长庆石化公司燃料气系统分析控制

孙付彪 吴科 王育林（长庆石化公司生产运行处 陕西咸阳 712000）

燃料气平衡是生产调度人员的一项重要工作内容，如果平衡的不好则会造成生产事故。管网压力过高，瓦斯就要放火炬，管网压力过低，压力则不够，就不能满足用户需求。严重时，会影响动力锅炉产汽，导致全厂中压蒸汽管网压力下降，所以做好燃料气平衡对公司安全生产，平稳运行有很重要的作用。

一、燃料气管网简述

1.燃料气管网

公司燃气系统由中压燃料气管网和火炬放空系统及燃料气回收设施两部分组成。公司燃气管网的气源包括：催化干气、加氢裂化低分气、低压燃气系统回收的低压放空气、柴油加氢塔顶不凝气、以及部分氢气和市政天然气；用户为各生产装置、动力站的加热炉和锅炉以及火炬长明灯、放空等。

中压燃料气管网包括DN 300燃料气总线、2000m3中压球罐。改造后，DN 300线长1632m、容量123.1m3，加增容的2000 m3球罐，系统总容量为2123.1m3，较改造前容量提高约83倍，对稳定管网压力、平稳装置操作起到了重要作用。从此以后，很少出现因燃料气管网压力波动影响装置操作的情况。

火炬放空系统及燃料气回收设施包括DN 600低压放火炬线和DN 800放空火炬线。催化裂化装置、产品精制装置、柴油加氢装置、常减压装置及其它装置的低压放空气进DN 600线；加氢裂化装置和制氢装置的高压放空气进DN 800线。系统还包括一座5000m3的湿式气柜、两台1200Nm3/h排气量的螺杆压缩机、一套燃料气脱硫装置和一台2000m3球罐。

2.燃料气量的概念

表1.2.1燃料气产出与消耗

1645 1331 920 820 23633常压炉常压制氢减压炉F201 F301 F3701 F3401 1475 1244 49 1093 596加氢裂化F3402 F3403 F101 F102 F103 1044 350 650 425消耗连续重整F201 F202 F203 1890 1190动力站溶脱柴油加氢其它锅炉、加热炉F2201 F2202 F2301 F8101 5630 519 1770 390 240 200 F204合计

上表为2013年8月17日数据，瓦斯总产量约为26093 Nm3/h，其中包括天然气外补约13107 Nm3/h，全厂总用户用燃料气量约为23633 Nm3/h。

3.加热炉

常压2台、加氢裂化3台、制氢1台、重整7台、柴油加氢1台、汽油加氢2台、溶脱3台、动力9台、硫磺5台、全厂在用加热炉共33台，不包括停用装置加热炉。大部分加热炉除烧瓦斯外少量加热炉烧燃料油、天然气。

二、燃料气管网压力影响因素

瓦斯的质量、瓦斯的组成、装置产气组成、天然气补入情况、季节变化

1.瓦斯质量对管网的影响

瓦斯质量的好坏，对瓦斯平衡的影响比较大，瓦斯的质量主要表现为瓦斯带液，当瓦斯带液时，锅炉和加热炉的炉膛燃烧不完全，烟囱冒黑烟。锅炉、加热炉等被迫减少瓦斯燃烧量，高压瓦斯管网会瞬间升高至压力上限。

当瓦斯带液时造成瓦斯管网压力波动时有以下采取措施：瓦斯管网低点排凝、用户加强瓦斯罐排液、控制好气柜液位，少放火炬、及时向燃料气管网补天然气、同时，将燃料气系统管线做好保温，可以减少燃料气管线积液。

（1）低压瓦斯组成

组成 氢气 氧气 氮气 甲烷 乙烷 乙烯 丙烷 丙烯

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表2.1.1低压瓦斯组成

（2）加热炉燃料气组成

常压、加氢、重整炉燃料气

组成%组成%组成%氢气62.63氢气26.37氢气31.55氮气2.47氮气2.51氮气3.06 CO2 0.87 CO2 7.66 CO2 0.15甲烷29.48甲烷54.16甲烷1.42乙烷1.77乙烷3.81乙烷3.20丙烷1.13丙烷4.65丙烷26.11

表中数据均为2013年1-8月数据平均值，氧气几乎为0，可以看出，各加热炉燃料气中氢气组分含量偏大，低压瓦斯气中氢气含量占46.39%。

富氢气体中的氢含量达80%以上,其燃烧特性已基本接近纯氢。与催化干气相比,富氢气体具有燃烧速度快、回火倾向强、爆炸范围宽、点火能和体积发热值低等特点,燃烧时表现出以下特征:

①点火能小,极易着火,燃气一出喷嘴就开始燃烧;

②燃烧速度快,火焰短;

③氢气与空气预混气体的火焰传播速度高,低负荷运行时极易回火;

④火焰颜色浅,不易观察;

⑤由于着火早、火焰短、火焰温度高,造成燃烧器出口处的局部区域温度非常高,极易造成炉内温度分布不均或烧坏燃气喷头。

3.天然气补入情况

天然气补燃料气管网为两路，一路为新科门站补入，一路为甲醇厂补入。从表1.2.1中得知，8月17日全厂加热炉合计消耗燃料气 23633 Nm³/h,装置产气 17486 Nm³/h，天然气补入8607Nm³/h。

正常生产情况时，进装置天然气量在400000Nm3/d（17000Nm3/h）左右，连续重整开工正常，制氢维持最低加工量4500Nm3/h；催化加工量4300吨/天，干气流量5500Nm3/h，加氢裂化加工量2500吨/天，富氢气体产量6000Nm3/h，常压加热炉点油火3个，减压炉点5个（燃料油消耗15吨/天）；动力全烧燃料气。

如果在冬季天然气供应限量时，有以下动作来保证燃料气管网压力：

（1）常减压炉点油火

（2）动力锅炉逐步点油火

（3）制氢降低加工量停脱碳PSA

（4）加氢裂化适度降低加工量

（5）催化裂化提反应温度，降低稳定系统压力，多产干气

（6）油品部做好燃料油罐的脱水、加温、收转工作，保证燃料油供应

（7）甲醇厂天然气引入燃料气系统

三、事故状态燃料气系统控制

从表1.2.1燃料气产出与消耗中得知，催化干气5968Nm3/h，门站天然气补入10107 Nm3/h，甲醇厂天然气补入3000 Nm3/h，以及其他装置干气、氢气。若催化紧急停工，催化装置吸收稳定系统与燃料气管网系统隔离，燃料气管网将缺少5968 Nm3/h的催化干气，燃料气管网压力会下降，解决措施：及时通知门站将天然气进厂量提高至17000 Nm3/h，将甲醇厂天然气补管网提高至5500 Nm3/h，此时天然气补入管网工8000 Nm3/h，基本可维持燃料气管网压力。

四、燃料气系统优化

1、燃料气带液

2、稳定燃料组成

3、加热炉性能优化

4、优化燃料性质

5、DN 800线和DN 600线低点增设分液罐

五、结论

综上所述，能否较为平稳的控制好燃料气系统，在于对全厂生产的认识，掌握好各装置燃料气产出量、组成、有哪些用户、用量多少，以及事故状态下的处置原则，做到及时发现问题，解决问题。

[1]林世雄.石油炼制工程.北京,石油工业出版；2000.7

[2]陈敏恒，丛德滋，方图南.化工原理[M].北京：化学工业出版社.