某公司催化裝置能量系統(tǒng)優(yōu)化項目可行性研究報告－優(yōu)秀甲級資質(zhì)頁可研報告94頁

- - 1 總論 1.1 項目及建設(shè)單位基本情況 1.1.1 項目基本情況 1.1.1.1 項目名稱 *集團有限公司催化裝置能量系統(tǒng)優(yōu)化項目 。 1.1.1.2 項目建設(shè)性質(zhì) 本項目屬于 技術(shù)改造 工程。項目資金 45%為自有資金， 55%為銀行貸款。 1.1.1.3 項目 改造 地點 本 項目改造地點在 *集團有限公司 現(xiàn)有 200104t/aDCC裝置與 100104t/a 重油催化裂化裝置內(nèi)。 1.1.2 建設(shè)單位基本情況 1.1.2.1 建設(shè)單位名稱、性質(zhì)及負責人 建設(shè)單位名稱： *集團有限公司 企業(yè)性質(zhì)：股份制 行政負責人： 建設(shè)單位概況 *集團有限公司 （以下簡稱 *集團） 的前身為 *縣 *石油化工廠，具有獨立的法人地位，是集石油化工、產(chǎn)品 深加工及國際貿(mào)易于一體的全國大型化工企業(yè)，是國家經(jīng)貿(mào)委清理整頓后保留的全省 21 家地方煉廠之一。 - - *集團組建于 1994 年，位于 *省 *縣 *鎮(zhèn)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。到目 前，公司共擁有資產(chǎn) 58 億元，占地面積 160 多萬平方米，職工 1500 余名，下屬企業(yè)有：石油化工有限公司、青州九州工貿(mào)有限公司、 *進出口有限公司、汽車運輸有限公司和福利特種油品廠。主要產(chǎn)品有成品油系列、瀝青系列、液化氣、硫磺等 50 多個品種。公司現(xiàn)有 100104t/a 常減壓裝置一套 ， 100104t/a 重油催化裂化裝置和 200104t/aDCC 裝置 各一套， 25104t/a 和 30104t/a 氣分裝置各 一套， 5 萬噸 /年 MTBE 裝置一套， 2.4萬千瓦熱電廠一座，1.510 4t/a硫磺裝置一 套， 2008 年完成產(chǎn)值 95.66 億元，實現(xiàn)銷售收入 93.47 億元。多年來，公司生產(chǎn)的各種產(chǎn)品經(jīng)國家技術(shù)監(jiān)督部門檢測，均達到國家技術(shù)標準要求，產(chǎn)品遠銷美國、南非、印度、馬來西亞、日本、韓國、澳大利亞等二十多個國家和地區(qū)。 公司通過了 ISO9001： 2000 標準體 系認證和 *省清潔工廠的驗收， 1999 年被外經(jīng)貿(mào)部批準擁有自營進出口權(quán)，并先后榮獲“全國大型一檔企業(yè)”、“中國化工 500 強”、“中國石化百強企業(yè)”、“省AAA 級信用企業(yè)”、“ *省高新技術(shù)企業(yè)”、“省級重合同、守信用企業(yè)”、“省級示范管理企業(yè)”、“ AAA 級文明信用企業(yè)”、“省計量確認合格單位”、“全市重大貢獻企業(yè)”等 30 多項榮譽稱號。 1.2 編制依據(jù)和原則 1.2.1 編制依據(jù) 1.2.1.1 *集團 規(guī)劃 處提出的 *集團有限公司催化裝置能量系統(tǒng)優(yōu)化項目 可行性研究報告設(shè)計委托書 。 - - 1.2.1.2 *集團提供的 建廠地區(qū)氣象水文資料 。 1.2.1.3 中國石油化工集團公司暨股份公司石油化工項 目可行性研究報告編制規(guī)定（ 2005 年版） 。 1.2.1.4 *集團提 供 的 設(shè)計 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 。 1.2.1.5 *省人民政府 *省國民經(jīng)濟與社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要； 1.2.1.6 *省人民政府節(jié)約能源辦公室 “關(guān)于上報國家 2007 年節(jié)能備選項目有關(guān)材料的預(yù)備通知 ”及附件 “2007 年節(jié)能備選項目匯總表 ”； 1.2.1.7 國家發(fā)改委節(jié)能技術(shù)改造項目節(jié)能量確定原則和方法； 1.2.1.8 *省節(jié)能減排綜合性工作實施方案 1.2.2 編制原則 1.2.2.1 貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)的方針政策， 采用 國產(chǎn)化 先進水平、并經(jīng)生產(chǎn)實踐證明成熟、可靠的工藝技術(shù)，保證裝置長周期安全穩(wěn)定運行。 1.2.2.2 在滿足生產(chǎn)安全的前提下 采用 經(jīng)濟、適用 的設(shè)計方案， 節(jié)約能源 節(jié)約 ， 節(jié)約 工程投資，節(jié)省占地。裝置改造設(shè)計充分體現(xiàn)“五化”（一體化、露天化、輕型化、社會化、國產(chǎn)化）的要求。 1.2.2.3 充分依托 *集團現(xiàn)有的 公用工程和輔助設(shè)施 ，優(yōu)化方案，節(jié)省工程 投資。 1.2.2.4 嚴格執(zhí)行國家和地方 的消防、 環(huán)境保護 、勞動安全衛(wèi)生 法律和法規(guī)。 - - 1.3 研究范圍及編制分工 1.3.1 研究范圍 本項目研究范圍為 *集團 100104t/a 重油催化裂化裝置和200104t/aDCC 裝置 內(nèi)的以下改造工程： 1.3.1.1 節(jié)能改造二套催化裝置各自的 余熱 鍋爐 系統(tǒng) ； 1.3.1.2 增設(shè)二套催化裝置各自的電機 變頻器 。 1.3.2 編制分工 本可行性研究報告全部由海工英派爾工程有限公司編制。 1.4 項目背景及改造理由 1.4.1 項目背景 我國人口眾多，能源資源相對不足，人均擁有量遠低于世界平均水平。由于我國正處在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加快發(fā)展階段，能源消耗強度較高，消費規(guī)模不斷擴大，特別是高投入、高消耗、高污染的粗放型經(jīng)濟增長方式，能源供求矛盾和環(huán)境污染狀況加劇，能源問題已經(jīng)成為制約經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要因素。 面對我國能源及環(huán)境問題的壓力，政府提出了節(jié)約型、環(huán)境友好型、可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，努力推動經(jīng)濟、社會、環(huán)境的 “共贏 ”。 “十一五 ”規(guī)劃綱要提出 ，到 “十一五 ”期末，萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值（按 2005 年價格計算）能耗下降到 0.98 噸標準煤，比 “十五 ”期末降低 20左右，平均年節(jié)能率為 4.4% ，另外主要污染物排放總量在 “十一五 ”期間要減少 10 。 2006 年以來，全國上下加強了節(jié)能減排工作，國務(wù)院發(fā)布了加強節(jié)能工作的決定，制定- - 了促進節(jié)能減排的一系列政策措施，節(jié)能減排工作取得了積極進展。但是， 2006 年全國沒有實現(xiàn)年初確定的節(jié)能降耗和污染減排的目標，加大了 “十一五 ”后四年節(jié)能減排工作的難度。更為嚴峻的是，今年一季度，工業(yè)特別是高耗能、高污染行業(yè)增長過快 ，占全國工業(yè)能耗和二氧化硫排放近 70的電力、鋼鐵、有色、建材、石油加工、化工等六大行業(yè)增長 20.6 % ，同比加快 6.6 個百分點。實現(xiàn)節(jié)能減排目標面臨的形勢十分嚴峻。 *集團的 100104t/a重油催化裂化裝置和 200104t/aDCC裝置經(jīng)過 幾 年運行，在節(jié)能及綜合利用方面存在不足：一是余熱沒有有效回收利用；二是裝置運行負荷調(diào)控 彈性 較大， 2007、 2008 年裝置運行負荷 在設(shè)計值的 65%， 用電設(shè)備在低產(chǎn)量時也處于用電設(shè)計值狀況， 引起大馬拉小車現(xiàn)象， 電能損失大。 采用變頻器直接控制 機 泵類負載節(jié)能非常顯著， 當電機在額定轉(zhuǎn)速的 80%運行時，理論上其消耗的功率為額定功率的（ 80%）平方，去除機械損耗電機銅、鐵損等影響，節(jié)能效率接近 35%，同時也容易實現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進一步提高。變頻器可實現(xiàn)大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓沖擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。根據(jù)國內(nèi)同型機改造的實例，經(jīng)過變頻改造后，實際運行的電功率較改造前可降低 2535%。 * 集團有一套 100104t/a 重油催化裂化裝置和一套200104t/aDCC 裝置 ，該 二套 裝置均各自配有一臺 補燃型余熱鍋爐，主要利用再生煙氣的余熱，再加上部分助燃瓦斯，產(chǎn)生中壓- - 蒸汽，提供催化裝置氣壓機透平及生產(chǎn)工藝所需蒸汽。該余熱鍋爐與催化裝置內(nèi)外取熱器共同組成中壓蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，除自產(chǎn)蒸汽外，同時還過熱裝置外取熱器、油漿蒸發(fā)器產(chǎn)生的同參數(shù)飽和蒸汽，省煤器利用再生煙氣的余熱預(yù)熱給水，給水壓力為 5.5MPa，104。 由于原設(shè)計方面原因，該余熱鍋爐同其它煉廠如中石化九江分公司、茂名石化分公司和長嶺石化分公司等催化裝置余熱鍋爐類似，運行中存在以下幾方面問題： （ 1）省煤器腐蝕嚴重。 余熱鍋爐省煤器沒有有效的防 腐措施， 該鍋爐的省煤器存在嚴重的酸露點腐蝕現(xiàn)象。該鍋爐自 2004 年投運后不到二年，低溫段省煤器即出現(xiàn)了腐蝕穿孔，不得不將低溫段省煤器切除運行，大量煙氣余熱資源沒能得到充分回收。 （ 2）爐膛壓力偏高，煙氣泄漏嚴重，煙機做功下降； 由于受熱面缺乏有效吹灰手段，加之傳熱管錯列布置，催化劑粉末容易靜電吸附在換熱管束上，煙氣流通面積減小，流動阻力增大，爐膛壓力偏高，實際運行爐膛壓力高達 6.0kPa(設(shè)計值為4.0kPa)，煙氣泄漏嚴重，影響生產(chǎn)安全進行 ,另外爐膛壓力偏高，導致煙機背壓升高，影響煙機做功。 （ 3）余熱鍋 爐受熱面積灰嚴重，排煙溫度偏高，余熱鍋爐效率偏低； 每次余熱鍋爐檢修清灰后運行不到半年，排煙溫度從開工時170 180上升至 300以上，鍋爐效率下降 9 10，有時不- - 得不停爐清灰。 鑒于以上存在的問題，為消除省煤器腐蝕現(xiàn)象，降低排煙溫度，降低爐膛壓力，使裝置長周期高效安全運行，提高裝置經(jīng)濟效益，針對性地提出本次余熱鍋爐綜合防腐節(jié)能技術(shù)改造方案。 另外，從幾年來裝置運行的情況看，由于市場競爭激烈，公司的裝置在 2006 年、 2007 年、 2008 年的運行負荷率平均在 65%左右，存在著大馬來小車的情況，電能損失大 ，因而要進行電機節(jié)能改造，優(yōu)化能量系統(tǒng) 。 1.4.2 項目建設(shè)的有利條件 1.4.2.1 只需對現(xiàn)有二套催化裝置的余熱回收鍋爐、電機進行改造 ，不用新征地。 1.4.2.2 依托條件好，現(xiàn)有催化裝置配套設(shè)施完善，不需增加公用工程、消防安全環(huán)保等方面的投入。 1.4.2.3 本項目屬 無 污染項目， 對 所在地區(qū)的環(huán)境影響 不產(chǎn)生影響。 1.4.2.4 本項目采用的技術(shù)立足于國內(nèi)，實現(xiàn)了少投入，多產(chǎn)出的目標。 1.4.3 投資必要性 *集團進行催化裝置能量系統(tǒng)優(yōu)化項目建設(shè)，實施石油化工改造工程，既可節(jié)省建設(shè)投資，同時也可降低經(jīng)營成 本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。 本項目的建設(shè)符合國家節(jié)能減排發(fā)展戰(zhàn)略 ， 符合 *省人民政府關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作實施方案的通知的精神，在降低企業(yè)能源消耗，提高經(jīng)濟效益的同時，將為 *省完成 “十一五 ”- - 期間萬元生產(chǎn)總值能耗降低 22的艱巨任務(wù)做出自己的貢獻。 綜上所述，建設(shè)本項目是十分必要的。 1.5 主要研究結(jié)論 *集團催化裝置能量系統(tǒng)優(yōu)化項目 采用的工藝技術(shù)成熟、 可靠 ，公用工程 來源 充足 、 可靠。裝置建成后具有良好的經(jīng)濟效益 。因此， 催化裝置能量系統(tǒng)優(yōu)化項目 的建設(shè)是 可行 的。主要技術(shù)經(jīng)濟指標詳見表 1.5-1、 主要經(jīng)濟 評 價 指標詳見表 1.5-2。 表 1.5-1 主要技術(shù)經(jīng)濟指標匯總表 序號 指標名稱 單位 數(shù)量 備注 1 改造內(nèi)容 1.1 100104t/a 重油催化裂化裝置改造 1.1.1 改造余熱鍋爐 一套 1.1.2 增設(shè)變頻器 25 套 1.2 200104t/aDCC裝置 改造 1.2.1 改造余熱鍋爐 一套 1.2.2 增設(shè)變頻器 25 套 2 主要公用工程消耗 不增加消耗 - - 序號 指標名稱 單位 數(shù)量 備注 3 節(jié)約能耗 t 標煤 /a 33716.65 4 占地面積 m2 不增加占地 5 裝置 定員 人 不增加 表 1.5-2 主要經(jīng)濟評價指標匯總表 序 號 項 目 單 位 指 標 備 注 1 項目投入總資金 104元 5155 1.1 建設(shè)資金 104元 5051 1.2 建設(shè)期利息 104元 83 1.3 流動資金 104元 20 - - 2 改造內(nèi)容及產(chǎn)品方案 2.1 改造內(nèi)容 2.1.1 余熱鍋爐節(jié)能技術(shù)改造目的 * 集團有一套 100104t/a 重油催化裂化裝置和一套200104t/aDCC 裝置 ，各自配有一臺余熱鍋爐，利用再生煙氣的余熱，再加上部分助燃瓦斯，產(chǎn)生中壓蒸汽，提供催化裝置氣壓機透平及生產(chǎn)工藝所需蒸汽。該余熱鍋爐與催化裝置內(nèi)外取熱器共同組成中壓蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，除自產(chǎn)蒸汽外，同時還過熱裝置外取熱器、油漿蒸發(fā)器產(chǎn)生同參數(shù)飽和蒸汽，省煤器預(yù)熱給水。由于原余熱鍋爐設(shè)計和結(jié)構(gòu)的原因，該鍋爐省煤器露點腐蝕嚴重，省煤器吸熱能力不足，排煙溫度達到 300以上，造成余熱浪費，降低了裝置運行經(jīng)濟效益。為此，需要進行綜合節(jié)能技術(shù)改造。 本次余熱鍋爐節(jié)能技術(shù)改造主要達到以下三個目的： 2.1.1.1 降低排煙溫 度，提高余熱鍋爐效率，降低裝置能耗； 2.1.1.2 降低余熱鍋爐尾部受熱段的煙氣流動阻力，降低爐膛壓力，降低煙氣泄漏，提高煙機出力； 2.1.1.3 提高鍋爐給水溫度，根除省煤器露點腐蝕，確保余熱鍋爐長周期安全高效運行。 2.1.2 余熱鍋爐節(jié)能技術(shù)改造內(nèi)容 2.1.2.1 對原省煤器進行改造，將排煙溫度降至 185左右。拆除原省煤器和相關(guān)爐墻，在原位置依次布置新設(shè)計的高溫段省煤器和低溫段省煤器。新設(shè)計的省煤器受熱全部改用螺旋翅片管，采用- - 模塊式箱體結(jié)構(gòu)。 2.1.2.2 增設(shè)給水預(yù)熱器，將省煤器進水溫度由 104提高到 150（可設(shè)定），避免省煤器露點腐蝕。 2.1.2.3 增設(shè)蒸汽吹灰器。在新 設(shè)計的省煤器箱體上布置固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器，有效防止催化劑粉塵靜電吸附在余熱鍋爐受熱面上，確保排煙溫度達到設(shè)計值，使余熱鍋爐長周期高效運行。蒸汽吹灰器采用 PLC 自動控制。 2.1.2.4 對原有的余熱鍋爐的給水系統(tǒng)管路進行設(shè)計改造；增加蒸汽吹灰器低壓蒸汽管路。 2.1.2.5 對電氣儀表進行相應(yīng)改造，新增控制、顯示參數(shù)全部進原裝置 DCS 系統(tǒng)。 2.1.3 改造后余熱鍋爐的技術(shù)性能指標 余熱鍋爐技術(shù)改造后，在設(shè)計操作條件下達到如下技術(shù)性能指標： 2.1.3.1 鍋爐排煙溫度范圍為 185 10； 二套余熱鍋爐排煙溫度由改造前 325降低至改造后 185 ,可多回收熱量 31740kw，以產(chǎn)汽量計算，相當于汽包多產(chǎn)中壓蒸汽38.2t/h。（詳細計算過程見章節(jié)“ 3.2 工藝概述、節(jié)能量的計算”） 2.1.3.2 省煤器給水入口溫度大于 150 ,避免露點腐蝕； 2.1.3.3 省煤器所有承受高壓元件全部焊縫 100%探傷，并分別經(jīng)過壓力 1.5 倍水壓試驗。 2.1.3.4 本余熱鍋爐可以在 70%110%設(shè)計負荷之間安全運行。 2.1.3.5 由于新設(shè)計的省煤器受熱改用螺旋翅片管，采用模塊式箱體- - 結(jié)構(gòu)，改造后二套省煤器總壓降由現(xiàn)大于 2KPa 降低至 1.2KPa，提高煙機出力， 可多回收熱量 96kw（詳細計算過程見章節(jié)“ 3.2工藝概述、節(jié)能量的計算”） 。 2.1.3.6 改造后保證在設(shè)計工況下省煤器不震動。 2.1.4 增設(shè)節(jié)能變頻器技術(shù)改造 1、變頻調(diào)速的基本原理 催化裝置 機泵類設(shè)備占全部設(shè)備的 20%，電能消耗比較大，為了節(jié)約用電，本次 技術(shù)改造擬對二套催化裝置重要機泵的電機增設(shè) 變頻器。 交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達式位： n 60 f(1 s)/p (1) 式中 n 異步電動機的轉(zhuǎn)速； f 異步電動機的頻率； s 電動機轉(zhuǎn)差率； p 電動機極對數(shù)。 由式 (1)可知，轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率 f 在 0 50Hz 的范圍內(nèi)變化時， 電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。 2、變頻調(diào)速的優(yōu)點 （ 1）節(jié)能效果明顯，采用變頻調(diào)速后，提高了電機的功率因數(shù)，減少了電機功率消耗； （ 2）變頻調(diào)速后，可根據(jù)產(chǎn)能確定轉(zhuǎn)速，解決大馬拉小車問- - 題； （ 3）系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，參數(shù)波動范圍小，偏差能及時控制，變頻器的加速和減速可根據(jù)工藝要求自動調(diào)節(jié)，控制精度高，保證工藝穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。 2.2 原料與產(chǎn)品及 原輔材料、燃料供應(yīng) 本項目的實施不 改變現(xiàn)有催化裝置 原料與產(chǎn)品，也 不增加原、輔材料的供應(yīng)。 - - 3 工藝技術(shù)及設(shè)備方案 3.1 工藝技術(shù)選擇 3.1.1 余熱鍋爐改造技術(shù)方案 3.1.1.1 改造原則 *集團催化余熱鍋爐改造的關(guān)鍵在于：降低排煙溫度的同時，防止省煤器積灰與腐蝕，降低尾部受熱面省煤器阻力，確保省煤器安全運行、高效運行。 借助九江石化分公司、茂名石化分公司和長嶺石化分公司等催化余熱鍋爐改造的成功經(jīng)驗，同時，針對 *集團實際情況作相應(yīng)改進與修改。 （ 1）余熱鍋爐尾部受熱面采用翅片管為傳熱元件，增加傳熱面積，強化換熱，同時降低鍋爐尾部煙氣流動阻力，降低爐膛壓力，提高余熱鍋爐再生煙氣處理能力，滿足裝 置滿負荷運行余熱回收要求，換熱管順排布置，便于清灰； （ 2）采用水熱媒技術(shù)，在降低余熱鍋爐排煙溫度，提高鍋爐效率的同時，提高省煤器進水溫度，提高省煤器管壁溫度，避免省煤器露點腐蝕，滿足余熱鍋爐防腐節(jié)能要求； （ 3）在余熱鍋爐高溫、低溫省煤器，增設(shè)固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器，有效防止催化劑粉塵靜電吸附在余熱鍋爐尾部受熱面，確保余熱鍋爐長周期高效運行。固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器采用 PLC 自動控制； （ 4）改造后的余熱鍋爐高溫、低溫省煤器全部采用模塊化箱- - 體結(jié)構(gòu)。全部受壓元件的組焊在鍋爐廠完成，分段出廠，現(xiàn)場組裝，實現(xiàn)工廠化制 造，確保產(chǎn)品質(zhì)量，縮短現(xiàn)場安裝工期； 3.1.1.2 設(shè)計計算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) （ 1） 100104t/a 重油催化裂化裝置余熱鍋爐改造設(shè)計依據(jù)下列數(shù)據(jù)進行： 序號 項 目 數(shù)值 單位 1 再生煙氣量 143644 Nm3/h 2 再生煙氣進余熱鍋爐溫度 500 3 補燃瓦斯量 800900 Nm3/h 4 混合燃燒煙氣量 152412 Nm3/h 5 省煤器入口溫度 380 6 全部中壓給水流量 80 T/h 7 排煙溫度 185 10 8 空氣流量 8000 Nm3/h 9 空氣入口溫度 20 13 鍋爐除氧器給水出口溫度 104 14 給水壓力 6.4 MPa （ 2） 200104t/aDCC 裝置 余熱鍋爐改造設(shè)計依據(jù)下列數(shù)據(jù)進行： - - 序號 項 目 數(shù)值 單位 1 再生煙氣量 287288 Nm3/h 2 再生煙氣進余熱鍋爐溫度 500 3 補燃瓦斯量 16001700 Nm3/h 4 混合燃燒煙氣量 304824 Nm3/h 5 省煤器入口溫度 380 6 全部中壓給水流量 160 T/h 7 排煙溫度 185 10 8 空氣流量 16000 Nm3/h 9 空氣入口溫度 20 13 鍋爐除氧器給水出口溫度 104 14 給水壓力 6.4 MPa （ 2）公用工程參數(shù) 儀表空氣： 0.6 0.7 MPa 常溫 吹灰蒸汽： 1.0 MPa 280 3.1.1.3 改造方案 本次防腐節(jié)能改造主要達到 3 個目的： 1、降低排煙溫度，提高余熱鍋爐效率，降低裝置能耗； 2、降低余熱鍋爐尾部受熱段的煙氣流動阻力，降低爐膛壓力，降低煙氣泄漏，提高煙機出力；- - 3、提高鍋爐給水溫度，根除省煤器露點腐蝕，確保余熱鍋爐長周期安全高效運行。 通過采用模塊化翅片管省煤器替 代原光管錯排省煤器、增設(shè)給水預(yù)熱器等措施實現(xiàn)以上改造目的，具體說明如下： （ 1）采用先進、成熟的翅片管結(jié)構(gòu)省煤器更換現(xiàn)有省煤器，達到強化省煤器傳熱，降低煙氣流動阻力、降低排煙溫度的目的。 拆除原有高、低溫省煤器和相關(guān)爐墻，在原位置依次布置新設(shè)計的高溫省煤器和低溫省煤器。 省煤器換熱元件均采用螺旋翅片管結(jié)構(gòu) ，基 管均采用高壓鍋爐管 (GB5310 標準 )， 材質(zhì)為 20G。新設(shè)計的高、低溫省煤器全部采用積木式模塊化箱體結(jié)構(gòu)，全部受壓元件的組焊在鍋爐廠完成（管子對接焊縫 100拍片），分段出廠，現(xiàn)場組裝，實現(xiàn)工廠化制造，確 保產(chǎn)品質(zhì)量，縮短現(xiàn)場安裝工期。為降低排煙溫度，提高余熱鍋爐效率，將油漿蒸發(fā)器、外取熱器汽包給水和余熱鍋爐給水同時一起進省煤器進行預(yù)熱。省煤器改造后可以在以下幾個方面改善余熱鍋爐運行狀況： 增加換熱面積，強化換熱。在相同的空間內(nèi)，換熱面積增加 3 倍以上，使省煤器吸熱能力增加，降低排煙溫度，提高余熱鍋爐效率； 降低煙氣流通阻力，降低爐膛壓力，防止煙氣泄漏；提高煙機出力，保證余熱鍋爐長周期安全運行。 （ 2）增設(shè)給水預(yù)熱器，改造給水加熱系統(tǒng)，提高低溫段省 煤器入口水溫度，消除省煤器低溫露點腐蝕。 為適應(yīng)裝置負荷變化和原料油變化，防止省煤器低溫露點腐蝕，增設(shè)給水預(yù)熱器，利用省煤器出口的高溫水加熱省煤器進口- - 的 104低溫水，將省煤器實際進水溫度提高到 150（可設(shè)定），高于露點溫度， 確保省煤器換熱管的管壁溫度高于煙氣露點溫度，從原理上 避免露點腐蝕 的產(chǎn)生 ，確保省煤器長周期安全運行。 （ 3）采用正壓防爆固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器，達到有效清除受熱面積灰，降低排煙溫度的目的。 根據(jù)翅片管結(jié)構(gòu)受熱面清灰特性要求，并結(jié)合催化余熱鍋爐正壓、防爆的要求，在新設(shè)計的省煤器各箱體上布置 我所開發(fā)的、成熟有效的正壓防爆固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器，有效防止催化劑粉塵靜電吸附在余熱鍋爐受熱面上，確保各段受熱面的傳熱效果，降低煙氣阻力，降低排煙溫度，使余熱鍋爐達到長周期高效運行。固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器采用定位布置蒸汽噴口，吹灰功率大，可有效保證吹灰效果。另外吹灰器采用 PLC 自動控制，操作簡單。 整個改造工藝全部新增控制、顯示參數(shù)進原裝置 DCS 系統(tǒng)。本改造方案清灰方式 高溫省煤器和低溫省煤器可能存在靜電積灰 (含催化劑粉末 )現(xiàn)象，不同的是由于設(shè)計中避免了露點腐蝕，灰垢粘性低，成“干”態(tài)，為清除積灰創(chuàng)造了有利條 件。結(jié)合翅片管省煤器結(jié)構(gòu)和煙氣正壓特點，采用 并采用我所專門研制的正壓防爆固定旋轉(zhuǎn) 蒸汽吹灰器吹灰，全部吹灰器采用 PLC 控制，定時自動吹灰，確保有效清除灰垢。 3.1.1.4 技術(shù)特點 本改造方案在原省煤器空間上布置了高溫省煤器 (二組 )和低溫省煤器 (二組 )，共四個模塊，每個模塊之間自身護板連接，支撐在爐體鋼結(jié)構(gòu)承重梁上，全部重量小于原省煤器帶爐墻重量，原- - 爐體鋼結(jié)構(gòu)無需加強，排煙系統(tǒng)不作任何改動，改造工作量小，節(jié)能效果明顯，并具有以下特點： （ 1）高溫省煤器和低溫省煤器均采用模塊化設(shè)計，設(shè)計上將承壓部件的所有焊縫均安排在夾 層內(nèi)，預(yù)置吹灰器的接口，現(xiàn)場安裝時只需將各模塊之間加焊連接鋼板，然后進行外保溫，節(jié)省人力并可大大縮短現(xiàn)場安裝工期，節(jié)約安裝費用； （ 2）降低爐膛壓力，減輕煙氣泄漏，提高煙機出力； （ 3）降低排煙溫度，提高鍋爐效率； （ 4）無論裝置負荷如何變化，均能自動將煙氣換熱器和省煤器入口水溫保持在避開露點腐蝕的給定值 (本次改造為 140 )，確保設(shè)備的安全運行； （ 5）給水預(yù)熱器可布置爐底和余熱鍋爐附近適當位置，不受場地條件的限制。 3.1.2 變頻改造 3.1.2.1 改造內(nèi)容 對泵類、風機 類 進行變頻改造。共需改造 49 臺電機，總裝機容量 3346KW，計算負荷 2806KW。 3.1.2.2 變頻改造方案分析 本工程變頻改造為 泵類 設(shè)備 。 對于多臺泵并聯(lián)的情況，擬用一臺變頻器來控制系統(tǒng)中的一臺泵變頻運行，其他泵工頻運行，手動控制啟停。如圖所示，實際運行中，根據(jù)工藝要求啟動幾個工頻運行的泵，變頻泵一直運行，預(yù)置一個設(shè)定壓力，根據(jù)實際壓力反饋值變頻器內(nèi)置 PI控制- - 器自動調(diào)節(jié)輸出頻率，控制電機調(diào)速，確保實際壓力恒定，已達到節(jié)能效果。 對于單個運行的泵類，則根據(jù)安裝在泵出口處的壓力傳感器傳送過來的壓力信號，按照工藝控制要求，進行實時調(diào)節(jié)。 壓力設(shè)定值 啟動 停止 運行 故障 對于單個運行的泵類，則根據(jù)安裝在風機或泵出口處的壓力傳感器傳送過來的壓力信號，按照工藝控制要求，進行實時調(diào)節(jié)。 考慮到原有柜體密封不好，散熱效果差，不能滿足變頻器安裝的要求，建議不使用原有柜體，推薦使用防護等級 IP3X的控制柜，并且加裝散熱風扇以及過濾器。低壓元器件品牌選用施耐德電器，該產(chǎn)品性價比較高。 3.1.2.3 變頻節(jié)能改造設(shè)備 序號 改造項目 型號規(guī)格 數(shù)量（臺） 備注 邏 輯 控 制 器 PI 控制器 功率回路 M 設(shè)備 壓力反饋 變 頻 器 - - 1 ABB變頻器 ACS 800 49 2 信號電纜 3 低壓開關(guān)柜 GCS型 47 3.1.2.4 變頻改造效果 采用變頻 器直接控制風機、泵類負載節(jié)能非常顯著，當電機在額定轉(zhuǎn)速的 80%運行時，理論上其消耗的功率為額定功率的（ 80%）平方，去除機械損耗電機銅、鐵損等影響，節(jié)能效率接近35%，同時也容易實現(xiàn)閉環(huán)恒壓控制，節(jié)能效率將進一步提高。由于變頻器可實現(xiàn)大的電動機的軟停、軟起，避免了啟動時的電壓沖擊，減少電動機故障率，延長使用壽命，同時也降低了對電網(wǎng)的容量要求和無功損耗。 根據(jù)國內(nèi)同型機改造的實例，經(jīng)過變頻改造后，實際運行的電功率較改造前可降低 2535%。 3.2 工藝概述、節(jié)能量的計算 3.2.1 工藝概述 3.2.1.1 改造內(nèi)容和年操作時數(shù) 對 100104t/a重油催化裂化裝置和 200104t/aDCC裝置內(nèi)各自的 余熱鍋爐進行節(jié)能改造，對 裝置內(nèi) 重要設(shè)備的電機增設(shè)變頻器。 設(shè)計年開工 8400 小時。 3.2.2 主要操作條件 （ 1） 100104t/a 重油催化裂化裝置高溫省煤器、低溫省煤器和給- - 水預(yù)熱器計算結(jié)果如表一、表二： 表一、 100104t/a 重油催化裂化裝置高、溫省煤器性能參數(shù) 名 稱 單 位 高溫省煤器 低溫省煤器 煙氣流量 Nm3/h 152412 152412 煙氣入口溫度 380 261 煙氣出口溫度 261 185 介 質(zhì)流量 t/h 80 80 介質(zhì)壓力 MPa 5.5 5.5 介質(zhì)入口溫度 151 150 介質(zhì)出口溫度 224 197 煙氣平均流速 m/s 18.1 15.3 換熱面積 M2 2100 3152 換熱量 Kw 8990 5744 煙氣阻力 Pa 750 980 煙氣總阻力 Pa 1730 表二 100104t/a 重油催化裂化裝置 水熱媒式給水預(yù)熱器性能參數(shù) 名 稱 單 位 給水預(yù)熱器 高溫給水流量 t/h 80 高溫給水入口溫度 197 高溫給水出口溫度 151 介質(zhì)流量 t/h 80 - - 介質(zhì)入口溫度 104 介質(zhì)出口溫度 150 換熱面積 M2 150 換熱量 kw 4310 （ 2） 200104t/aDCC 裝置高溫省煤器、低溫省煤器和給水預(yù)熱器計算結(jié)果如表三、表四： 表三、 200104t/aDCC 裝置高、溫省煤器性能參數(shù) 名 稱 單 位 高溫省煤器 低溫省煤器 煙氣流量 Nm3/h 304824 304824 煙氣入口溫度 380 261 煙氣出口溫度 261 185 介質(zhì)流量 t/h 160 160 介質(zhì)壓力 MPa 5.5 5.5 介質(zhì)入口溫度 151 150 介質(zhì)出口溫度 224 197 煙氣平均流速 m/s 18.1 15.3 換熱面積 M2 4200 6300 換熱量 Kw 17980 11480 煙氣阻力 Pa 750 980 煙氣總阻力 Pa 1730 表二 200104t/aDCC 裝置 水熱媒式給水預(yù)熱器性能參數(shù) - - 名 稱 單 位 給水預(yù)熱器 高溫給水流量 t/h 160 高溫給水入口溫度 197 高溫給水出口溫度 151 介質(zhì)流量 t/h 160 介質(zhì)入口溫度 104 介質(zhì)出口溫度 150 換熱面積 M2 300 換熱量 kw 8620 - - （ 3） 進行變頻改造 的 泵類 設(shè)備匯總表 裝置名稱 機泵位 號 機泵名稱 機泵數(shù)量 /臺 變頻電機功率 KW 100104t/a重油催化裂化裝置 P4001A B 脫丙烷塔進料泵 2 55 2 P4002A B 脫丙烷塔回流泵 2 75 2 P4003A B 脫乙烷塔進料泵 2 75 2 P4004A B 脫乙烷塔回流泵 2 37 2 P8101A B 汽油成品泵 2 30 2 P8206A B 凝結(jié)水泵 2 15 2 P3302A B 凝縮油泵 2 30 2 P3308A B 汽油回流泵 2 132 2 P3306A B C 吸收塔二中段回流泵 3 55 2 P3305A B 吸收塔一中段回流泵 2 55 2 P3304A B 富吸收油泵 2 55 2 合計 23 1228 200104t/a DCC 裝置 P1201A B 原料油泵 2 110 2 P1202A 粗汽油泵 1 132 1 P1204A B 頂循泵 2 90 2 - - P1205A 輕柴油泵 1 160 1 P1206A B 一中泵 2 75 2 P1208A 二中及回煉油泵 1 75 1 P1209A B 循環(huán)油漿泵 2 132 2 P1303A B 凝縮油泵 2 75 2 P1307 脫乙烷油泵 1 45 1 P1308A 液態(tài)烴泵 1 55 1 P1309A B 穩(wěn)定汽油泵 2 75 2 P3101A B 汽油成品泵 2 45 2 P3201A B LPG 進料泵 2 75 2 P2101A 脫丙烷塔進料泵 1 90 1 P2102A 脫丙烷塔回流泵 1 75 1 P2103A 脫乙烷塔進料泵 1 55 1 P2104A 脫乙烷塔回流泵 1 55 1 B1101-pc 主風機盤車器 1 22 1 合計 26 2118 3.2.3 節(jié)能量的計算 裝置年操作時間按 8400小時。 二套余熱鍋爐排煙溫度由改造前 325降低至改造后 185。 - - 由于新設(shè)計的省煤器受熱改用螺旋翅片管，采用模 塊式箱體結(jié)構(gòu)，改造后 二套 省煤器總壓降由現(xiàn)大于 2KPa 降低至 1.2KPa，提高煙機出力 。 對裝置 泵類進行變頻改造 ， 共需改造 49 臺電機，總裝機容量3346KW，計算負荷 2806KW， 根據(jù)國內(nèi)同型機改造的實例，經(jīng)過變頻改造后，實際運行的電功率較改造前可降低 2535%，本次按30%計算 。 （ 1） 100104t/a 重油催化裂化裝置余熱鍋爐改造節(jié)能量的計算： Q=mCp（ T1-T2） 式中 Q 節(jié)能量， kw m 排放煙氣流量， Nm3/秒 ； Cp 排放煙氣比熱，按 1.785kj/Nm3 （參照氣體的物性數(shù)據(jù)） ； T1-T2 排放煙氣溫度， ； Q=（ 152412 Nm3/h） （ 3600 秒 /小時） （ 1.785kj/Nm3 ） （ 325 -185 ） =10580kw 節(jié)能量 以 標煤折算， 29308MJ/t 標煤 （參考石油化工設(shè)計能量消耗計算方法 SH/T3110-2001） （ 10580103J/秒） （ 3600 秒 /小時 ） （ 29308 106J/t 標煤）=1.3 t 標煤 /小時 （ 1.3 t 標煤 /小時） （ 8400 小時 /年 ） =10920t 標煤 /年 節(jié)能量 以產(chǎn)汽量計算，中壓蒸汽與水的焓差按 715kcal/kg 計- - 算： （ 10580103J/秒） （ 715kcal/kg） 4.1867 103J /kcal= 3.534 kg /秒 = 12.7t/h （ 2） 200104t/aDCC 裝置 余熱鍋爐改造節(jié)能量的計算： Q=mCp（ T1-T2） 式中式中 Q 節(jié)能量， kw m 排放煙氣流量， Nm3/秒 ； Cp 排放煙氣比熱， 1.785kj/Nm3 （參照氣體的物性數(shù)據(jù)） ； T1-T2 排放煙氣溫度， ； Q=（ 304824Nm3/h） （ 3600 秒 /小時） （ 1.785kj/Nm3 ） （ 325 -185 ） =21160kw 節(jié)能量 以 標煤折算， 29308MJ/t 標煤 （參考石油化工設(shè)計能量消耗計算方法 SH/T3110-2001） （ 21160 103J/秒） （ 3600 秒 /小時 ） （ 29308 106J/t 標煤）=2.6 t 標煤 /小時 （ 2.6t 標煤 /小時） （ 8400 小時 /年 ） =21840t 標煤 /年 節(jié)能量 以產(chǎn)汽量計算，中壓蒸汽與水的焓差按 715kcal/kg，計算 （ 21160 103J/秒） （ 715kcal/kg） 4.1867 103J /kcal= 7.069kg /秒 = 25.5t/h - - （ 3） 100104t/a 重油催化裂化裝置省煤器總壓降由現(xiàn)大于 2KPa降低至 1.2KPa，提高煙機出力，節(jié)能量的 計算 Q=m（ P1-P2） 式中 Q 節(jié)能量， kw m 煙機入口流量， Nm3/秒 ； P1、 P2 排放煙氣壓降， KPa； Q=（ 143644 Nm3/h） （ 3600 秒 /小時） （ 2KPa-1.2KPa） =31.9kw 節(jié)能量 以 標煤折算， 29308MJ/t 標煤 （參考石油化工設(shè)計能量消耗計算方法 SH/T3110-2001） （ 31.9 103J/秒） （ 3600 秒 /小時 ） （ 29308 106J/t 標煤）=0.003918 t 標煤 /小時 （ 0.00392t 標煤 /小時） （ 8400 小時 /年 ） =32.9t 標煤 /年 （ 4） 200104t/aDCC 裝置省煤器總壓降由現(xiàn)大于 2KPa 降低至1.2KPa，提高煙機出力，節(jié)能量的 計算 Q=m（ P1-P2） 式中 Q 節(jié)能量， kw m 煙機入口流量， Nm3/秒 ； P1、 P2 排放煙氣壓降， KPa； Q=（ 287288Nm3/h） （ 3600 秒 /小時） （ 2KPa-1.2KPa） =63.8kw 節(jié)能量 以 標煤折算， 29308MJ/t 標煤 （參考石油化工設(shè)計能量消耗計算方法 SH/T3110-2001） （ 63.8 103J/秒） （ 3600 秒 /小時 ） （ 29308 106J/t 標煤）=0.007836 t 標煤 /小時 - - （ 0.00392t 標煤 /小時） （ 8400 小時 /年 ） =65.8t 標煤 /年 （ 5） 對 100104t/a 重油催化裂化裝置 泵類進行變頻改造 ， 共需改造 23 臺電機，總裝機容量 1228KW，計算負荷 1030KW， 根據(jù)國內(nèi)同型機改造的實例，經(jīng)過變頻改造后，實際運行的電功率較改造前可降低 2535%，本次按 30%計算 。 1030KW 30%=309 KW=309 103J/秒 節(jié)能量 以 標煤折算， 29308MJ/t 標煤 （參考石油化工設(shè)計能量消耗計算方法 SH/T3110-2001） （ 309103J/秒） （ 3600 秒 /小時 ） （ 29308 106J/t 標煤） =0.038 t 標煤 /小時 （ 0.038t 標煤 /小時） （ 8400 小時 /年 ） =318.8t 標煤 /年 （ 6） 對 200104t/aDCC 裝置 泵類進行變頻改造 ， 共需改造 26 臺電機，總裝機容量 2118KW，計算負荷 1776KW， 根據(jù)國內(nèi)同型機改造的實例，經(jīng)過變頻改造后，實際運 行的電功率較改造前可降低 2535%，本次按 30%計算 。 1776KW 30%=532.8 KW=532.8103J/秒 節(jié)能量 以 標煤折算， 29308MJ/t 標煤 （參考石油化工設(shè)計能量消耗計算方法 SH/T3110-2001） （ 532.8103J/秒） （ 3600 秒 /小時 ） （ 29308 106J/t 標煤）=0.065 t 標煤 /小時 （ 0.065t 標煤 /小時） （ 8400 小時 /年 ） =549.7t 標煤 /年 - - 3.2.4 100104t/a 重油催化裂化裝置與 200104t/aDCC 裝置節(jié)能量的匯總 裝置節(jié)能量的 匯總見表 3.2-1： 表 3.2-1 裝置節(jié)能量的匯總（按改造內(nèi)容統(tǒng)計） 序號 項目 節(jié)能量 耗能指標 總節(jié)能量 單位 數(shù)量 單位 數(shù)量 t 標煤 /h t 標煤 /a 1 余熱鍋爐改 造 kw 31835.7 MJ/t 標煤 29308 3.91 32848.08 2 電機增設(shè)變 頻器 kw 841.8 MJ/t 標煤 29308 0.10 868.57 合計 4.01 33716.65 表 3.2-1 裝置節(jié)能量的匯總（按裝置統(tǒng)計） 序號 項目 節(jié)能量 耗能指標 總 節(jié)能量 單位 數(shù)量 單位 數(shù)量 t 標煤/h t 標煤 /a 千克標煤 /噸 1 100104t/a 重油催化裂化裝置 kw 10920.9 MJ/t 標煤 29308 1.34 11268.19 11.27 2 200104t/aDCC 裝置 kw 21756.6 MJ/t 標煤 29308 2.67 22448.46 11.22 合計 4.01 33716.65 - - 由此看出，通過對 100104t/a 重油催化裂化裝置和200104t/aDCC 裝置內(nèi)各自 的余熱鍋爐進 行節(jié)能改造，對裝置內(nèi)重要設(shè)備的電機增設(shè)變頻器后，每年節(jié)約能源相當于 33716.65t標煤。 3.2.5 100104t/a 重油催化裂化裝置與 200104t/aDCC 裝置改造前后能耗的對比 100104t/a 重油催化裂化裝置改造前 綜合能耗 115.34 千克標煤 /噸 原料 ， 改造后 綜合能耗 降低了 11.27 千克標煤 /噸 ，為 104.07千克標煤 /噸 。 200104t/aDCC 裝置改造前 綜合能耗 124.13 千克標煤 /噸 ，改造后 綜合能耗 降低了 11.22 千克標煤 /噸 ，為 112.91 千克標煤 /噸 。 3.2.6 裝置平面布置 本裝置平面布 置是在滿足防火、防爆規(guī)范的前提下，根據(jù)工藝流程、本著節(jié)約投資、節(jié)約占地、整齊美觀、操作方便與檢修的原則設(shè)計的。 從現(xiàn)場情況考慮，本方案的設(shè)備設(shè)計與布置作如下安排： （ 1）高溫省煤器和低溫省煤器采用模塊化設(shè)計，各 2 個模塊，共分成 4 個模塊，在制造廠廠房內(nèi)制造，可以確保高質(zhì)量。另外，模塊設(shè)計還具有現(xiàn)場安裝方便，節(jié)約人力并可大大縮短現(xiàn)場安裝工期，節(jié)約安裝費用等優(yōu)點。 （ 2）給水預(yù)熱器安裝在鍋爐給水泵旁或其它合適的空地。 - - 3.3 工藝設(shè)備技術(shù)方案 3.3.1 設(shè)備概況 主要設(shè)備規(guī)格見下表： 表 3 12 主要工藝設(shè)備 序號 名稱 數(shù)量 規(guī)格型號 （ mm） 備注 一 100104t/a 重油催化裂化裝置 1 改造余熱鍋爐 1.1 更換高溫省煤器 2臺 換熱量 8990kw 材質(zhì)：基管：GB5310-20G，翅片：ST12,箱體： Q235-A 35.8t/2 臺 1.2 更換低溫省煤器 2臺 換熱量 5744kw 材質(zhì)：基管：GB5310-20G，翅片：ST12,箱體： Q235-A 49.6t/2 臺 1.3 增設(shè)給水預(yù)熱器 1臺 BES600-6.4-90-6/25-2 6.120 t/臺 1.4 增設(shè)固定旋轉(zhuǎn)式 吹灰器 20臺 型號 DDGA3-；正壓防爆型 d BT4 1.5 增設(shè)吹灰器控制柜 1臺 正壓通風防爆 PLC 控制 Exp T4 IP55 增加其他設(shè)備 1套 膨脹節(jié)、支架、溫度計以 及管道、閥門等安裝材料 2 增設(shè)變頻器 二 200104t/aDCC裝置 改造 1 改造余熱鍋爐 - - 3.3.2 設(shè)計依據(jù) 1）設(shè)備設(shè)計標準與規(guī)范 鋼制壓力容器 GB150-1998 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 (國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 ) 蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 (勞部發(fā)1996276 號 ) 鍋爐集箱技術(shù)條件 JB/T1610-93 企 業(yè) 標 準 固 定 旋 轉(zhuǎn) 式 吹 灰 器 QY711-CHQ-1998 1.1 更換高溫省煤器 2臺 換熱量 17980kw 材質(zhì)：基管：GB5310-20G，翅片：ST12,箱體： Q235-A 60t/2 臺 1.2 更換低溫省煤器 2臺 換熱量 11488kw 材質(zhì)：基管：GB5310-20G，翅片：ST12,箱體： Q235-A 79t/2 臺 1.3 增設(shè)給水預(yù)熱器 1臺 BES800-6.4-180-6