浅析低温热水的综合利用

浅析低温热水的综合利用

李磊

（1.中国石油大学（华东校区）化工学院山东青岛266580；2.中石化长岭分公司热电作业部湖南岳阳414012）

摘要：针对目前低温热利用在很大程度上还存在低效以及缺乏全局统筹和科学分析的现实，重点介绍了低温水系统、就低温热水系统热量使用的矛盾进行剖析，并提出第二余热回收站供采暖、第二余热回收站供气分厂低温热、利用低温热水制冷、拓展低温热用户等优化低温余热利用的措施，为石化企业低温热利用提供一个借鉴。

关键词：低温水；余热；低温热利用

前言

现代石化企业一般只对高温高压等高品质能量的综合利用及回收倾注较大精力，对相对低质的低温废热的利用一般都本着方便利用则用，不便利用不用的思想，确保工艺装置的安稳运转。因此各套装置往往存在的大量的低温热源，由于温位太低，甚至用来发生低压蒸汽都很困难，因此只好采用冷却水或空冷冷掉。这不仅增加了水耗和电耗，同时也等于放弃了一个相当大的热源，用于提供低温工艺用热。本文拟就低温热利用存在的问题以及低温热的综合利用加以介绍和探讨。

一、低温水系统简介

热电作业部目前共有一号低温电站、第二余热回收站和采暖水系统等三套低温水系统。

1#低温电站建立之初是用来通过热媒水利用炼油装置的油品余热进行发电和低热。目前主要用来给1#催化、老区加氢装置、老区脱硫等装置供给低温水给炼油换热装置降温，同时供给气分装置热水。低温电站目前主要由3台热水泵、4台采暖泵、2台循环水泵、5组换热器组成。当采暖负荷较大、低温水热不够时，利用蒸汽加热采暖水。低温电站运行参数为：低温水550t/h@500C，气分回水350t/h@630C，采暖水415t/h@740C，1.0MPa蒸汽15t/h。

第二热水余热回收系统包括4台板式换热器、3台空气换热器及2台热水循环泵、2台冷却水循环泵。主要是利用生水、除盐水及采暖水对南区来装置热水进行回收利用，最后通过循环水对其进行温度控制在工艺指标范围之内，供给南区炼油装置使用，整个系统过程属于密闭式水循环过程。它与1#低温电站属于同一类型装置，都是有效地利用了装置来热水能源后，合理地利用采暖水对其进行温度控制。它的热源主要有S-Zorb，240万汽柴油加氢、乙苯、5万立制氢，运行参数为：热水650t/h@990C-@730C，向热电作业部新鲜水与除盐水供热，多余热量利用空冷塔或循环水带走。由于热电作业部除盐水量较少，加上低温电站加热新鲜水与除盐水，使得第二余热回收站热量利用率低，热量绝大部分排至空冷塔。

采暖水系统是直接利用装置回来的低温热水做热源，供应给厂区各用户。其中，A区采用的是由催化剂专线的低温热水，B区与C区采用的是蒸汽加热，D区采用的是采暖一次水。还有其他地方（如医院、催化剂洗涤水、厂长楼等）使用采暖水，热电作业部供出去的一次采暖水由管道到B区采暖站。在低温水热量不足时，热电作业部利用蒸汽加热采暖水。若低温水热量有限，低温电站供热不能满足全部负荷要求，部分用户采暖站改用蒸汽加热。

二、低温热水系统热量利用矛盾

三套低温热水系统除了采暖水系统是依附于第二余热回收站外，其它两套系统独立存在，既不能实现低温热的共享，也导致低温热不能合理分配，导致一号低温电站和第二余热回收站的低温热利用和供应存在一定的矛盾。

一号低温电站的低温热源中，从装置回来的热水通常情况下流量是180t/h、温度是120℃；气分回来的水流量有320-350t/h，水温一般只有69℃左右，从气分回来的水和从装置回来的热水在容2汇合。冬季采暖用户多，容易出现热源不够的情形。采暖用户温度偏低时，启用一号换热器用蒸汽加热低温水再供给用户。夏天采暖用户减少，通常会热源过剩，此时需要通过换热器甩负荷降温。夏天可使用的降温手段只有两个，即全投入除盐水换热器（换2）和生水换热器（换4），然而，全投后生水规定不允许超过40℃，热源温度如果降不下来就只有投用射水泵、循环水泵和8台凉水塔风机进行甩负荷，启用这三种方法纯粹是为了降低温度，没有其他功效，既浪费了电又浪费了热源。

二号余热回收站回来的热水温度在99℃-100℃左右，一般情况下有除盐水和生水换热器进行换热，通常即使全投用两套装置换热效果也难以降到80℃以下，大部分时候还需要开启空冷塔，尤其在夏天，空冷塔几乎全转，空冷塔和凉水塔风机等的功效一样纯粹只能降温，将水的热量散发到空气中，没有其他功效，既浪费电又浪费热源。

在第二余热回收站和一号低温电站同时投用除盐水和生水换热器时，冷源无法同时满足两套系统、会存在两套系统抢冷源的情况。采暖水系统挂在第二余热回收站供给住户做采暖水，夏天，外用的采暖水用户少，第二余热回收站投换热器又影响低温电站的冷源供给，如果折中的话，两边不能达标，如此还是要启动空冷塔风机，夏天启空冷塔风机外还要启动换204，换204必须要循环水泵，让水泵甩负荷，再一次浪费了电能。

三、优化低温余热利用措施

低温热利用的原则：首先要考虑装置用热，其次冬季优先考虑采暖供热，夏季，优先考虑低温发电。

（一）第二余热回收站供采暖

一般情况下，第二余热回收站热水温度较高，若能将它的热量应用到采暖，可以避免热能浪费。

目前，可采取以下改造方案：

第一，建议在第二余热回收站安装两条热水与采暖水的联络线。一条是装置来热水与热水管联络线，另一条是换热后热水管与回水管联络线。与此同时，改造B区和C区的采暖站，使B区与C区供热采暖由第二余热加收站供应，而D区供热采暖由低温水系统供应。

第二，将全部采暖所需热水由第二余热回收站供应。这样改造后，既可节省蒸汽25t/h左右，又可节约空冷塔补水与电耗。

（二）第二余热回收站供气分厂低温热

不同季节对采暖水需求不同，第二余热回收站供气分热情况也会不同。夏季采暖水用户少，多余的低温热可以用于发电；冬季可以将低温水直接用于采暖水之用。

1、夏季

夏季装置来热水量加大，1#低温热水去气分后，回来的热水温度品味比较低，不足以作扩容闪蒸发电，因此，建议不用扩容发电机，改用能接受较低温度做功的螺杆膨胀发电机。当然，目前装置里并没有螺杆膨胀发电机，要投用这种发电机，需要重新建一套机组，需要资金投入，但相比修复6#扩容发电机更划算。

2、冬季

冬季第二余热站供气分热将使热水泵出水温度升高，此时的热水可直接用于供暖。如果采用第二余热回收站供热，需要热水505t/h。此时，热量已不能满足气分要求，因此建议仍由1#低温电站供气分热比较合适。

（三）利用低温热水制冷

夏季空调使用率高，耗电量大，同时低温热过剩严重。可以对生产装置空调长期使用的区域采用溴化锂吸收制冷机组安装中央空调，以节省电力。

第一作业部集控室可以考虑采用1#低温电站热水，热电作业部、中心化验室、第二作业部可以考虑采用第二余热回收站热水。宾馆制冷量大，可以考虑建设专线提供热水。

（四）拓展低温热用户

成品油罐区与原油罐区利用低温余热加热在中石化内部已有成功先列，可以调查研究后进行改造。夏季低温热过剩严重，应考虑试用低温热加热储罐。冬季灌区需要热量较多时可以考虑改为蒸汽加热。同时，油品管线伴热要求不高时可采用低温余热，仪表管线的伴热也可以利用低温热。

四、结语

分公司低温热数量庞大，利用率低，存在较大的优化潜力，仅仅只是采取单一的措施如靠简单的热联合远远满足不了全厂低温余热消耗的要求，因此必须考虑低温发电，溴化锂制冷采暖换热等综合利用余热方案。目前分公司已经在科技馆、会议接待中心和厂办建立了3个制冷站，正在筹划中新的6#余热发电机组也在加紧的进行中，另外，还有一系列的节能项目已确定意向，相信将来还会有更多的节能降耗的项目要开发，势必会为节能降耗带来新的成效。

参考文献：

[1]长岭分公司热电作业部工艺规程，2012