炼油厂给水除氧设备的节能降耗工艺设计

炼油与化工REF[NINGANDCHEMICALINDUsTRY第24卷炼油厂给水除氧设备的节能降耗工艺设计王景灏，李研，缑清鸽(中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东青岛266071)摘要：为降低炼油厂除氧器的蒸汽消耗量、提高热能利用率，提出了炼油厂给水除氧的新工艺流程和设计方案。并应用计算机编程降低了该方案的计算难度。应用结果表明，该工艺设计方案和计算方法显著降低了除氧蒸汽的消耗量，经济效益可观。关键词：炼油厂；给水除氧；蒸汽消耗量；降耗中图分类号：TE974．9文献标识码：B文章编号：1671—4962(2013)02—0020—02氧腐蚀易对汽包、蒸汽发生器和换热器等设备造成严重危害，影响安全生产，因此给水除氧系统的设计对整个炼油厂的设备防腐蚀具有重要的意义。GB1576—2001(~业锅炉水质标准》规定⋯，对于蒸汽锅炉，当额定蒸发量大于或等于6t／h时应除氧。在炼油厂中，动力站和设有余热锅炉或产汽量较大的装置(如催化、制氢等)常在装置内自设除氧器，将系统管网来的除盐水经除氧后送至各产汽点使用。1除氧设备炼油厂的工艺设计中，产汽一般为中压蒸汽，常采用大气式热力除氧器，它具有3个优点。(1)不仅能除氧，而且能除去二氧化碳和氮气；(2)除氧效果稳定可靠，易于控制，管理方便；(3)除氧水中不增加含盐量，也不增加其他气体的溶解量]。但是，这种除氧器也有消耗蒸汽过多的弱点。除氧用的主蒸汽为1．0MPa低压过热蒸汽，由于工艺装置的大量需求，在炼油厂公用工程中一直处于供不应求的状态，有些工况甚至不得不用高品位的3．5MPa中压蒸汽减温减压来满足要求。在国家极度重视降低能耗的大环境下，如何能够尽量回收利用其他一切可利用的热量，节约除氧器1．0MPa蒸汽的消耗，成为热工设计的重要内容。2工艺流程2．1常规流程常规的给水除氧流程见图l。图1中，除盐水白化水站经系统管网来，作为除氧器的补水；同时还有一部分凝结水也作为补水进入除氧器。主蒸汽、连排闪蒸蒸汽提供热量，除氧水图1常规的给水除氧流程经除氧后生成的104cI=除氧水外供。该给水除氧流程常作为炼油厂产汽系统的常规设计方案，经实际工程检验，基本满足给水除氧的要求，流程成熟可靠b。但是，随着节能要求的提高，加上必须保证给水除氧质量，这种常规设计逐渐表现出了一些不足之处。(1)白化水站来的除盐水温度一般在25℃左右，温度较低，直接作为除氧器补水，必然需要较多蒸汽进行加热，这样导致消耗的1．0MPa主蒸汽的量较多；(2)根据炼油工艺的需要，凝结水进入除氧器之前常与工艺物料进行换热，在某些项目中凝结水的温度偏高，这样就可能导致凝结水中含汽，如果直接作为除氧器补水，可能会产生自沸腾现象，导致除氧效果受到一定的影响。同时，在炼油工艺中，某些工艺物料必须经换热来降温以满足工艺要求，若在除盐水进入除氧器之前先与其进行一级换热，这样既能提高除盐水进水温度，降低主蒸汽消耗量，又能在后面的二级换热中降低凝结水温度，以避免凝结水含汽和产生除氧器自沸腾现象。2．2新设计流程近年来，国内外最新的工程项目表明，通过合理设计和适当的设备选型，这种除盐水预热的流学兔兔www.xuetutu.com2013年第2期王景灏，等．炼油厂给水除氧设备的节能降耗工艺设计21程是可行的。同时，考虑炼油厂低压蒸汽常有富余的情况，可将除氧器附近其他低品位蒸汽送入除氧器作为加热蒸汽。新设计方案的流程见图2。除氧水汽图2新设计方案给水除氧流程3计算方法新设计方案的整体思路比较简明。实际设计过程中，除盐水换热器的热负荷是由工艺物料的温降要求决定的，这部分由炼油工艺专业负责。受工艺的特殊性和复杂性等影响，工艺物料的最佳温降往往需要经过很多次调整，这就导致除盐水换热器的热负荷是个变量，除盐水换热器热负荷的变化影响除盐水进水温度，除盐水进水温度又会影响主蒸汽流量；因为外供除氧水的量在产汽量确定后保持不变，若认为闪蒸蒸汽和其它蒸汽的流量不变，主蒸汽流量的变化会带来除盐水进水流量的变化，影响除盐水进水温度。涉及到迭代计算过程，设计人员需要进行循环计算b。在常规除氧器设计计算中，涉及到全部补水、除氧水和所有加热蒸汽的焓值，都需要通过查水和水蒸汽图表确定，工作量较大；一旦除盐水换热器热负荷变化，除氧器计算就需要重新进行，这样带来了很大的计算工作量。因此考虑用计算机编写1个计算程序，能够根据除盐水换热器热负荷，自动计算各焓值，自动完成复杂的迭代计算，并具备输出计算结果功能。设计的程序主界面见图3。该计算程序，除盐水换热器出水温度与除盐水流量、主蒸汽流量等严格对应，误差控制在0．001oC，精确度高；另外，焓值的计算基于IAPWS—IF97标准，相对于传统的人工查表，使用程序自动计算保证了数据的准确性。程序中输人参数一栏是由设计人员输入，之后按“计算／重新计算