液体化工产品储运节能技术的应用-巴社

　　　　　液体化工产品储运节能技术的应用巴　社(中国石化齐鲁分公司储运厂,山东淄博,255400)摘要　针对液体化工产品储运系统用能动态变化且不均衡的特点,对4个主要用能环节的能耗现状、节能技术应用情况进行了探讨,分别提出了节能技术工作重点。关键词　储运　节能　应用中图分类号:083.4　　文献标识码:　　文章编号:1009-9859(2010)02-0147-04　　随着石化行业新一轮节能减排工作的推进,大型石化企业在抓好加工过程节能的同时,也越来越多地关注储运过程的节能。作为石化企业的辅助设施,液体化工产品储运系统与上游化工装置结合紧密,规模较大,其能耗约占化工产品生产过程总能耗的0.25%～3.7%,因而可进一步节能降耗。1　液体化工产品储运系统的用能特点与化工装置相比,由于储运能耗不参与合成产品的反应,仅用于物料线伴热或向物料输转设备提供动力,因而储运系统用能总体较低;其次,受季节、地理位置等环境因素影响较大,部分企业冬季用能比夏季可高出7倍以上;三是产品种类多,单品种储运量相对于油品储运规模小,同时因产品质量要求严格,造成储运工艺系统独立而繁杂,并不同程度的存在跨生产区域分散作业;另外,多数情况下因广泛存在的作业不连续带来用能不连续、负荷不均衡。以具有代表性的中国石化齐鲁分公司储运厂(简称储运厂)为例,储运业务以液体化工产品储存、装车出厂,煤、盐等原料进厂为主。主要设施包括83台液体化工产品储罐,总储量1.282×1053,年周转液体化工产品15种1.80;配套运输设施包括55.1自备铁路线路和7台内燃机车,年运量约6.50。其主要用能环节包括产品收储、产品输转、槽车清洗、厂内铁路调运4个过程。根据储运厂历年用能分布统计(见表1)可以看出,4大用能过程占储运总能耗的96.3%。因而有针对性的分析主要用能环节节能技术应用情况,将对今后一个时期内节能技术改造的方向提出切实可行的思路具有现实意义。表1　储运厂主要用能环节分布情况　主要用能　　环节　耗能设备或过程主要用能因子能耗比重,%产品收储物料伴热或制冷蒸汽、电35.3产品输转输送泵电16.8槽车清洗蒸煮、清扫作业蒸汽、电24.7厂内铁路调运内燃机车柴油19.5其他安全、环保设施及办公电、蒸汽3.72　主要用能环节技术应用分析2.1　产品收储产品收储环节用能以管线伴热、储罐加温为主,其目的是降低产品黏度、避免产品结晶凝固,方便管道输送;少数情况下也存在夏季为产品降温保冷的情况,避免产品因温度过高而影响质量,如苯乙烯储存过程中为了减缓温度升高造成的产品自聚,一般需将罐温维持在18℃以下。目前,在产品收储环节常用的伴热方式按伴热介质分为流体伴热和电伴热两大类。前者包括蒸汽、热水和其他热载体,其中蒸汽是应用最为广泛的伴热介质,个别与大型化工装置或热电装置相邻的企业可利用装置乏汽或热水伴热,安装形式上可采用内管伴热、外管伴热、夹套加热等结构收稿日期:2010-06-10。作者简介:巴　社(1957–),男,工程师。现任中国石化齐鲁分公司储运厂厂长。电话:[phone]。专论与综述　　　　　　　　　　　齐鲁石油化工,2010,38(2):147～150　　148　　·　　　·方式。电伴热是指将电能转化为热能后用于物料伴热的方式。实际工程设计过程中伴热介质和伴热结构形式的选择应综合考虑现场配套条件、产品对伴热的工艺需求等因素,进行综合经济技术分析后确定。2.1.1　蒸汽伴热(1)内伴热管伴热内伴热管伴热系统中,伴热管安装在管道或设备内部,其总传热效率与主管或设备同伴热管外壁间的传热系数有关,伴热流体释放的热量全部用于补充物料的热损失,热效率高,但伴热管管壁厚度应充分考虑承受外压、腐蚀余量、对接焊缝在伴热设备中的位置、伴热管变形引起的胀裂等因素。苯、对二甲苯、液碱等产品储罐的加热盘管就是典型的内伴热管伴热。(2)外伴热管伴热外伴热管伴热是目前石化企业采用的主要伴热方式之一。由于伴热管与主管或设备之间的导热面理论上仅为线接触,其余空间均为空气,因而伴热管释放的热量只有一部分用于补充主管或设备内物料的热损失,另一部分能量通过保温层散失到环境中,热效率低,伴热效果相对较差;同时还存在载热流体调节不方便、温度控制不精确,易造成局部过热加快管道腐蚀,形成跑冒滴漏等缺点。但这种伴热方式施工检修方便,不受物料腐蚀的侵害,不会出现冷凝水进入产品的情况,同时在操作温度低于180℃的工艺系统中都可采用,应用范围广泛。目前提高其伴热效率的方式普遍从优化传热和控制两个方面着手,具体措施包括:①改善伴热管安装质量;②采用异型伴热管;③合理设计保温层;④在蒸汽伴热系统中安装温控装置。(3)夹套伴热目前在装运粘油及易结晶凝固产品的罐车上利用较多,通过车体下半部的夹套接口接入蒸汽对罐车加热,从而加快卸车。2.1.2　电伴热电伴热带技术自20世纪90年代工业应用以来,随着加工技术的日益成熟,目前已被越来越多的储运企业所接受。物料管线伴热中常用的电伴热带有恒功率并联式和串联式2种。并联式电热带的电源母线为二根或三根平行绝缘铜导线,在其表面均匀缠绕电阻发热丝,并将该发热丝每隔一定距离(即一个发热丝节长)与母线连接,形成连续并联电阻,母线通电后,各并联电阻发热,即形成一条连续的发热带。而串联式电热带是一种用特种芯线作发热体的电伴热产品,在具有一定电阻的芯线上通过电流,芯线产生热量,由于芯线单位长度的电阻和通过的电流在整个长度上相等,各处的发热量也是相等的,故电流通过导体不断的放出热量,形成一条连续的、发热均匀的电伴热带。电伴热带的使用较蒸汽伴热而言,可最大限度的采用定温调节系统,根据需要精确调温,因而能效高,并可实现远程集中巡检和控制。目前储运厂已安装投用电伴热带63000,对18000物料管线进行了电伴热带替代改造,总伴热功率560。其中101#对二甲苯罐组、107#液碱罐组、108#苯罐组电伴热带配置见表2;以2009年11月25日至12月24日统计数据为例,3个罐组安装功率389,实际总用电量为47320·,按100计算耗电157733·,折合标油41.01;而改造前上述3个罐组设计20疏水器24个,每个疏水器平均耗汽量0.67/,100总用汽量为:0.67/×24个×100=1608,折合标油122.21,可见改造后节能66.44%;据统计,在储运系统的节能效果高于不间断运行的一般工艺系统27%。表2　对二甲苯、液碱、苯罐组电伴热配置序号伴热带型号规格数量/1单芯串联带10/,380115442单芯串联带11/,38045063单芯串联带12/,38068354单芯串联带13/,38037925单芯串联带14/,3803888通过近几年的实际使用发现,单位长度管线使用并联带一次性投入低,但因其内部并联的发热丝损坏后不易发现,不便于查找具体位置,对维护及管线的稳定运行带来很多麻烦;而串联带虽然一次性投入高,且对安装使用长度有限制要求(一般不低于700),但它的优点是局部损坏后单相线路即断电,易及时发现,便于巡查维护。因而对伴热带型号的选用应综合考虑工艺管线布局及投资等多方面因素。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　齐　鲁　石　油　化　工　　　　　　　　　　　　　　　　　第38卷149　　·　　　·2.1.3　保冷降温液体化工产品储运环节中需采取保冷降温措施的产品千差万别,具有代表性的是在丙烯、液化气、苯乙烯等储罐上的应用。目前常用的手段有罐外循环水喷淋降温、外包聚氨酯等保冷材料;而对苯乙烯等对温升极为敏感的产品,为保证产品质量安全,一般会采取更为直接的制冷机罐外循环制冷的方式。目前,具有隔热节能特点的罐外涂料陆续开发上市,其隔热性能也越来越好,以一台4003的碳四球罐为例,按夏季喷淋降温100计算,采用凉凉隔热胶涂装后,每年可节能0.72标油,节能效果显著。某些隔热保温涂料在减少罐内物料热损失方面性能也比较好,如某炼油厂在50003的渣油储罐涂装新型太空隔热涂料,使用前后的效果分析见表3。表3　渣油罐应用特种太空涂料节能效果分析项目数据是否用特种涂料有无风速/·-12级2级环境温度/℃2222罐顶外表面温度/℃4058介质温度/℃9191表面散热强度/·(·2)-1443975散热相当蒸汽量/·-10.150.43气相平均温度计算值增加/℃13.35降低罐顶外表面温度/℃17.88降低表面散热强度/·(·2)-1658降低罐顶散热量/·-1425524节能率,%59.78由表3结果表明,应用太空涂料后单位表面积的散热降低幅度达59.78%。应用太空涂料后,罐顶散热量大幅度下降,相当于节汽量0.28/,节能效果明显。2.1.4　产品收储节能重点(1)蒸汽伴热方式在一定条件下将长期存在,通过提高外管伴热传热系数实现节能是有必要进一步探讨的方式。目前尝试在伴热管与主管间采用导热性能良好的导热胶泥作为填充材料形成连续性导热体,从而增大传热面积,传热方式由热对流和热辐射变为热热传导,导热胶泥作为一种新的工程材料已进入工程应用阶段,若进一步增加胶泥填充料的接触面积,则可形成近乎夹套体系的伴热效果,潜在的节能效果明显。(2)充分利用上游装置热出料带来的能量,避免产品进入罐区后重复加热,实现生产装置与储运系统整体能量优化,在实现物流转移的同时形成能量流。以中国石化齐鲁分公司为例,其烧碱装置、芳烃装置经换冷供出的50%液碱、苯、对二甲苯到达储运厂罐区后,温度仍分别保持在50、30、30℃,距其凝点12.5、5.5、13℃预留了足够的温差空间。(3)电伴热带技术在节能上的突出效果毋容置疑,但应根据现场条件做好系统的设计优化。如结合工艺管线的长短、分散程度、配电条件等,针对并联带局部失效后不易被发现的缺陷,应更多的从系统优化的角度将多条紧密相连、就近安装的管线用串联带串接起来,直至达到单相伴热带长度700以上,从而解决短管线不宜使用串联带的缺陷。2.2　产品输转储运过程的产品输转一般包括泵输装车、泵输直供2种情况,而通常以前者为主。目前普通的泵输装车工艺装车压力较高,通常为0.1～0.8,极易出现因压力不可控造成的超装现象,同时机泵的电能更多的消耗在管路上;而已广泛应用的变频器技术在间断装车作业过程中节能优势明显,节能效果一般在10%～50%。储运厂以机泵变频技术为核心改造装车工艺,在设定装车总管压力后,通过依据装车压力实现装车泵变频调速,从而当瞬时装车台数变化时通过保持总管恒压避免单台位流量剧烈波动影响装车计量精度,使装车压力降至0.15以下,节能效果明显。目前装汽车、装火车共计43台机泵采用了变频器加软启动器的方式,装机功率2365,2009年实际用电量下降27%,节标油57.9。使用变频技术在三相异步电动机的节能方面具有独特的优势,但变频器作为高技术含量的设备,一次性投资成本较高,而储运系统机泵运行时间都不是特别长,所以对压力闭环控制系统的控制程序进行改造,实现已有变频器控制几个物料品种的机泵,提高其使用效率确有必要。2.3　槽车清洗液体化工产品不同于成品油,其质量指标要求严格,因而返厂铁路槽车需经“特洗”后方可换　第2期　　　　　　　　　　　巴　社.液体化工产品储运节能技术的应用　　　　　　　　　　　　　　　　150　　·　　　·装产品,目前国内多数储运企业仍然采用蒸汽蒸煮去除车内残液的洗车方式,不但污染严重,而且能耗高。20世纪90年代国内陆续开发出以中低压水洗技术为核心的槽车清洗技术,但均不同程度存在操作不方便、能耗偏高、不能完全摆脱蒸汽蒸煮等缺点。储运厂2004年改造投用的高压水射流槽车清洗系统,以高压水射流、结合三维定位吊车技术为核心,在解决洗车环保问题的同时,节能是其最大的亮点;较蒸煮洗车、中低压洗车工艺而言,高压洗车压力达到17.0～32.0,完全杜绝了蒸汽蒸车造成的高能耗、高污染。以年清洗60槽车4600台计算,改造后较蒸煮工艺节约标油186.59,下降57.92%。洗车用能指标对比见表4。表4　不同洗车工艺用能指标对比洗车工艺能耗指标电/·水/1.0蒸汽/综合能耗(标油)/蒸汽蒸煮3