大港石化炼化装置节能降耗技术改造成效分析
面对炼化行业日趋收紧的能耗双控与碳排放约束,中国石油天然气股份有限公司大港石化分公司近年来围绕蒸馏、催化、换热网络三大核心单元,持续推进系统性节能降耗改造,装置综合能耗较改造前下降约7.2%,年节约燃料气折合标准油超1.6万吨。本文将结合具体改造实践,梳理几条值得借鉴的技术路径。
换热网络优化:从“局部挖潜”到“全局提效”
常减压装置原有换热流程存在明显的高温位热源与低温位热阱错配问题。大港石化技术团队利用夹点分析软件重新校核全装置冷热负荷曲线,对原油-常压塔顶循环回流、常压渣油-减顶循环等8组换热器进行重新匹配,平均换热终温由原来的298℃提升至315℃,燃料消耗降低约3.5%。这一调整未新增任何大型设备,仅通过更改管线连接与调整换热器面积分配即实现预期目标。
更关键的是,他们并未止步于单装置内的换热优化。在炼油一联合车间,技术组尝试将催化裂化装置油浆余热引入常减压初馏塔底热源系统,跨装置热量耦合后,蒸汽消耗每小时减少2.8吨。这种打破装置壁垒的“热联合”思路,为老厂区节能改造提供了新范式。
加热炉综合改造:氧含量与排烟温度的协同控制
加热炉是炼化装置能耗大户,占全厂燃料消耗的60%以上。过去操作人员为保证燃烧完全,往往将过剩空气系数控制在1.25左右,导致排烟热损失偏高。中国石油天然气股份有限公司大港石化分公司在3号常压炉和2号催化炉上试验了“低氧燃烧+烟气余热深度回收”组合技术。
- 加装烟气在线分析仪与炉膛负压联锁控制系统,将氧含量精准控制在2.5%-3.0%区间;
- 采用耐腐蚀的铸铁板式预热器,将排烟温度从180℃拉低至115℃;
- 改造燃烧器喷头结构,实现燃料气与空气的预混旋流喷射,火焰刚性显著提升。
改造后两台加热炉热效率分别由89.8%和90.5%提升至93.1%和93.7%。值得一提的是,低氧燃烧并未增加CO排放,反而因燃烧器混合效果改善,烟气中CO浓度下降了约200ppm。
典型案例:催化裂化装置主风机-烟气轮机系统升级
作为全厂“电老虎”,催化裂化装置主风机原设计采用电动机定速驱动,风量调节依赖入口导叶,节流损失较大。大港石化于2023年大检修期间,将主风机改为变频调速与烟气轮机并联运行模式,并同步更换了高效三级旋风分离器,确保烟气轮机入口粉尘浓度小于10mg/Nm³。
投运后,烟气轮机回收功率平均达到4200kW,占主风机所需功率的54%。在满足装置正常生产的前提下,电机输入电流从改造前的198A下降至72A,每年可节约电费约850万元。同时,由于烟气轮机做功能力增强,主风系统的调节响应速度也明显改善,为后续掺炼重质原油的工况波动提供了更大操作弹性。
凝结水与低温余热回收的“最后一公里”
装置区蒸汽疏水阀系统原先存在大量直排现象,高温凝结水直接进入污水管网,既浪费热能又增加污水处理负荷。通过全厂蒸汽平衡摸底调查,大港石化对各装置区126个疏水阀进行了分级改造,采用倒吊桶式与热动力式组合方案,将凝结水回收率从68%提升至92%。回收的凝结水经闪蒸罐二次闪蒸汽用于罐区伴热,液相则送入除氧器作为锅炉补水,系统改造投资回收期不到14个月。
此外,针对催化装置再生器烟气、稳定塔顶气等低温位热源,技术组安装了四台吸收式热泵,将原本无法利用的45℃-60℃热水提升至85℃后供办公区冬季采暖。仅此一项,冬季采暖季每月减少天然气消耗约12万立方米,相当于减少二氧化碳排放264吨。
从换热网络重构到跨装置热联合,从加热炉精细燃烧到烟气轮机余能回收,大港石化的节能降耗工作并非依赖单一“撒手锏”,而是通过系统性诊断、分层次实施、全流程评估,让每一项技改措施都能在真实工况下产生可量化的效益。未来,随着装置逐步向“减油增化”方向调整,中国石油天然气股份有限公司大港石化分公司还将进一步探索工艺装置间的热、电、氢多能耦合优化,力求在炼化转型与节能降碳之间找到更精准的平衡点。这些实践表明,老炼厂并非节能改造的“硬骨头”,只要抓住关键瓶颈并坚持精细化管理,存量装置的能效潜力依然可观。