降低焦化装置能耗

中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗中国石油化工股份有限公司济南分公司二加氢车间飞鹰QC小组二〇〇九年三月前言中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-1-建设资源节约型社会是国家工业化、现代化发展的基本要求。作为大型国有石化企业，要想在日益严峻的市场竞争中生存发展，节能降耗、降低装置运行成本是关键。多年来，济南分公司以科学发展观为指导，坚持“绿色发展”理念，以经济技术指标领先、经济效益显著为目标，精细化管理，节能降耗，为建设精优强炼油化工企业努力。二加氢车间50万吨/年焦化装置是分公司重要的二次加工装置。减渣原料进装换热后进分馏塔，塔底重油经加热炉升温，进入焦炭塔发生裂解、缩合反应；生成石油焦产品外运；高温油气进入分馏塔，依次分馏出焦化蜡油、柴油、汽油、富气；焦化蜡油作催化原料；焦化汽、柴油进加氢精制，生产清洁柴油和石脑油；富气经气压机升压、吸收、脱硫，产生净化瓦斯作燃料，凝缩油进催化装置。焦化装置的主要生产流程框图，见图-1。制图：韩祥峰制图时间：2008.01.09一、小组简介言塔底重油焦炭塔石油焦减压渣油原料分馏塔清洁柴油石脑油净化瓦斯焦化蜡油气压机图-1焦化装置生产流程框图凝缩油加热炉高温油气吸收脱硫加氢精制换热外送反应中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-2-二加氢车间航天QC小组成立于2004年2月。多年来，小组紧紧围绕焦化、加氢及制氢装置的节能降耗、产品质量、清洁生产等难题组织开展技术攻关活动，为装置的安全、优质、高效运行做出了贡献，创造了良好的经济和社会效益，QC小组也因此多次获奖。表-1小组简介表小组名称航天QC小组所在部门二加氢车间课题类型现场型登记日期2008.01注册号QC-08007活动时间2008.01～2009.01TQC教育100%活动次数1～2次/月小组成员姓名文化程度组内分工张立海大学全面负责韩祥峰大学具体负责付斌大学方案策划赵子明大学质量检查解学仕大学具体实施田汝国大学实施记录黄继智大专具体实施范而奎高中具体实施制表人：韩祥峰制表时间：2008.01.11分公司要求按照中国石化《2008年炼油专业达标及同类装置竞赛考核奖励办法》及分公司生产实际，进一步节能降二、选题理由中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-3-降低焦化装置能耗选择课题焦化装置现状根据分公司《2007年装置能耗统计数据》和《2008年炼油专业达标竞赛指标汇总表》，做如下柱状图：图-2焦化装置能耗现状与指标对比图21.9220.501819202122232007年实际完成2008年下达指标装置能耗(Kg标油/t)制图人：赵子明制图时间：2008.01.13从图-2看出：分公司2008年下达的焦化装置能耗指标与2007年装置实际能耗相比，下降较大。降低焦化装置能耗选择课题中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-4-根据济南分公司《2008年炼油专业达标竞赛指标汇总表》中对焦化装置能耗的指标要求，我们确定了本次QC活动的目标值：21.7220.50图-3小组活动目标柱状图活动前目标值制图人:韩祥峰制图时间:2008.01.15三、确定目标降低焦化装置能耗至20.5kg标油/t以下四、目标值的可行性分析中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-5-1、为保证活动目标的有效开展，小组从焦化装置能耗的组成着手，通过查阅分公司《焦化装置能耗年报》，统计并绘制出2007年焦化装置能耗组成比例饼分图，见图-4；统计并绘制2004～2007年焦化装置能耗及组成数据表、图，见表-2、图-5。图-42007年焦化装置能耗组成比例饼分图热输出9%水1%电8%燃料气26%蒸汽56%制图人:赵子明制图时间:2008.01.16从图-4看出：装置能耗各组成所占比例，从大到小依次为蒸汽、燃料气、电、热输出、水；蒸汽单耗、燃料气单耗所占比例分别为56%、26%，对于装置能耗的影响十分关键。表-2焦化装置能耗及组成表中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-6-项目2004年2005年2006年2007年能耗（kg标油/t）25.4324.3923.0521.92其中：蒸汽14.8214.8815.1415.16燃料气8.017.617.326.71电3.022.592.252.15热输出-1.06-1.35-2.24-2.42水0.660.670.580.35注：热输出越多能耗越低，故热输出数据为负值。制表人:韩祥峰制表时间:2008.01.16图-5装置能耗及组成分布对比图燃料气蒸汽电热输出水能耗01020304050602004年2005年2006年2007年能耗各组成所占比例(%)05101520253035装置能耗（kg标油/t)制图人:韩祥峰制图时间:2008.01.17从表-2、图-5可知，自2004年以来，焦化装置能耗逐年降低，其中燃料气、电、水单耗比例逐年下降，热输出能耗比例逐年上升；蒸汽单耗所占比例却呈逐年上升趋势，由此说明：燃料气等对装置能耗的影响有所减弱，蒸汽对于装置能耗的影响进一步加重。中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-7-为进一步分析各能耗组成对装置能耗的影响程度，小组查阅了2007年1-12月份的《焦化装置生产技术月报》及操作记录等，对导致装置能耗大的影响因素进行统计分析，做排列图表，见表-3、图-6：表-3装置能耗大的影响因素统计表序号项目频数累计频数累计频率%A蒸汽单耗626265.3B燃料气单耗177983.2C水、电单耗119094.7D对外输出热39397.9E其它295100.0制图人：赵子明制图时间：2008.01.19蒸汽单耗大是影响装置能耗的主要问题图-6装置能耗大的影响因素排列图6217113267.883.394.497.8100.00102030405060708090ABCDE频数（次）0102030405060708090100累计频率（%）中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-8-2、理论分析图-7活动目标可行性分析图制图人：韩祥峰制图时间：2008.01.20根据现状调查的情况，小组结合装置生产实际，从人、机、料、法、环五个方面着手，对造成装置蒸汽单耗大的相关因素进行认真分析，绘制系统分析图，见图-9。中国石化同类焦化装置的能耗最低水平优于活动目标值。小组8名成员都是从事多年生产的技术骨干，其中6人具有中、高级职称，专业技术水平高。车间人员素质较高，设备管理良好，能够正确执行好有关制度和工艺优化调整。小组有丰富的QC活动经验，有较好的创新意识和团队精神。技术保证得出结论：活动目标能够实现理论依据从装置能耗组成对比分析，装置蒸汽单耗等仍有下降空间。主观因素五、原因分析中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗图-8装置蒸汽单耗大系统分析图制图人：韩祥峰制图时间：2008.01.21装置蒸汽单耗大环设备运行效率低蜡油蒸汽发生器产汽少精细化管理深度不够气压机组无效功耗大系统管网不稳定装置加工负荷不够高员工操作技能低、节能意识差装置回炼外来组分增加能耗蒸汽轮机耗汽量大装置回炼浮渣和三项污油蒸汽管网压力波动大仪表测量及计量不准创新管理节能力度不够人法料机员工教育培训不到位气压机反飞动量及出入口压比大888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888大原料加工量受加热炉能力制约装置加工能力受瓶颈制约深入挖潜节能不规范蒸汽测量及计量不精确仪表及计量维护不到位大换热器传热效率低中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗从系统分析图可知，导致装置蒸汽单耗大的末梢因素有9个。小组制定因素确定计划见表-4，并逐项验证，以确认主要原因。表-4要因确认计划表序号末梢因素确认内容确认方法确认人1员工教育及培训不到位查阅调研车间组织开展及参加各类技术培训和素质教育有关情况，验证培训的效果。查看调研现场验证张立海付斌2蜡油蒸汽发生器产汽少对比蒸汽发生器实际产汽量与设计能力，分析传热情况。查阅调研核算验证解学仕3气压机反飞动量及出入口压比大分析气压机组实际运行工况与防喘振点，论证降低出入口压比和防喘振流量的可行性现场分析核算论证张立海田汝国4原料加工量受加热炉能力制约分析装置负荷率对于蒸汽单耗的影响关系，验证消除瓶颈、提高加工负荷的可行性。现场调研查阅论证赵子明付斌5装置回炼浮渣和三项污油查阅装置回炼浮渣和三项污油及对能耗的影响情况，论证能否停炼节能的可行性。查看分析现场论证韩祥峰赵子明6仪表计量维护不到位查看仪表测量指示运行工况，核算蒸汽计量物料平衡情况。现场查阅校验核算韩祥峰7管理创新节能力度不够精细化管理，兼顾安全与节能，挖掘节汽潜力的可行性现场论证调研咨询赵子明张立海8蒸汽管网压力波动大系统管网蒸汽的压力变化，对装置蒸汽能耗的影响。跟踪观察评价分析赵子明制表人：韩祥峰制表时间：2008.01.23六、要因确定中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-11-确认二：蜡油蒸汽发生器产汽少图-92007年蜡油发生器产汽量与能耗对比图012345671月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月设计值发汽量（t/h）0510152025能耗（Kg标油/t)1.0MPa蒸汽能耗Kgbo/t制图人：解学仕制图时间：2008.01.23从图-9看出，蜡油蒸汽发生器产汽量已接近设计值，换热效率较高，且产汽量与能耗的变化趋势基本一致。结论：蜡油蒸汽发生器产汽少因素为非要因。确认一：员工教育及培训不到位表-5二加氢车间2007年人员培训统计表培训类型技能鉴定技术比武思想教育管理培训专业技术特种作业安全教育其他合计培训班数2655526738累计人次691121051233659865559制表人：张立海制表时间：2008.01.23从表-5看出，2007年车间共开展和参加培训班38个，累计559人次，有计划，有培训和考核记录，有总结；从培训结果看，现有员工能胜任本职工作，且有较强的主人翁责任感。结论：员工教育及培训不到位因素为非要因。中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-12-确认三、气压机反飞动量及出入口压比大装置富气压缩机型号为2MCL408，由背压汽轮机驱动。为防止流量过小或出口压力过高发生喘振损坏设备，设置出口返入口的反飞动；当机组运行工况处于防喘振点时，控制器自动全开反飞动阀门。小组查阅焦化装置2007年DCS画面及操作记录，统计并绘制了对气压机实际运行工况与防喘振对比图，见图-10。图-10气压机实际运行工况与防喘振对比图实际工况点防喘振线喘振线H/Ps%Pd/Ps制图人：田汝国制图时间：2008.01.23从图-10可看出，气压机实际工况点与防喘振之间的差距很大，即防喘振余地严重过剩；这主要是为确保安全和质量、人为手动开大反飞动以及控制较高的出入口压比所致。在确保安全的前提下，尽可能减少反飞动量，控制较低的出入口压力差，从而提高气压机有效功率，明显减少汽轮机蒸汽消耗。结论：气压机反飞动量及压比大因素为要因。中国石油化工股份有限公司济南分公司降低焦化装置能耗-13-确认四：原料加工量受加热炉制约装置加工负荷率对能耗的影响可用以下经验公式计算：Ec=E[1+Q（1/L-1）]（其中：Ec--装置实际能耗；E--装置设计能耗；Q--固定能耗分率；L--装置实际加工负荷率）从公式中看出，装置能耗随加工负荷增加而减少（如：装置加工负荷率70%，能耗将增加14%；加工负荷率110%，则能耗将减少5%）。查阅分公司2003年～2007年《焦化装置生产技术年报》，统计并绘制焦化装置实际能耗与加工量对比图，见图-11。图-11装置实际能耗与加工量对比图101520253035402003年2004年2005年2006年2007年装置能耗（Kg标油/t)404550556065年加工量（万吨）能耗加工量制图人：赵子明制图时间：2008.01.25由图-11可看出：装置实际能耗随