果；专门论证了天然气折标油系数取值不合适问题及其对节能降耗的影响；提出了新阶段热煤炉管理工作关注的要点，对卧式炉及S3小炉子改造方案进行了思考。

热煤炉 攻关 节能 天然气折标系数

聚酯装置热媒炉是聚酯合成的供热设备，热媒炉热效率低下会造成燃料消耗过高增加产品成本。2007年以前中国石化仪征化纤股份有限公司（下称仪化公司）热媒炉运行不稳定，热效率较低、油耗较高。改用天然气后炉膛基本不积灰，解决了烧油时积灰严重热效率快速降低的问题。另一方面针对仪化热媒炉的炉型设计，专业热媒炉设计生产企业提出了改造空预器降低排烟温度为主的技术改造方案。通过技术上加大改造力度，管理上加强运行监控和规范作业，仪化公司热媒炉热效率逐年上升，燃料消耗逐年下降，某生产中心热媒炉平均热效率由2007年的86.6%上升到2009年的89.88%，上升了3.28%，燃料单耗下降了4.37 kg标油／t PET。

1 节能措施及途径

1.1 热媒炉改造

改造前，仪化公司热媒炉热效率低、燃料消耗高，且其炉管积灰严重，运行周期短。与此同时，还有热媒炉故障多、有时烟囱冒黑烟污染环境等问题。改造陆续从空预器、聚酯装置废水汽提项目等方面入手。

1.1.1 热煤炉空预器改造

根据反平衡热效率计算公式，热媒炉排烟温度每下降15～20℃热效率上升1%。专业机构为此设计了变一级换热为两级换热、其中一级为搪瓷管的空预器改造方案，增加了换热面积，通过强化空气预热器换热来降低排烟温度，但排烟温度降低后要严格预防烟气结露引起空预器腐蚀，所以一级空预器必须采用搪瓷管来预防腐蚀。为了防止搪瓷管缺陷造成腐蚀穿孔，搪瓷管空预器运输安装时须轻装轻卸，运行时不能超过允许最低排烟温度尤其是热媒炉清灰后投运初期，清灰作业时要防止磕碰搪瓷管。

空预器改造清灰后，该公司热媒炉烟气温度平均降低了125.5℃，扣除清灰因素，空预器改造后热效率提高了4.19%，燃料节能率均达到了4%。

1.1.2 聚酯装置废水汽提项目

聚酯装置废水COD较高，含有乙醛等环境污染物质。如果将其中易挥发的乙醛成分分离出来，引至热媒炉进行助燃，既可大大降低废水COD，又可以节省热媒炉燃料。改造投运后，经过统计废水汽提项目可以节能60～70 kg标油／h。

1.2 5台炉运行调整为4台运行尝试

2010年，该公司某装置热媒站进行了减炉节能尝试，减炉运行尝试时对5＃炉采取了停炉停泵低流量循环热备的方式，希望通过减少电耗和可能减少的燃料消耗达到节能的目的。

1.3 燃料变更

因中石化节约原油资源热媒炉燃料改用重油的要求，该公司原用燃料油由原油改为重油，由于重油不完全燃烧和杂质比例更高，燃油品质较差且不稳定，雾化状态不好，燃烧状况变差，导致热媒炉炉管和空预器积灰严重，热效率快速降低。

2010年开始仪化公司热媒炉开始使用清洁能源天然气，由于使用天然气基本不积灰，因此该公司安排对热媒炉进行了一次全面的清灰，并对所有腐蚀漏风的搪瓷管小空预器进行了更换。共完成18台热媒炉的清灰工作。清灰后，烟气温度平均降低了90.7℃，排烟温度平均下降了42.8℃，推算热效率约可以提高2.5%，热媒炉运行情况达到历史最好水平，仪化公司热媒炉平均热效率为93.2%。

2 结果与讨论

2.1 卧式炉及S3两台小炉子的改造设想

卧式炉及S3的两台小炉子热效率偏低，已经无法满足该公司节能降耗的要求和中石化对有机热载体炉热效率的规定。

意大利卧式炉空预器设计为内置式，在空气预热和空预器保温效果上有一定优势，既然空预器改造的目的是降低最终排烟温度，只要新增的附加空预器能将排烟温度降到设计值，改造方案都是可行的，因此保留原空预器的方案既降低排烟温度提高了热效率，又利用了原设计在空气预热和空预器保温效果上的优势。排烟温度降低后需要防止露点腐蚀，新增空预器采用搪瓷管。

S3热媒炉由于用热负荷低，一用一备，不需要两台炉同时运行，因此两台炉可以共用空预器。但设计共用空预器时，要设计备用炉点炉试运行需要的旁路，即烟气直排大气、空气不经预热，以及各个空预器的旁路以备空预器的维修，最终需要的管路投资比两套空预器方案增加不多，但增加了切换操作，需要培训到位。空预器也需要设计成一大一小（搪瓷管）的形式。

2.2 某装置5台炉运行为4台运行节能尝试的统计核算

热媒炉减炉运行的节能情况可以通过统计核算和理论计算求得，统计核算使用现场实测数据，更接近于实际能耗，但可能受气温和下雨等天气影响而有所误差。理论计算可以避免天气影响，但计算模型的局限性可能导致计算结果误差较大。笔者选择了统计核算。核算思路如下：

7月份某装置热媒站4台炉运行时，对5＃炉采取了停炉停泵低流量热备的方式，即4台炉运行比5台炉运行只有燃料消耗和电力消耗的变化，其他能源介质的消耗量不变。统计、计算出燃料消耗和电力消耗的差值即减炉节能值，再以总的燃料消耗为基数计算节能率，即减炉节能折合节约了多少燃料，以此评价节能效果是否显著。

2.2.1 数据准备

能耗对比核算时4台炉运行选取了该装置生产稳定的7月13～25日时间段，期间该装置各单元负荷分布如表1所示。

表1 7月13～25日某装置生产负荷分布情况

5台炉运行选取了相同负荷及负荷分布且生产稳定的4月10～20日时间段。

截取7月13～25日及4月10～20日两个时间段的某装置热媒运行台账数据，分别对每台炉的天然气流量作波动图，发现两个时间段流量稳定即热媒炉负荷稳定，比较适合统计核算。

7月13～25日4台炉运行时，某装置对5＃炉采取了停炉停泵低流量热备的方式，5＃炉热媒循环泵电机额定功率为185 kW。

天然气折标油系数为0.93 kg标油／Nm3，电折标油系数为2.6 kg标油／kWh。

2.2.2 减炉前后能耗对比核算

对两个时间段每台炉的每天10：00抄表天然气流量进行平均，结果如表2、3所示。

表2 减炉运行前后各炉负荷分布／Nm3·h－1

表3 天然气消耗及停泵节电折合标油计算

由表2、3数据计算减炉节能情况：

4台炉运行比5台炉运行节气（3285.18-3264.44）＝20.74 kg标油／h，节电48.1 kg标油／h，总共节能（20.74＋48.1）＝68.84 kg标油／h，占5台炉运行燃料消耗的比例为100×501.74／3285.18＝15.27%。

统计核算显示某装置5台炉运行为4台运行节能约15%，但由于7月份气温比4月份高，正常燃料消耗比4月份气温低时要低一点，计算2009年该装置7月份燃料消耗相比4月份减少幅度为7.19%，扣除气温影响某装置5台炉运行为4台运行节能8.08%。

2.3 使用天然气对热媒炉运行的影响

使用天然气简化了热媒炉操作、减少了设备故障、提高了热效率，但改烧天然气后燃料消耗不降反升。

2.3.1 以某装置为例计算改烧天然气后燃料消耗变化

仪化现行天然气折标油系数按照行业标准取值为0.93 kg／Nm3，而仪化使用的中石油天然气的实际热值仅为约8 500 kcal／Nm3，因此天然气折标油系数实际是偏高的，对装置的综合能耗影响较大。以某装置为例对比说明如下。

由于装置检修和仪化公司经营性停车，2008年10月和2010年5月某生产中心本部均只有某装置处于运行状态，两个月装置的综合能耗对比如表4所示。

表4 某装置燃油和燃气综合能耗对比

2010年5月该装置高负荷运行，但是能耗并没有得到显著摊薄。装置负荷提升8.0%，综合能耗仅下降1.2%。这其中燃料消耗的影响最大，如表5所示。

表5 某装置负荷提升对各耗能工质消耗的影响

试以贴近实际热值的折标油系数0.86 kg／Nm3测算，则2010年5月装置的燃料消耗和综合能耗远低于2008年10月，这才真正体现出了装置高负荷和燃气高效率的优势，如表6所示。

表6 天然气折标油系数取值对燃料消耗和综合能耗的影响

从表6可以看出，天然气折标油系数对某装置综合能耗的影响达到了4.5 kg标油／t，影响幅度达到3.7%。

2.3.2 论证供应仪化的天然气折标油系数取值的不合适

针对天然气折标系数问题，利用网络查询发现，天然气折标油系数有的取值0.93，也有的取值0.85，两种取值情况都比较多，但是均没有国家权威部门机构的直接文件规定或国家权威部门的取值范例，通过广泛查找确认，在GB／T 2589-2008《综合能耗计算通则》附录A中找到间接的、比较权威的取值方法：各种能源折标准煤参考系数表。在辽宁地方标准DB21／1618-2008也找到了相同的佐证。

表7 各种能源折标准煤参考系数〔3－4〕

计算折标油系数：标油热值为10Mcal／kg，结果为表8所示。

表8 天然气折标油参考系数

根据中国石油天然气西气东输管道分公司天然气气质分析报告（2010年2月25日至26日青山分输清管站取样分析）高位发热量为38.652 54 MJ／m3即9 243.5 kcal／m3，高位发热量也达不到9 300 kcal／m3，一般来说高位、低位发热量相差10%，高位发热量为9 243.5 kcal／m3时低位发热量应该为8 400 kcal／m3左右，不到气田天然气的低位发热量8 500 kcal／m3。查询得知，西气东输项目气源主要为塔里木盆地克拉2气田、牙哈凝析气田、桑南凝析气田、吉拉克凝析气田。由此有理由怀疑供应仪化公司的天然气应该为气田天然气，折标油系数取值应该为0.85 kg／m3。

2.3.3 天然气折标油系数准确取值对节能降耗的影响

表面上看，天然气的价格是确定的，折标油系数高低并不直接影响企业效益，但是在节能降耗已成为世界主流和国家政策的今天，对与世界共经纬的仪化乃至中石化，天然气折标油系数高低造成的较大能耗差异影响的绝不仅仅只是简单的经济效益。因此，在节能降耗工作中，应客观、真实、准确地进行能源统计数据的总结和评价。

3 结 论

a）通过空预器改造，增加换热面积降低烟气温度，大幅度地提高了热煤炉的热效率，降低了燃油消耗。

b）某装置变5台炉全部运行方式为4台炉运行的尝试，各项节能比照燃料消耗共节约8%，节能效果显著。

c）使用清洁能源天然气基本不积灰，可以保持热媒炉热效率长周期高水平运行，不含硫烟气腐蚀性大大减轻降低了设备故障率。

d）天然气折标油系数应该为0.85 kg／m3，原折标系数0.93 kg／m3虚高了产品能耗，减弱了仪化公司为节能降耗所作的社会效益和责任。

e）在攻关取得阶段性成果后和燃料油改气的新形势下，仍然需要通过空预器改造等技术改进和提高与热效率计算相关的仪表管理类别等强化管理来不断做好热煤炉的提效节油工作。

［1］ 胡秀莲等综合能耗计算通则GB／T 2589-2008，中华人民共和国国家标准

［2］ 王德海等.水泥单位产品能耗限额及计算方法DB21／1618-2008，辽宁省地方标准

Energy conservation brainstorm for annealing oven of polyester

Jiang Yun

（Sinopec Yizheng Chemical Fibre Company Limited，Yizheng Jiangsu 211900，China）

Summarized the energy conservation brainstorm behavior for annealing oven in recent years，statistic the energy conservation behavior of fore ovens running instead of five ovens running at some plant.specially demonstrated that the standard oil coefficient of the NG in use is unseemliness，and its effect to energy conservation and emission reduction.Put forward the main points of the annealing oven management in the new stage，and discussed how to reconstruct horizontal oven and minor oven in S3 plant.

annealing oven；brainstorm；energy conservation；NG standard coefficient

TQ340.635.8

：B

：1006-334X（2011）02-0048-04

2011-05-31

蒋云（1972-），江苏盐城人，工程师，现从事聚酯专业技术管理工作。