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塔西南化肥廠以柯克亞作業區的天然氣為原料和燃料，電力由電力工程部供應，廠礦之間的能源流動緊密相關。自2007年7月起，電力工程部向塔西南化肥廠輸入4.2MPa的蒸汽量，其來源一部分由電力燃氣鍋爐余熱自產，如排棄，會造成能源的巨大浪費，且不利于節能和環保；同時該部分蒸汽的引入會使塔西南化肥廠合成裝置的原有蒸汽系統平衡模式和電力工程部鍋爐的運行方式受到沖擊，且因冷凝液的回收還會影響化肥廠外供脫鹽水的溫度變化，因此如何統籌協調解決這些問題，更經濟、有效地使用4.2MPa蒸汽，使之既能滿足塔西南化肥廠生產需求，又能實現雙方及塔西南油田在節能降耗方面的共贏成為一個急需解決的課題。

1建立優化思路和方案

合成氨裝置是能量密集型的高耗能裝置，其能量系統的優化思路通常是側重于生產過程的用能優化。塔西南化肥廠在總結多年生產管理經驗的基礎上，結合原設計和現有的設備單元，運用節點分析方法制訂了如下的優化思路：快裝鍋爐停運，引入電力工程部的4.2MPa蒸汽，引入量在50t/h左右；同時將富余的1.6MPa蒸汽以10t/h返送電力工程部，由此實現節約天然氣和電，達到公司整體節能的目的。根據方案思路，分析了塔西南化肥廠不同等級蒸汽的用途，能量綜合優化方案框架如圖1所示。由圖1可以看出，如果電力工程部輸入足夠量的4.2MPa蒸汽，將使化肥廠的快裝鍋爐停運，并能返送1.6MPa蒸汽給電力工程部；而回收的冷凝液又可通過水處理外送電力工程部，由此形成能源的熱聯合與循環利用，節約了電、水以及天然氣。

2方案實施

2.1輸出4.2MPa蒸汽的工藝調整措施

該項目實施之前，電力工程部的運行模式是兩臺中壓鍋爐、兩臺雙壓鍋爐和10t應急鍋爐并列運行，雙壓鍋爐產出的高壓蒸汽直接送化肥廠，產出的低壓蒸汽一部分作為采暖系統汽水換熱器熱源，一部分作為除氧器除氧用；中壓鍋爐產出的蒸汽則直接送往各用戶，中壓減溫減壓器處于備用狀態，兩條高壓蒸汽母線為一備一用。此時的高、中壓蒸汽用量均為30～35t/h，運行期間通過調整燃機負荷、投用鍋爐補燃或調解三通擋板開度等措施來滿足用戶需求。為實施廠級間熱聯合，建立能源梯級利用模式，自2007年7月起，電力工程部在保證各項生產正常進行的前提下，分兩個階段實施蒸汽互供。

2.1.1設備調整第一階段：電力工程部單方面蒸汽外供，充分利用電力工程部鍋爐余熱，降低塔西南化肥廠快裝鍋爐負荷，減少天然氣消耗。為實現充分利用電力工程部余熱來替代直燒式鍋爐用天然氣燃燒產生蒸汽，電力工程部調整運行方式，鍋爐仍采用并列運行，4.2MPa蒸汽采用雙母線運行，保證了蒸汽各系統穩定。鍋爐不帶補燃的條件下，產蒸汽為63t/h（1.6MPa蒸汽33t/h，4.2MPa蒸汽30t/h），其中中壓蒸汽需求35t/h，通過減溫減壓器補充中壓蒸汽供應，其他4.2MPa蒸汽全部供給化肥廠，蒸汽量約為28t/h。為了保證蒸汽系統穩定和應急需要，電力工程部增加了一臺鍋爐的補燃，實際外供蒸汽量為30～35t/h，其中28t/h完全利用鍋爐余熱。第二階段：電力工程部和化肥廠實現蒸汽互供的最優運行方式。為進一步優化系統運行，電力工程部和塔西南化肥廠深入分析和調研，最終實現了蒸汽互供，即電力工程部繼續增加4.2MPa蒸汽供應量，同時塔西南化肥廠將富裕的1.6MPa蒸汽返供至電力工程部中壓蒸汽母管，以滿足中壓蒸汽供應為此，電力工程部生產運行模式調整為三臺雙壓鍋爐、一臺中壓鍋爐和10t應急鍋爐并列運行，4.2MPa蒸汽依然采用雙母線運行。鍋爐不帶補燃的條件下，每臺鍋爐的蒸發量為15t/h，10t鍋爐自動運行蒸發量3t/h，化肥廠返供中壓蒸汽量為10t/h，合計73t/h（1.6MPa蒸汽28t/h，4.2MPa蒸汽45t/h）。在夏季，4.2MPa蒸汽全部供給化肥廠，蒸汽量約為38t/h。為保證蒸汽系統穩定和應急需要，電力工程部增加了兩臺鍋爐的補燃，實際外供蒸汽量為40～45t/h，其中38t/h完全利用鍋爐余熱。

2.1.2工藝要求電力工程部送化肥廠4.2MPa蒸汽流量的波動范圍必須小于1t，溫度控制在383℃以上（塔西南化肥廠合成蒸汽溫度顯示），且壓力穩定。

2.2合成氨裝置的工藝調整

電力工程部4.2MPa蒸汽進入化肥廠合成裝置中壓管網，并停運快裝鍋爐時，合成氨裝置的蒸汽系統平衡模式和工藝需重新建立。

2.2.1存在的問題如果電力工程部1臺雙壓鍋爐燃機出現異常而不能正常運行，供化肥廠的4.2MPa流量不能保證，需要改變熱力運行方式。停運快裝鍋爐后，化肥廠合成裝置精制水用量將由170t/h下降到160t/h，使利用預熱鍋爐給水降低脫碳入口工藝氣溫度的換熱器（106-C）出現冷量不足，低變氣鍋爐給水換熱器（106-C）工藝氣溫度將由正常時的79～82℃（指標控制81℃）達到86℃；貧液溫度也由72℃（指標控制71℃）繼續上漲。現場精制水不僅無法調整，而且還將影響脫碳系統二氧化碳的吸收效果，有可能導致能耗增高。為提高水的重復利用率，化肥廠將合格的冷凝液與脫鹽水混合，一部分做外供脫鹽水，一部分做精制水的原料。但因快裝鍋爐停運，電力工程部送出的4.2MPa蒸汽量加大，導致冷凝液回收量增加，促使脫鹽水溫度升高，夏季超過50℃（指標≤50℃），嚴重影響末端用戶的冷卻效果。

2.2.2方案實施及解決措施為有效規避因引入4.2MPa蒸汽給合成氨裝置運行帶來的風險，塔西南化肥廠制定了4.2MPa蒸汽中斷的應急預案，以此防止輔助鍋爐在4.2MPa蒸汽中斷后可能帶來的超溫運行風險。運用工藝安全分析進行危害評估，于2009年做了重大技術變更，實施精制水回用改造，即聯通除氧器入口DM1001與冷凝液回收管線SC1003，將換熱后的精制水送到水處理系統做冷凝液回收使用（約5t/h），這樣直接將精制水做冷凝液回用，解決了系統熱量的平衡問題，并減少一臺換熱器的添置，使資源得到最大化利用。外送1.6MPa蒸汽時，根據管網壓力和低壓管網壓力，調整放空設定值或手動操作。同時調整透平105-JT的抽汽量，并保證壓縮機105-J的正常運轉以及尿素的正常用量。建立4.2MPa蒸汽的在線監測趨勢記錄線。通過對蒸汽輸送數據的監測，塔西南化肥廠合成氨車間的操作人員可提前預知調整界區內蒸汽平衡，或提前聯系電力工程部進行補燃調整，有效地防止了因引入4.2MPa蒸汽而產生的波動對合成氨裝置以及塔西南化肥廠其他裝置的安全、平穩運行所可能造成的損失。經過前期充分的準備和協調，以及在公司主管部門、電力工程部的大力支持下，化肥廠在2010年4月13日（之前實行的是快裝鍋爐不停運）13：00開始實施快裝鍋爐停用方案，該方案分兩步：①先將富裕的1.6MPa蒸汽外送電力工程部（10t/h），同時逐步加大外購電力工程部的4.2MPa蒸汽量，由2009年4～5月份（2010年與2009年同期比較）的28.68t/h提高到43.41t/h左右；②系統平穩后于4月23日13：00快裝鍋爐全停，外購蒸汽量加大到50t/h，最高達到52.79t/h，外送1.6MPa蒸汽也逐步提高，最高達到15t/h。經過近一個月的運行，裝置能耗得到了顯著降低，數據對比情況見表1。由表1可知，快裝鍋爐停用后，原料氣單耗基本相同，但燃料氣節省約3.58×104m3/d，純氮產品能耗降低了11.19kgoe/t氮（kg標油/t氮）。另外快裝鍋爐的停運，降低了快裝鍋爐低負荷下運行的安全隱患，且減少了污水排放、廢熱浪費，減少了環境污染，從公司整體效益看，由于采用的是電力工程部的廢熱產生蒸汽，也節約了大量天然氣。

3節能減排效益

2007年7月～2010年12月實施該項目以來，無論在節能減排效益方面還是在社會和環保效益方面均取得了可觀的收益，能耗指標見表2。由表2可知，引入電力蒸汽后，隨著引入量和輸出量不斷增加，塔西南化肥廠燃料氣單耗明顯下降，由2006年的601.71Nm3/t下降到2010年的535.76Nm3/t，合成氨綜合能耗和純氮產品綜合能耗也呈逐年下降趨勢，按技措法計算，2010年節能量為1.30×104t標煤，經濟效益797.60萬元。2007年～2010年累計節能效益2007年7月～2010年12月累計引入電力工程部4.2MPa蒸汽67.77×104t，外送1.6MPa蒸汽2.81×104t，總計65.30×104t；節能4.26×104t標煤；節能價值量為2992.88萬元。

4結論及建議

4.1結論

經過近四年的實踐，塔西南化肥廠和電力工程部兩個單位之間實施熱聯合的模式證明節能成果顯著，并且為公司今后持續開展節能減排，應對上游氣源遞減的嚴峻形勢指明了方向，同時拓展了公司節能減排的思路，即在做好本單元、本單位的節能減排工作同時，也可拓寬視野實行廠級間的節能減排合作，整合資源，形成優勢互補或共享，挖掘管理、工藝和設備的潛力，從而使公司的整體節能水平再上新臺階。另外，從2007年7月～2010年12月未發生因引入4.2MPa蒸汽不足而造成裝置短停的事件，并且由于互供蒸汽，減少了化肥廠1.6MPa蒸汽和電力工程部余熱的放空量，避免了環境污染。

4.2建議

建議該運行模式在同行企業中推廣使用，包括電力、水資源等相互共享，循環利用，以實現共同的節能降耗和保護環境，減少廢棄物排放；同時在新建項目或大型裝置時，建議考慮此模式的運用，以減少建設費用，節約資金。