李 鵬，劉 壯，慕 蓉，趙毅剛，唐曉梅，何元龍，張 波，曹軍軍

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

1 概況

某采氣廠兩座天然氣凈化廠生產(chǎn)、伴熱及采暖均采用蒸汽供熱。在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)供熱系統(tǒng)腐蝕比較嚴(yán)重，采用鍋爐加藥后，腐蝕有所緩解，但是伴熱管線的腐蝕穿孔現(xiàn)象還是比較頻繁，一定程度上影響了裝置平穩(wěn)運(yùn)行且提高了能耗。因此，尋找一種新的高效、低污染、低成本傳熱介質(zhì)，為凈化廠生產(chǎn)提供熱量是十分迫切的和必要的[1]。

表1 各凈化廠供熱概況

導(dǎo)熱油作為一種傳熱介質(zhì)已被廣泛應(yīng)用于石油化工、造紙紡織、航空航天等各個(gè)行業(yè)[2-4]。它具有傳熱效率高、易于調(diào)節(jié)控制溫度、對(duì)設(shè)備無腐蝕、投資低等優(yōu)點(diǎn)。按照“安全第一、環(huán)保優(yōu)先、節(jié)能降耗”的原則，減少崗位人員需求，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，新建兩座凈化廠在建廠時(shí)采用導(dǎo)熱油供熱（見表1）。

1.1 導(dǎo)熱油技術(shù)參數(shù)

四廠導(dǎo)熱油為殼牌熱美亞B潤(rùn)滑油，是由高黏度礦物油制成，其自燃點(diǎn)溫度為360℃，閃點(diǎn)溫度為220℃，導(dǎo)熱油實(shí)際運(yùn)行溫度為175℃～180℃。五廠導(dǎo)熱油為山東源根石油化工有限公司YG SS526導(dǎo)熱油，其自燃點(diǎn)溫度為339℃，閃點(diǎn)溫度為210℃，導(dǎo)熱油實(shí)際運(yùn)行溫度為179℃～180℃（見表2）。

圖1 凈化廠導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)負(fù)荷分布圖

表2 四、五廠導(dǎo)熱油技術(shù)數(shù)據(jù)

表3 凈化廠導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)負(fù)荷分布

1.2 導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)組成

導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)是以導(dǎo)熱油為熱載體，利用循環(huán)泵將導(dǎo)熱油爐中加熱的導(dǎo)熱油輸送至各用熱單元換熱，換熱后再返回爐中重新加熱，形成閉路循環(huán)的供熱系統(tǒng)。

導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)一般由導(dǎo)熱油加熱爐、空氣預(yù)熱器、膨脹槽、儲(chǔ)油槽、導(dǎo)熱油循環(huán)泵、煙風(fēng)管道、供熱管網(wǎng)、用熱單元、自動(dòng)控制系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、安全保護(hù)及流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和燃料氣控制系統(tǒng)等部分組成（見圖1）。

導(dǎo)熱油爐進(jìn)口導(dǎo)熱油150℃，出口導(dǎo)熱油200℃，最大負(fù)荷時(shí)4臺(tái)導(dǎo)熱油爐全部運(yùn)行，低負(fù)荷時(shí)根據(jù)用熱量調(diào)整（見表3）。

1.3 工作原理及流程

燃?xì)庠跔t膛內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量以輻射和對(duì)流方式加熱爐管中的導(dǎo)熱油，熱油達(dá)到設(shè)定溫度后在循環(huán)泵的驅(qū)動(dòng)下輸送至各用熱單元換熱，換熱后再返回爐中重新加熱，形成閉路循環(huán)的供熱系統(tǒng)。

2 導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)運(yùn)行評(píng)價(jià)

（1）自動(dòng)化程度高。導(dǎo)熱油爐操作一鍵式控制，負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)，溫度控制±1℃的精度；采用DCS集中控制，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無人運(yùn)行。

（2）運(yùn)行安全可靠：

①導(dǎo)熱油系統(tǒng)在低壓操作條件下可以獲得較高的傳熱介質(zhì)操作溫度，安全性大大提高。

②導(dǎo)熱油凝固點(diǎn)低、燃點(diǎn)高且無腐蝕性，解決了運(yùn)行中對(duì)爐管和供熱管網(wǎng)的腐蝕穿孔。

③控制系統(tǒng)設(shè)置有多項(xiàng)報(bào)警、安全聯(lián)鎖措施。

（3）節(jié)能經(jīng)濟(jì)。導(dǎo)熱油系統(tǒng)熱效率高。一是高溫?zé)煔忸A(yù)熱助燃空氣，提高爐子熱效率，節(jié)約燃料；二是低壓閉式強(qiáng)制循環(huán)供熱系統(tǒng)，除系統(tǒng)表面散熱損失外，無其他熱量損失，熱能利用率高（見表4）。

耗水量低、維護(hù)費(fèi)用低。水量消耗僅用于裝置區(qū)補(bǔ)充蒸汽使用，此外也不產(chǎn)生補(bǔ)水和化學(xué)水處理相關(guān)費(fèi)用，也避免了水擊、腐蝕、結(jié)垢、凍堵等問題，適于北方寒冷缺水地區(qū)。日常生產(chǎn)消耗費(fèi)用低，導(dǎo)熱油無腐蝕，管線、閥門更換頻率低，維護(hù)費(fèi)用低。

（4）運(yùn)行平穩(wěn)。由圖2、圖3可知，導(dǎo)熱油爐、蒸汽發(fā)生器運(yùn)行平穩(wěn)，供熱系統(tǒng)能夠滿足凈化廠用熱需求（見表5）。

表4 凈化廠供熱設(shè)備熱效率

導(dǎo)熱油爐入口冷油溫度、壓力、出口熱油溫度、壓力、空氣預(yù)熱器出口空氣溫度、入口煙氣溫度以及排煙溫度等運(yùn)行平穩(wěn)，燃料氣流量波動(dòng)稍大，因燃燒器根據(jù)熱油溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)燃?xì)饬亢涂諝饬窟_(dá)到最佳燃燒狀態(tài)并使導(dǎo)熱油出口溫度達(dá)到設(shè)定值。

圖2 3#導(dǎo)熱油爐運(yùn)行曲線圖

圖3 蒸汽發(fā)生器運(yùn)行曲線

表5 關(guān)鍵參數(shù)值與設(shè)計(jì)值比較

3 導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)推廣應(yīng)用評(píng)價(jià)

3.1 一、二廠導(dǎo)熱油供熱可行性分析

采用Aspen Plus流程模擬軟件對(duì)一、二廠采用導(dǎo)熱油與蒸汽供熱系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1.1 相關(guān)計(jì)算公式

（1）熱效率：

式中：V-導(dǎo)熱油量值；ρ-導(dǎo)熱油密度；t1、t2-導(dǎo)熱油爐進(jìn)出口溫度；c-導(dǎo)熱油比熱容。

（2）熱負(fù)荷：

Q=m×r

式中：Q-蒸汽熱量，kJ/h；m-蒸汽用量，kg/h；r-蒸汽潛熱，2 125.4 kJ/kg。

（3）導(dǎo)熱油循環(huán)量：

式中：qv-導(dǎo)熱油循環(huán)量，m3/h；ρm-導(dǎo)熱油密度，kg/m3；cp-導(dǎo)熱油比熱，kJ/kg·℃。

3.1.2 生產(chǎn)需熱量及導(dǎo)熱油用量對(duì)比 由表6可知，采用導(dǎo)熱油供熱，生產(chǎn)需熱量及導(dǎo)熱油用量低于蒸汽供熱系統(tǒng)需熱量及蒸汽量。

3.1.3 熱量利用率對(duì)比 由表7計(jì)算可知，在相同的燃料消耗量下，蒸汽鍋爐的熱效率高于導(dǎo)熱油爐。因?yàn)閷?dǎo)熱油介質(zhì)溫度高，其排煙溫度要比同熱功率的蒸汽鍋爐排煙溫度要高，排煙溫度會(huì)直接影響到熱效率，故導(dǎo)熱油爐的效率沒有水蒸汽鍋爐的效率高。

表7 一、二廠導(dǎo)熱油、蒸汽鍋爐效率理論計(jì)算

通過軟件模擬結(jié)果表明，導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)熱能利用率可達(dá)到95%左右，而蒸汽熱能利用率最高為80%，在冷凝水被回收利用的情況下，蒸汽系統(tǒng)存在的熱損失為54.7%；在冷凝水沒有被回收利用的情況下，蒸汽系統(tǒng)所存在的熱損失為66.5%。采用導(dǎo)熱油加熱時(shí)，其一部分熱量供給系統(tǒng)后，剩余的熱量在幾乎沒有損失的情況下又返回?zé)崦綘t中循環(huán)利用，使熱量得到了充分的利用，因此導(dǎo)熱油的熱量利用率遠(yuǎn)高于蒸汽的熱量利用率，可以直接從節(jié)能、節(jié)水和節(jié)約投資等幾個(gè)方面獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和減少資源需求。

表8 一、二廠換熱設(shè)備核算結(jié)果表

表9 一、二廠導(dǎo)熱油替代蒸汽供熱系統(tǒng)改造投資估算表

3.1.4 換熱設(shè)備校核 采用流程模擬軟件Aspen HYSYS與HTRI Xchanger Suite軟件連接對(duì)換熱設(shè)備換熱面積進(jìn)行核算（見表8）。

根據(jù)核算結(jié)果，采用導(dǎo)熱油作為供熱介質(zhì)時(shí)，一廠200萬(wàn)裝置脫硫再生重沸器、甲醇回收重沸器、二廠脫硫再生重沸器、1#甲醇回收重沸器不能滿足生產(chǎn)要求，需重新選型。

3.2 一、二廠導(dǎo)熱油供熱經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

3.2.1 投資計(jì)算依據(jù) 熱媒爐取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：YQW-9500Q燃?xì)鉄崦綘t及其他相關(guān)設(shè)備總價(jià)為138.755萬(wàn)元。

管件、閥門取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)（第一篇）對(duì)管件、閥門概算指標(biāo)的取值標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管件、閥門費(fèi)用進(jìn)行估算：管件費(fèi)=管道費(fèi)×130%；閥門費(fèi)=管道費(fèi)×250%。

保溫材料和安裝費(fèi)取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：保溫材料費(fèi)=（管道+管件+閥門）×20%；管道、閥門、管件安裝費(fèi)=（管道+管件+閥門）×50%；設(shè)備安裝費(fèi)=設(shè)備費(fèi)×10%。

導(dǎo)熱油取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：四廠導(dǎo)熱油Shell Heat Transfer Oil S2價(jià)格17.17元/千克。

3.2.2 投資估算 采用導(dǎo)熱油作為加熱介質(zhì)，結(jié)合其可行性分析和模擬結(jié)果，參照相關(guān)工程投資估算標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行投資估算，結(jié)果（見表9）。

3.2.3 能耗對(duì)比分析 蒸汽供熱系統(tǒng)中主要消耗為燃?xì)?、水及電能，其中主要耗費(fèi)為燃?xì)庀?，?dǎo)熱油供熱系統(tǒng)中主要消耗為燃?xì)夂碗娔埽ㄒ姳?0）。

通過對(duì)導(dǎo)熱油、蒸汽供熱系統(tǒng)能耗對(duì)比和分析可知，一廠處理萬(wàn)方天然氣預(yù)期節(jié)省成本27.02元，二廠處理萬(wàn)方天然氣預(yù)期節(jié)省成本28.13元。預(yù)期3～5年可以收回成本。

4 結(jié)論

（1）導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)適于北方寒冷且水資源貧缺地區(qū)，與蒸汽供熱相比有明顯優(yōu)勢(shì)，具有高溫低壓、熱效率高、系統(tǒng)耗水量小、溫度易于控制等優(yōu)點(diǎn)，且導(dǎo)熱油供熱技術(shù)先進(jìn)成熟、數(shù)字化水平高、安全可靠、經(jīng)濟(jì)節(jié)能且運(yùn)行平穩(wěn)、操作維護(hù)簡(jiǎn)便。

表10 一、二廠導(dǎo)熱油、蒸汽供熱能耗對(duì)比

（2）對(duì)一廠、二廠供熱系統(tǒng)蒸汽鍋爐與導(dǎo)熱油爐分別進(jìn)行熱效率計(jì)算及對(duì)比分析，得出在相同的天然氣燃料消耗量下，蒸汽鍋爐的熱效率高于導(dǎo)熱油爐。但通過軟件模擬結(jié)果表明，使用導(dǎo)熱油作為新型熱媒時(shí)其熱量利用率可達(dá)95%以上，遠(yuǎn)高于蒸汽的熱量利用率，可以直接從節(jié)能、節(jié)水和節(jié)約投資等幾個(gè)方面獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和減少資源需求。

（3）通過采用軟件Aspen HYSYS與HTRI Xchanger Suite對(duì)一廠、二廠蒸汽供熱系統(tǒng)相關(guān)換熱設(shè)備核算結(jié)果表明：在役重沸器等換熱設(shè)備均滿足實(shí)際生產(chǎn)所需的熱負(fù)荷。而對(duì)導(dǎo)熱油系統(tǒng)則需要對(duì)一些相關(guān)設(shè)備進(jìn)行重新選型和購(gòu)置，并對(duì)部分管線加以改造。

（4）將導(dǎo)熱油作為供熱系統(tǒng)時(shí)在工程上要附加一些設(shè)備并對(duì)部分管線進(jìn)行改造。經(jīng)過核算一廠導(dǎo)熱油工程需投資大約3 929.283 9萬(wàn)元，二廠需2 692.501萬(wàn)元左右。

（5）通過對(duì)導(dǎo)熱油替代蒸汽能耗對(duì)比分析可知，蒸汽供熱系統(tǒng)中主要消耗為燃?xì)?、水及電能，其中主要耗費(fèi)為燃?xì)庀?，?dǎo)熱油供熱系統(tǒng)中主要消耗為燃?xì)夂碗娔埽脑旌髮?dǎo)熱油供熱系統(tǒng)比現(xiàn)有蒸汽系統(tǒng)可節(jié)約一定的生產(chǎn)成本。

新型樹脂安全、高效、環(huán)保凈化鹽水

朗盛（LANXESS）近日推出新一代產(chǎn)品“Lewatit MDS系列離子交換樹脂”，可顯著提高膜法氯堿電解鹽水處理的效率。

該種樹脂粒徑僅有390 μm，與以往產(chǎn)品相比，動(dòng)力學(xué)性能有所改進(jìn)，再生程度更高，總交換容量顯著提高。這些特性使得這種新型樹脂具有最優(yōu)的機(jī)械穩(wěn)定性和滲透壓穩(wěn)定性。該種樹脂能夠有效地將鋇離子和鍶離子從鹽水中分離出來，還可與輕質(zhì)堿土元素（即鈣和鎂）結(jié)合，顯著降低堿土離子的濃度下限，更好地保護(hù)膜產(chǎn)品。

此外，該種樹脂再生要求較低，廢水排放少，可提高鹽水制備生產(chǎn)量，延長(zhǎng)工作周期，為離子膜燒堿工廠帶來一系列經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，尤其是能顯著降低能源成本。

（摘自中國(guó)化工信息2018年第21期）