盛斌 曾強 蔣芙蓉 查先發(fā) 鄭智淵 彭福洪

（西南油氣田分公司天然氣凈化總廠）

忠縣分廠于2005年5月建成投產(chǎn)，有單套設(shè)計生產(chǎn)能力300×104m3/d的兩套裝置，安全平穩(wěn)運行近11 年，裝置從2008 年前滿負(fù)荷運行到目前單套65%左右的低負(fù)荷運行，采取降壓運行方式提高處理量，給裝置安全運行帶來了不穩(wěn)定因素，部分操作參數(shù)偏離設(shè)計值，裝置能耗超標(biāo)[1]。通過不斷的探索，主要從裝置節(jié)能降耗、安全運行提出優(yōu)化整改方案。

1 脫硫單元節(jié)能改造優(yōu)化

脫硫溶液循環(huán)泵（P-1201）為3×6-10臥式離心泵，設(shè)計流量為55.5 m3/h，電動機轉(zhuǎn)速2 970 r/min，電動機功率18 5W，設(shè)計壓力7.5 MPa。自2011年9 月，分廠處理量都維持在200×104m3/d左右，原料氣進廠壓力降低至5.0 MPa 左右，溶液循環(huán)量降至26 m3/h 左右，為了減少能源消耗和化工原材料損失，在確保產(chǎn)品氣達(dá)標(biāo)的前提下，通過降低脫硫溶液循環(huán)量，可以降低溶液循環(huán)泵的耗電量，是節(jié)能降耗的有效措施[2]。但由于每臺溶液循環(huán)泵都有最小允許流量限制條件，采用降低溶液循環(huán)量等節(jié)能降耗方式有限，原設(shè)計的溶液循環(huán)泵流量偏大，造成較大的電能浪費，故對溶液循環(huán)泵進行節(jié)電改造，即增加2臺小流量的溶液循環(huán)泵，同時對上述新增泵配套供配電改造、涉及的自控設(shè)施改造及相關(guān)工藝管線設(shè)施改造[3]。新增小溶液循環(huán)泵設(shè)計流量為42 m3/h，設(shè)計壓力為5.5 MPa，電動機設(shè)計功率為132 kW。以此在目前生產(chǎn)狀態(tài)下溶液循環(huán)可以做到一臺小泵運行，一臺大泵和另一臺小泵備用，忠縣分廠脫硫溶液循環(huán)泵節(jié)電改造項目于2013 年11 正式投運[4]，改造前后溶液循環(huán)泵耗電量對比分析見表1。經(jīng)過節(jié)能改造后能耗降低了33.14%，節(jié)能降耗效果明顯。

表1 改造前后溶液循環(huán)泵耗電量對比分析

2 鍋爐燃燒機節(jié)能改造

忠縣分廠原兩臺鍋爐燃燒機為15 t/h 的640 ZM RT 敦威燃燒機，主要存在以下問題：一是由于裝置的配風(fēng)靠電子比調(diào)儀控制，因此在停車后容易出現(xiàn)軟故障，故障率高，據(jù)統(tǒng)計僅2014 年共發(fā)生類似故障12 次；二是控制柜無法密封，無任何防爆措施，柜內(nèi)電子器件均為非防爆產(chǎn)品，一旦發(fā)生燃料氣泄漏進入控制柜，存在安全隱患；三是部分備件廠家已經(jīng)停產(chǎn)，造成關(guān)鍵備品、備件不足，且其他分廠都不使用此類型燃燒機，在緊急情況下無備件更換，嚴(yán)重影響了鍋爐的正常運行；四是運行負(fù)荷較低，最低時負(fù)荷僅為23%。2015—2016年對鍋爐進行升級改造，將原用15 t/h 的敦威燃燒機改型為10 t/h 的WM-G50/2-A 威索燃燒機，并對配套的控制系統(tǒng)進行了更換[5]。

2.1 燃料氣節(jié)約量分析

鍋爐燃燒機重新選型后一定程度上解決了載荷過低的問題，提高了燃燒效率，節(jié)約了能源，A鍋爐燃燒機更換前后相關(guān)參數(shù)見表2[6]。

從表2 中的數(shù)據(jù)可以看出A 鍋爐新燃燒機更換后節(jié)能效果較為明顯，以3—5月、7月份生產(chǎn)單位蒸汽鍋爐燃料氣耗量估算每月每噸蒸汽可節(jié)約燃料氣量為3.07 m3/t。

表2 忠縣分廠A鍋爐燃燒機更換前后相關(guān)參數(shù)對比

參考7月份蒸汽產(chǎn)量（7月蒸汽總產(chǎn)量為2 750 t），每年鍋爐單元運行約11 個月，另外一個月進行大修。僅由A鍋爐全年運行的情況下節(jié)約的燃料氣量為9.29×104m3。

2.2 電能節(jié)約量分析

原敦威燃燒機功率為28 kW，改型后的燃燒機功率為19 kW，且新燃燒機安裝有變頻裝置，實際運行功率應(yīng)低于19 kW，現(xiàn)按照設(shè)計功率估算新燃燒機的電能節(jié)約量W為

每年鍋爐單元運行約8 000 h，因此鍋爐燃燒機更換后每年可節(jié)約燃料氣約9.29×104m3，節(jié)約電能約5.4×104kWh，節(jié)能效果明顯[7]。

3 火炬及放空系統(tǒng)節(jié)能改造

忠縣分廠設(shè)有天然氣放空系統(tǒng)和酸氣放空系統(tǒng)，并分別設(shè)置有天然氣火炬和酸氣火炬各一座，裝置若出現(xiàn)緊急情況進行放空，放空氣體在火炬長明火的作用下進行充分燃燒，在保證分廠長明火及分子封正常運行的情況下，通過增加限流孔板及調(diào)整燃料氣閥門開度等辦法，減少了燃料氣使用量。調(diào)整前火炬燃料氣實際使用量為40～60 m3/h；調(diào)整后為20～30 m3/h。忠縣分廠火炬燃料氣優(yōu)化調(diào)整實施前后能耗情況統(tǒng)計[8]見表3。

從表3可以看出，調(diào)整后忠縣分廠火炬燃料氣前8 個月消耗量減少約12.88×104m3，每月減少約1.61×104m3，節(jié)能效果明顯。

表3 忠縣分廠火炬燃料氣優(yōu)化調(diào)整實施前后能耗情況統(tǒng)計

4 尾氣灼燒爐節(jié)能降耗措施

2020 年10 月忠縣分廠尾氣處理裝置投運后，來自硫磺回收裝置的尾氣以及來自液硫脫氣工藝的排出氣體進入尾氣處理裝置，處理后的尾氣經(jīng)原灼燒爐H-1412加熱后通過煙囪排放至大氣。

4.1 尾氣灼燒爐原理

尾氣灼燒爐H-1412 空氣供給設(shè)計分為兩個階段：一是供給燃料氣進行次化學(xué)當(dāng)量燃燒的一次空氣，減少NOx化合物的產(chǎn)生；二是供尾氣中H2S 的氧化燃燒以及未完全燃燒的燃料氣中組分燃燒的二次空氣。當(dāng)康索夫尾氣處理裝置投運后，進入灼燒爐的尾氣中未檢測出有H2S組分，灼燒爐基本不需要二次空氣對尾氣中H2S進行高溫氧化，只需要提高灼燒爐尾氣的溫度。

4.2 尾氣灼燒爐調(diào)整措施

原設(shè)計灼燒爐爐膛溫度為650～760 ℃，尾氣處理裝置投運后，灼燒爐爐膛溫度設(shè)計為350 ℃，降低燃料氣后火焰燃燒效果較差，火焰檢測器出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，多次出現(xiàn)熄火停爐。為保證尾氣處理單元運行穩(wěn)定，將灼燒爐爐膛溫度控制在400 ℃左右[9]。前尾氣處理裝置設(shè)計尾氣中SO2含量為400 mg/m3時對應(yīng)的硫酸露點為140 ℃左右；忠縣分廠煙囪高度為100 m，按照尾氣在煙囪的溫降為1 ℃/m計算，經(jīng)過灼燒爐加熱后的尾氣溫度必須大于240 ℃，以防止尾氣中的SO2在煙囪內(nèi)冷凝形成亞硫酸腐蝕設(shè)備。在保證裝置正常運行的情況下，控制尾氣灼燒爐溫度在300～350 ℃，并根據(jù)對尾氣處理裝置投產(chǎn)前后尾氣中的H2S含量對比計算，降低二次配風(fēng)量，現(xiàn)場根據(jù)火焰顏色緩慢調(diào)整。為了保證尾氣灼燒爐燃燒穩(wěn)定，同時增加了一次配風(fēng)量[10]。尾氣灼燒爐調(diào)整前后參數(shù)對比見表4。

表4 尾氣灼燒爐調(diào)整前后參數(shù)對比

通過調(diào)整尾氣灼燒爐的一、二次配風(fēng)量和空燃比，降低了燃料氣量，降低至300 ℃時燃燒爐燃燒火焰和爐膛穩(wěn)定，火焰檢測器未在出現(xiàn)頻繁報警情況，節(jié)約燃料氣35.3m3/h，預(yù)計年節(jié)約28.2×104m3/a。

5 結(jié)束語

忠縣天然氣凈化廠通過大泵改為小泵、鍋爐燃燒機改造、灼燒爐及火炬燃料氣調(diào)整等方式，保證了忠縣天然氣凈化裝置在低負(fù)荷情況下，安全平穩(wěn)運行，并充分挖掘了忠縣天然氣凈化廠節(jié)能潛力，效果明顯，對低負(fù)荷運行下同類型天然氣凈化廠節(jié)能降耗、優(yōu)化運行等方面起到了一定的借鑒作用。