天然气净化系统供热模式探讨.pdf

第 3 7卷第 5期 2 0 0 8年 9月 石油化工设备 P ETR _ CHEMI CAI EQUI PMENT Vo l 。 37 NO． 5 Se p t ． 2 00 8 文 章 编 号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 0 8 0 5 0 0 9 卜O 2 天然气 净化 系统供热模式探讨 刘亚茹 ，赵 亮。 ，姚天奇 ，陈 强 1 ． 长庆油 田 第一采气厂 ，陕西 靖边7 1 8 5 0 0 ； 2 ．兰州石油机械研究所 ，甘肃兰州 7 3 0 0 5 0 摘 要 针 对长庆 油 田采气一 厂第 一净化 厂 1 、 2 。 锅 炉 房供 热 系统 的不 同， 通过 运 行 效果 评 价 ， 为 优 化天 然气净化 厂现 有供热模 式提 出建议 。 关 键词 锅炉；供热系统；凝结回水系统 中图分 类号 TQ 0 8 3 ． 3 文献标 志码 B Di s c u s s i o n o n S y s t e m He a t i n g i n Ga s Pu r i f i c a t i o n Pl a n t LI U Ya r u ，Z HAO L i a n g 2 ，Y AO T i a n q i ，CHEN Qi a n g 1 ． No ． 1 Ga s P l a n t P e t r o Ch i n a ，Ch a n g q i n g Oi l F i e l d Co mp a n y，J i n g b i a n 7 1 8 5 0 0，Ch i n a ； 2 ．La nz ho u Pe t r o l e u m M a c hi n e r y Re s e a r c h I n s t i t ut e， La n z h ou 7 3 0 05 0， Chi n a Ab s t r a c t Di s c u s s i o n o f d i f f e r e n t h e a t i n g s y s t e ms o f 1 a n d 2 b o i l e r s i n Ga s P r o d u c t i o n P l a n t wa s ma d e t o e v a l u a t e op e r a t i o n e f f e c t ． p l a nt s ． -- 一⋯- 4 - - 卜-一 一．- 4 - -“ *一- 4-一一 一一一 一一一- 4-一 缝受 力情况 改善 。 A p r op o s a l wa s p ut f o r wa r d f o r ot he r ga s p ur i f i c a t i on 图 9 焦 炭 塔 安 全评 价 校 核 截 面 图 按上述措 施对 T 一 4焦 炭 塔裙 座 改 造完 成 后 ， 对 其进 行 了安 全评价校 核 。由于此 次改造 主要涉 及裙 座 、 下封头及 基础 部件 改 动 ， 校 核 内容 如 下 塔 体 基 础环 0 0 截面、 裙座与简体 A A截面、 上封头 1 1截 面风 载及地 震 载 荷 图 9 。校 核结 果 为 ， 上 述 截 面 位 置在操作 工况及 检修工 况下 ，轴 向拉应 力及 由于 重力及 地震力 引起 的轴 向压应力 均小于对 应的许 用 应力值 ， 校核 合 格 ； 操 作 工 况 下 轴 向 最 大 组 合拉 应 力 、 轴 向最大组 合压应 力均 小于对 应的许 用应力值 ， 校核合 格 ； 按裙 座 与壳 体 的焊 接 接头 横 截 面及 抗 弯 断面模数计算出的接头承受工况应力值小于其许用 应力值 ， 校核合 格 。 4 改造效果 T 一 3 、 T 一 4焦 炭塔 于 2 0 0 7年 l O月 改 造 后 ， 至 今 使用状态 良好 ， 裙座未出现变形 ， 塔体无倾斜现象。 鉴于上 述情况 ， 该 厂在 2 0 0 8年 4月装置检 修期 间又 对有类 似 隐患的 T 一 5 、 T 一 6焦炭 塔进 行 了裙座 改造 。 应该指 出 ， 焦炭塔 裙 座改 造 时应 制 定 出安 全可 行 的 裙座局 部更换 方案 ， 做好 过程安全 控制 。 参考文献 E 1 3 方子严 ， 袁教逵．焦炭塔裙座焊缝 区域温度及应力 的测试与分 析[ J ] ．压力容器， 1 9 9 9， 1 6 2 3 7 - 4 2 ． [ 2 ] 徐成裕．焦化装置焦炭塔技术问答[ M] ．北 京 中国石化 出版 社 ， 2 0 0 5 ． 杜 编 收 稿 日期 2 0 0 8 0 4 1 0 作者简介 刘亚茹 1 9 7 6 一 ， 女， 陕西兴平人。 工程师， 学士， 长期 从事天然气开采设备管 ’遍 工作。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 2 石油化工设备 2 0 0 8 年第 3 7卷 Ke y wo r d s b o i l e r ；h e a t i n g s y s t e m ；c o n d e n s a t i o n c i r c u l a t i o n s y s t e m 长 庆油 田采气 一厂第 一 天然气 净化 厂的锅 炉供 热系统 为天然 气净 化 、 甲醇 回收 、 硫 磺 回收等装 置生 产提供热能 ， 是天然气净化厂 的生产系统 的重要组 成部分。锅炉供热系统运行正常与否 ， 直接关系到 净化厂生产安全和平稳运行 。根据现场运行数据进 行综 合分析 ， 对锅 炉热工 性 能进行 运行 评价 ， 通过对 比净化厂不同供热模式 的成本、 效率、 效果 ， 提 出了 优化天然气净化厂现有供热模式的建议 。 1 供热 系统生产流 程简 介 第一 天然气 净化 厂锅 炉供 热 系统 采 用 WNS型 卧式 内燃 火管蒸 汽锅 炉l 1 ] ， 该 类型 锅炉 水容量 大 ， 运 行 时汽温 、 汽压 较 为稳 定 ， 对 负 荷 变 动适 应 性 较好 ， 对锅炉水质要求较低 ， 比较适宜于第一净化厂生产 。 经 过历年 产能建 设 ， 根 据生 产装 置的供 热需 要 ， 第 一 天然气净 化厂 已经 形 成 1 、 2 锅 炉 房 ， 各 自独 立 运 行 ， 蒸汽供热系统各不相同。 1 ． 1 1 锅炉房蒸汽供热系统 1 锅 炉房 由 5台 W N 1 0 1 ． 2 5 一 Q 型燃 气锅 炉 、 相关 附属 仪 表 以及 其 他 附属设 备 组 成 。1 9 9 7年 1 1 月投入运 行 ， 至今 已有 1 0 a 。主要 为 5套 净 化装 置 和甲醇回收提供生产蒸汽和伴热蒸汽， 同时也担负 着全厂的供暖。其热力系统采用开式循环 回路 ， 锅 炉燃烧 器采 用手 动控 制 的 火 嘴燃 烧 器 ， 点 炉 过 程 比 较复 杂 ， 在供 热负 荷发生 波动 时 ， 需 要操作 员 工频繁 调整 锅炉 负荷 ， 此 时锅 炉 蒸 汽压 力 波 动较 大 。调 整 锅炉负荷时， 需要操作员工根据经验观察火焰颜色， 从 而判断 调整燃 气 量 和风 量 的 配 比， 如果 调 节 不 平 稳 ， 容易发 生炉 吼现 象和锅 炉熄火 停炉 事故 ， 操作 难 度 大 ， 锅炉 运行 不稳定 。 1 ． 2 2 锅炉房蒸汽供热系统 2 锅 炉房 主 要 担 负 着 4 0 01 0 t ／ a净 化 装 置 和硫磺 回收生 产 、 伴 热蒸 汽 的供应 ， 由 3台 WNS 1 0 1 ． 2 5 一 Q 型燃 气锅 炉 和 2台 WNS 2 2 ． 5 - Q 型燃 气 锅 炉组成 。热 力系统 采用 闭式循 环 系统 。锅 炉燃 烧器 采用 比较先进的微索燃烧器， 其控制 系统采用先进 的 P L C程 序控制 。由于燃烧 器经 过调 校 ， 风量 和燃 气量 配 比经 过测 试 ， 因 此 锅炉 燃 烧 比较稳 定 。点 炉 时只需按照要求做好点炉前的准备工作 ， 直接按下 点火按 钮 ， 锅 炉 就会 按 照 程 序 自动 点 炉 。点 炉 的安 全性和可靠性较好。锅炉在正常运行时 ， P L C可根 据下游负荷的变化进行 自动跟踪调节 ， 即使下游蒸 汽负荷 有较 大 的波动 ， 锅炉 蒸 汽 压 力 的波 动 范 围也 很小 。 2 1 、 2 锅炉房供热 系统对 比 2 ． 1 1 锅炉房锅炉给水工艺 生 产用 蒸 汽 在装 置 区换 热 ， 产 生 的凝 结 水 回到 凝结 水罐 ， 闪蒸 出的二次 蒸汽直 接排 放到 大气 中 ， 凝 结水罐出水管线与软水罐 出 口管线连通， 并通过除 氧泵输送到除氧器除氧 ， 除氧合格的除氧水由锅炉 给水泵输入锅炉。由于锅炉给水全部通过除氧器除 氧 ， 故除氧泵必须选用较大功率和较大排量的离心 泵 。另 外 ， 由于 锅 炉 给 水 为 除 氧 水 ， 水 温 在 1 0 0℃ ， 给水温度和 2 锅炉房相 比较低 ， 因此， 锅炉热效率 也 比较 低 。 2 ． 2 2 锅炉房锅炉给水工艺 使用凝结水 回水器 ， 其热力系统采用封闭式循 环回路 ， 凝结 回水进入回水器后 ， 在闪蒸罐中完成二 次蒸汽与饱和凝结水 的分离 ， 然后通过蒸汽引射装 置在供 水 泵 出 口管 道 完 成 闪 蒸 罐 内二 次 蒸 汽 的 吸 收 ， 此 过程 完全 在封 闭状态 下完成 ， 使 热力 系统介 质 损失 几乎 为 0 。凝 结 回水 进 入 凝结 水 回 水 器 ， 直 接 经锅炉 供水 泵进 入 锅炉 ， 而 除 氧水 只 做 为热 力 系 统 消耗 的补充 水 ， 因此 ， 除氧 泵 可 以选用 小 排 量 、 小 功 率的离心泵 。其次凝结水 回水器直接用装置凝结 回 水做为锅炉 给水 的水 源， 锅 炉 给水温度 可 以达到 1 2 5 ～1 3 5℃ ， 给水 温 度 的 大 幅度 提 高 ， 使 锅 炉 的 热 效率大为提高。 2 ． 3 对比分析 锅 炉供热 系统 包括蒸 汽供 应 系统 和凝 结水 回收 利用 系 统 ， 1 、 2 锅炉 房 水 处 理 系 统 耗 电 量对 比见 表 1 ， 其 他运 行参 数见 表 2 。从 表 1可 以看 出 ， 2 锅 炉 房水 处 理 系统 耗 电 量约 为 1 锅 炉 房水 处 理 系统 耗 电量 的一半 。从 表 2可见 ， 每生 产 1 t 蒸 汽 ， 1 锅 炉房燃料气 消耗量 、 软水消耗量 、 盐消耗量依 次是 2 锅炉 房 的 1 ． 4 9 倍 、 4 ． 8 3倍和 3 ． 7 1 倍 。 表 1 1 、 2 锅炉水处理系统耗电■对比 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 7卷第 5 期 2 0 0 8年 9月 石油化工设备 P ETR - CHEMI CAI EQUI PMENT Vo1 ． 37 NO． 5 Se p t ． 20 08 文 章 编 号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 0 8 0 5 0 0 9 3 0 3 乙苯换热器换热管与管板接 头开裂失效分析 汪光胜 ，周晓燕 ，郭志军。 1 ．中石化 金陵分公 司 机动处 ，江苏 南京2 1 0 0 3 3 ；2 ． 中国石油海洋公司 金属结构建造事业部 ， 山东 胶州 2 6 6 3 0 0 ；3 ． 兰州石油机械研 究所 ，甘肃 兰州 7 3 0 0 5 0 摘 要 固定 管板式 乙苯 气一 反 应混合 气换 热器投 用 1 a内多次 发 生换 热 管与 管板 焊缝 开 裂 ， 全 面检 查发现 换热 器还存在 筒体 呈波浪 状 、 筒体膨胀 节严 重 变形 和 开裂 、 管板 向外 突 出变形 、 鞍座 焊 缝 开 裂等失效形式。检验分析表明， 换热管与管板焊缝开裂为氯化物应力腐蚀开裂， 热应力过大是导致 应 力腐蚀 的主要 因素 。 关键词 换热器；不锈钢；热应力；应力腐蚀；失效分析 中图分 类号 T E 9 8 6 文献标 志码 B 某厂 乙苯 气一 反 应 混合 气 换 热 器 为 固定 管 板 式 换 热器 工 艺位号 E 一 3 0 1 ， 该 换热 器 2 0 0 2年 2月 投 用 ， 同年 4月 到 7月 相 继发 生 了 3次热 端 管板 与壳 体 焊缝 开裂 、 高温端 管板断裂 ， 导致 装置停 工 。分析 认 为 ， 管 板过 大 的温 差 应 力 是 导致 开裂 ， 的 主 要 原 因 。因此 ， 将 管板改 进 为 2 2 mm 厚 的 薄管 板 ， 采 用 柔 性设计 来解 决管板 的温差 应力f 1 ] 。该设 备改 进设 -4--- 4 --- 4-- -- 4 -． - - -- - -一． 计后 投用 1 a又 出现换热 管与管 板焊缝 开裂 图 1 ， 补焊修复后短期内多次发生开裂 ， 且开裂周期呈明 显缩短的趋势。文中介绍对其进行分析的情况。 l 设备简介 该换热器 为卧式 固定管板式 ， 规格 O1 9 0 0 mmX 9 0 0 5 mm1 8 mm， 筒 体 中部 安装 1组 Y T A B1 3 8 0 1 表 2 1 、 2 锅炉房运行参数对比 从上述 对 比分 析可 以看 出 ， 2 锅 炉房 采用 的封 闭式 循环 系统具有 如下优 点 。 1 使凝 结水 在密 闭系统 中得 以回收 ， 水 质不 受 污染 ， 无须二 次除 氧 。 2 凝结 水 回水系 统 可在 1 1 0 ～ 1 8 0℃ 下 运行 ， 其二 次蒸汽 无 外 逸 ， 凝 结 水 回收 率 高达 9 5 ， 可 提 高设 备热 利用率 1 0 ～1 5 ， 大幅 降低 锅 炉房 一 次 能 源 的消耗 。 3 由于回收系统中采用了 自身引射结构， 因此 能确 保 回水 器 内压 力 永 远低 于 用 热设 备 排 出 的压 力 ， 使各 点凝结水 顺畅 流人 ， 降低 了凝 结水 泵 的热负 荷 ， 延长 了泵 的使 用 寿 命 ， 也 减少 了输送 量 ， 具 有 节 能效果 。 3 结 语 从 第一 天然 气 净 化 厂 1 、 2 锅 炉 房 供 热 系 统 的工艺以及运行参数的对 比分析可以看 出， 2 锅炉 房采 用 的封 闭式 循 环 系统 明显 优 于 1 锅炉 房供 热 系统 的运行模 式 。因此 ， 建议在适 当的时机 对 1 锅 炉房供热系统进行改造 ， 以提高生产效率， 降低生产 成本 。 参考文献 [ 1 ] 张伟 ， 宋跃炜 ， 曹钢， 等． 特种设备法规专辑 [ M] ． 北 京 中 国标 准出版社 ， 2 0 0 5 4 9 8 5 4 4 ． 杜 编 收稿 日期 2 0 0 8 0 5 2 4 作者简介汪光胜 1 9 6 6 一 ， 男 ， 安徽 东至人 ， 高级工程师 ， 学士 ， 从事设备管理工作。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m