大型炼厂蒸汽系统应急管理探索

尹彦国

(中国石油广西石化公司，广西 钦州 535008)

某大型炼厂蒸汽系统采用 树状管网，所有产、用汽装置都是直接与蒸汽母管相连，当装置的产汽量大于用汽量时装置会直接把过剩蒸汽送入全厂蒸汽母管，反之则直接从蒸汽母管中引入蒸汽。全厂蒸汽总产量约为720t·h-1，其中，催化裂化装置的产汽总量为450t/h。这就导致全厂蒸汽系统对催化裂化装置具有很大的依赖性，催化一旦停车，全厂蒸汽系统将会迅速瘫痪。该厂自开工以来，多次发生类似事件，尽管应对措施正在一步步改进，但是仍没有找到一个行之有效的应急预案。如何将催化故障所造成的影响降到最低成了摆在管理者面前的重大课题。

1 蒸汽系统简介

正常运行阶段，3.5MPa蒸汽主要由催化裂化装置、连续重整装置余热产汽系统供给，不足部分由动力站锅炉补充，多余部分送至动力站汽轮机发电。

1.0MPa蒸汽主要由设在催化裂化、蜡油加氢裂化、石脑油加氢裂化装置的背压式汽轮机及各装置1.0MPa的余热产汽系统提供，不足部分由设置在动力站的抽凝式发电机组或减温减压器提供。

0.4MPa的低压蒸汽主要由驱动泵的背压式汽轮机、各装置0.4MPa余热产汽系统、凝结水回收系统和产汽系统的排污扩容系统提供，不足部分由设置在各装置的减温减压器提供。

因此可知，全厂的蒸汽平衡主要靠动力站燃油燃气锅炉及抽凝视汽轮机平衡。鉴于燃油锅炉产汽成本过高，动力站仅仅维持单台锅炉低负荷运行。

2 蒸汽系统所存在的问题

全厂的蒸汽系统主要靠动力站单台锅炉、单台汽轮机变负荷进行调整，当最大的产汽装置——催化裂化装置故障停工时，全厂蒸汽将在短时间内减少约250t·h-1,此时动力站将无法维持全厂蒸汽系统，蒸汽管网的压力将迅速降低。各用汽装置没有将自己看做是蒸汽平衡调节中的重要组成部分，当发现蒸汽压力降低时，许多用汽装置大都开大调节阀，力图自保，在各装置相互抢蒸汽的过程中蒸汽系统迅速瘫痪，导致全厂所有装置都被迫停工。

3 催化故障工况下的应急预案

3.1 全厂蒸汽平衡情况

目前全厂蒸汽平衡情况见表1。其中蒸汽总量表示装置的蒸汽净消耗，正值表示装置需要从蒸汽管网引汽，负值表示装置向蒸汽管网供汽。其中产、用汽量大致相抵的装置、产、用汽量较小的装置、储运装置和管线伴热等不影响紧急工况下蒸汽平衡，本文作为一个整体统计。

3.2 应急预案

蒸汽系统管网与电网有一定的相似性。一个重要的相似点是蒸汽和电一样是个不可储存的动力能源，蒸汽系统也会像电网一样出现波动。当电网出现波动时，通常的做法是首先通过调峰发电机加减负荷，尽全力满足用电需求，当调峰发电机不能满足用户需求时，电网调度会根据事故预案，按照事先分好的等级从低到高对用户拉闸限电，稳定电网，保证关键用户的用电需求，力求将故障所造成的损失降到最小。蒸汽系统的应急预案也可参照这一原则。

表1 全厂蒸汽平衡表

动力站作为蒸汽系统的调峰装置，所能承受的最大蒸汽波动为：110t·h-1（调峰锅炉提负荷余量）+55t·h-1（调峰汽轮机进汽量）=165t·h-1。也就是说当蒸汽系统的波动量在165t·h-1之内时，动力站的调峰锅炉和汽轮机可以应对。

但是当催化裂化装置切断进料或主风机跳闸导致装置停车时，全厂蒸汽负荷将减少253t·h-1，动力站尽全力调整后蒸汽系统还缺口88t·h-1，这个时候就需要在生产调度的统一协调下，控制生产装置的用汽量，平衡蒸汽负荷的产、用量。

而要控制用汽装置就需要首先分清用汽装置的重要程度。根据各装置停工所造成的损失及在全厂流程中的重要程度可以知道，以下装置停工后不会对其他装置造成影响，且重新开工较为顺利，所造成的的损失也较小。

表2 紧急工况下停工顺序

同样，经论证得知，无论任何工况，第一要保证的装置是B装置和A装置，如果这两套装置停工，全厂其他装置也基本全部停工，相当于全厂重新开工工况。其他装置则是第二梯队要保证的装置。

因此，若催化出现故障工况下，只需要在生产调度的统一协调下当机立断地停运C、E、F生产装置，则催化裂化停工工况下所造成的253t·h-1的蒸汽缺口就可以得到补充，不会对全厂其他装置的生产造成影响。动力站一台锅炉热态备用的工况下，能够在1h产汽，则以上装置在停工1h还可以迅速实现热态启动，将蒸汽波动造成的影响降到最低。

所以，蒸汽管网应急预案可大致可以分为以下两种情况：

(1)当全厂蒸汽波动量小于165t·h-1时启动动力站蒸汽系统波动应急预案：

①调峰锅炉按照10t·min-1提负荷；②调峰汽轮机按照10MW·min-1减负荷；③汽轮机负荷降低至0.5MW，蒸汽压力低于2.5MPa且仍继续下降时果断停汽轮机。

(2)当全厂蒸汽波动量大于165t·h-1时启动公司级蒸汽系统波动应急预案：

①调峰锅炉按照10t·min-1速度提负荷；②调峰锅炉提满负荷（以燃油量10t·h-1为依据）；允许超负荷10%；③立即停运动力站汽轮机；④立即停运C装置；⑤立即停运E装置；⑥立即停运F装置；⑦动力站立即启动热备用锅炉（按照1h内并汽控制升温升压速率）；⑧全厂蒸汽系统平稳后，调度统一安排依次启动C、E、F装置。

4 结论

蒸汽系统的应急预案需要统筹考虑全厂所有产、用汽装置，以尽量降低事故所造成的损失为基本原则，以应对最大蒸汽波动为目标。同时，各装置要统一步调，协同应对，只有这样，才能在单台调峰锅炉运行的最节能工况下保证全厂生产装置的安稳长满优运行。