2020年能源資源計(jì)量服務(wù)示范項(xiàng)目入圍項(xiàng)目連載5

一、中國(guó)石油化工股份有限公司安慶分公司簡(jiǎn)介

中國(guó)石油化工股份有限公司安慶分公司（以下簡(jiǎn)稱“安慶石化”）始建于1974年7月。作為安徽省最大的中央直屬生產(chǎn)企業(yè)、最大的石化產(chǎn)品生產(chǎn)基地，經(jīng)過40余年的生產(chǎn)建設(shè)和改革發(fā)展，企業(yè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，原油加工總量穩(wěn)步增長(zhǎng)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷提升，已發(fā)展成為年?duì)I業(yè)收入近500億元、利稅超百億元的特大型石油、化工、化纖、熱電聯(lián)合企業(yè)。

目前，安慶石化擁有年綜合加工能力800萬噸的煉油裝置，日處理煤2000噸的殼牌粉煤氣化裝置，以及年產(chǎn)33萬噸合成氨、21萬噸丙烯腈、7萬噸腈綸、10萬噸乙苯—苯乙烯等主要生產(chǎn)裝置70余套。同時(shí)擁有發(fā)電機(jī)組、油品化學(xué)品碼頭、卸煤碼頭和供水系統(tǒng)，以及全長(zhǎng)13公里的廠內(nèi)鐵路專用線，具備了千萬噸級(jí)煉化企業(yè)的框架。

公司以建設(shè)“清潔、高效、低碳、循環(huán)”的綠色煉化企業(yè)為目標(biāo)，以技術(shù)進(jìn)步和精細(xì)化管理為手段，充分發(fā)揮企業(yè)在安全環(huán)保、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、企業(yè)管理、持續(xù)發(fā)展等方面競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，加快轉(zhuǎn)型發(fā)展、提質(zhì)增效升級(jí)步伐，不斷提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，努力建設(shè)“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、世界一流”的煉化企業(yè)。

二、項(xiàng)目實(shí)施背景

蒸汽是較特殊的介質(zhì)，相同質(zhì)量的蒸汽，隨著輸送距離與保溫條件的不同，其溫度、壓力將發(fā)生變化，所攜能量逐漸下降。但是，目前生產(chǎn)企業(yè)的裝置蒸汽耗能普遍以消耗的蒸汽質(zhì)量進(jìn)行簡(jiǎn)單換算，行業(yè)內(nèi)普遍使用的能耗折算標(biāo)準(zhǔn)按《GB/T 50441-2016最新能耗折算標(biāo)準(zhǔn)》，是以壓力等級(jí)就近原則換算用能設(shè)備的能耗。由于蒸汽的工況條件（溫度、壓力）隨時(shí)變化，這種方法不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)裝置實(shí)際能耗，難以滿足節(jié)能精細(xì)化管理的要求。

按照傳統(tǒng)的計(jì)算方法，安慶石化腈綸聯(lián)合裝置綜合能耗一直較高。其能耗構(gòu)成為：蒸汽所占的比例較高達(dá)72%，電能占17%，循環(huán)水和冷凍水分別占3%和5.5%，其它占3%左右。其使用的蒸汽來源有三類，在熱力站的專門測(cè)量顯示，來自于煉油一部裂解裝置的透平背壓汽的溫度為220℃，壓力為0.56MPa；來自于水務(wù)部動(dòng)力I循和動(dòng)力II循透平泵的背壓汽溫度為180℃，壓力為0.46 MPa，這兩類均為背壓蒸汽，蒸汽品質(zhì)較差，且為主要來源。只有直接來自于熱電部的蒸汽品質(zhì)較好，溫度為265℃，壓力為1.3 MPa。據(jù)悉，中國(guó)石化同類型裝置大多采用1.3 MPa（溫度260℃左右）低壓蒸汽穩(wěn)定供熱。由此，我們認(rèn)為腈綸聯(lián)合裝置使用的蒸汽品質(zhì)相對(duì)較差，是導(dǎo)致裝置能耗比同行企業(yè)高的主要原因。

這就提出了一個(gè)問題：以質(zhì)量作為蒸汽的結(jié)算單位是否能對(duì)裝置能耗做出客觀評(píng)價(jià)？熱能是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，質(zhì)量相等、狀態(tài)不同的蒸汽含有的熱能也不同。例如：壓力為1.0MPa、溫度為260℃的蒸汽，每噸所含的熱能為2964.8MJ；壓力1.0MPa、溫度為361.4℃的蒸汽，每噸所含的熱能為3182MJ，二者相差217.2MJ，差率7.33%。顯然，僅僅以蒸汽的質(zhì)量量計(jì)量是不能真實(shí)反映蒸汽的熱能價(jià)值的，探索采用蒸汽能量計(jì)量可以更客觀科學(xué)地解決裝置的能耗評(píng)價(jià)難題。

進(jìn)入腈綸聯(lián)合裝置的蒸汽有1.3MPa、0.8MPa和0.4MPa三種不同的壓力等級(jí)，除1.3 MPa蒸汽來自系統(tǒng)管網(wǎng)外，其它均為上游裝置做功后的背壓蒸汽；同時(shí)腈綸聯(lián)合裝置還向其它裝置供出0.4MPa蒸汽。不同品質(zhì)的蒸汽在腈綸聯(lián)合裝置使用和供出，使用傳統(tǒng)的蒸汽計(jì)量方法，難以對(duì)裝置能耗做出合理的評(píng)價(jià)。

 圖1  腈綸生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)一角

三、具體創(chuàng)新措施

安慶石化利用裝置全面停工檢修契機(jī)，與北京某公司合作，對(duì)腈綸區(qū)域蒸汽管網(wǎng)實(shí)施能量計(jì)量改造。

1.主要措施

（1）將1個(gè)計(jì)量點(diǎn)的測(cè)量?jī)x表更換為一體化噴嘴；

（2）完善熱力站放空、動(dòng)力循環(huán)水背壓蒸汽、外供低壓蒸汽等測(cè)量?jī)x表；

（3）對(duì)煉油裂解供腈綸區(qū)域FIQ9002-1、FIQ996-1等流量計(jì)增設(shè)溫度、壓力補(bǔ)償；

（4）引進(jìn)FC2000-1AE(Q）型蒸汽能量計(jì)量模塊，將現(xiàn)場(chǎng)一次表采集的流量、溫度、壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)算，計(jì)算出蒸汽瞬時(shí)能量和不同時(shí)間段的能量變化。

2.數(shù)據(jù)分析

表1為改造后腈綸聯(lián)合裝置一個(gè)月蒸汽消耗情況。

表1  不同計(jì)量方法下腈綸聯(lián)合裝置能耗數(shù)據(jù)分析表

表中每噸1.3MPa蒸汽按照76千克標(biāo)油進(jìn)行折算，每噸0.4MPa蒸汽按照66千克標(biāo)油進(jìn)行折算，每千克標(biāo)油熱值=41.868MJ。

系統(tǒng)管網(wǎng)1.3MPa蒸汽平均溫度低于260℃，其每千克蒸汽含有的熱能較折算標(biāo)準(zhǔn)低7.33%，因此表中數(shù)據(jù)表現(xiàn)為計(jì)算量大于實(shí)測(cè)量。

由表1可以看出，該月腈綸區(qū)域按質(zhì)量計(jì)量方法折算出的耗能比實(shí)際測(cè)量出的耗能要高出5101GJ ，二者相差達(dá)到5.55%。分析主要原因?yàn)樵撾婢]聯(lián)合裝置大量使用0.8MPa背壓蒸汽，品質(zhì)比較差，在能耗統(tǒng)計(jì)中根據(jù)行業(yè)規(guī)定按1.0 MPa蒸汽靠檔計(jì)算，增大了該部分蒸汽含有的熱能，從而造成該裝置的實(shí)際生產(chǎn)能耗虛高。與之類比，在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)工藝相同的其它同類型企業(yè)，進(jìn)入腈綸聯(lián)合裝置的蒸汽全部為1.3MPa，蒸汽品質(zhì)較好；用來計(jì)算能耗的蒸汽量是以進(jìn)各裝置計(jì)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，同時(shí)不承擔(dān)能源管網(wǎng)系統(tǒng)損失，其裝置綜合能耗優(yōu)于本企業(yè)腈綸聯(lián)合裝置。

四、項(xiàng)目取得成效

本項(xiàng)目通過采用新計(jì)量模型和新計(jì)量模式，針對(duì)原有測(cè)量方式的缺陷進(jìn)行技術(shù)改造，通過流量計(jì)算轉(zhuǎn)換單元，將一次表采集的流量、溫度、壓力信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出瞬時(shí)、累積蒸汽流量和能量，提高了對(duì)耗汽裝置能耗評(píng)價(jià)的科學(xué)性。真實(shí)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)裝置實(shí)際能耗狀況，能夠促進(jìn)工藝采取精細(xì)化管理措施，挖掘節(jié)能降耗潛力。

通過應(yīng)用延伸，還可以將能量計(jì)量方法應(yīng)用于蒸汽管網(wǎng)損耗評(píng)價(jià)。根據(jù)輸送距離、蒸汽性質(zhì)、管線排凝、消耗量和氣溫等情況，靈活采用能量、質(zhì)量或能量+質(zhì)量的方法，可以計(jì)算蒸汽管線在各種天氣下的能量損失，從而可以根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)判斷出蒸汽管線的保溫以及排凝管理是否存在漏洞，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題予以解決。

由于受到現(xiàn)有行業(yè)評(píng)價(jià)體系的限制，蒸汽能量計(jì)量的使用范圍受到了制約。但是，蒸汽能量計(jì)量的研究與實(shí)踐，在推動(dòng)生產(chǎn)耗能的科學(xué)準(zhǔn)確計(jì)量方面進(jìn)行了有意義的探索，對(duì)指導(dǎo)蒸汽能耗占比較高的企業(yè)合理應(yīng)用和管理能源，促進(jìn)節(jié)能減排有著重要價(jià)值。