СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГО-

Нефтеперерабатывающая промышленность Российской Федерации является одной из наиболее энергоемких отраслей народного хозяйства.

В среднем на российских НПЗ удельные энергозатраты в настоящее время составляют около 0,135 т.у.т. на 1 тонну переработанной нефти, что эквивалентно использованию для производства энергии 9,5 % нефти, переработанной на предприятиях отрасли.

Принимая во внимание невысокую глубину переработки нефти на отечественных НПЗ (в настоящее время на уровне 63-64 %), такой уровень энергозатрат превышает достигнутые показатели хороших современных, в том числе и российских НПЗ, на 25-30 %.

Наряду с этим и в результате опережающего роста уровня цен на нефть и тарифов на тепло- и электроэнергию доля энергозатрат в общих затратах НПЗ на переработку нефти (так называемая энергетическая составляющая процессинга) достигла в среднем по российским НПЗ уровня более 50 %.

Доля энергозатрат в общих эксплуатационных расходах зарубежных НПЗ составляет до 40%.

Потребление топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в процессах переработки нефти в России на 44 % выше, чем в США, и на 31 % выше, чем в Японии. Это связано, в частности, с использованием устаревших технологий и оборудования, срок службы которого в 2-3 раза превышает нормативный.

В настоящее время в России неиспользуемый потенциал энергосбережения оценивается в 40% от современного энергосбережения.

В соответствии с Федеральной целевой программой «Энергоэффективная экономика ТЭК» и «Энергетической стратегии России на период до 2020 г.» потребление топлива, тепла и электроэнергии в России должно быть снижено примерно на 5 млн.т у.т. топлива за счет использования новых высокоэффективных энергосистем, передовых технологических решений, современных видов оборудования и др. (табл. 7.1).

Предусмотренные Федеральной целевой программой

1) замена устаревшего и использование современного оборудования (печи, котлы-утилизаторы, насосы и др.);

2) реализация имеющихся резервов энергии на установках нефтепереработки;

3) использование современных высокоактивных и селективных катализаторов;

4) строительство собственных источников энергоснабжения (котельные, парогазовые, газотурбинные установки) на НПЗ.

Оборудование большей части технологических установок физически и морально устарело. В настоящее время в эксплуатации находится большое количество конструкций технологических печей с устаревшими типами футеровок и горелочных устройств и низким КПД, не отвечающих современным требованиям, в которых сжигаются, в основном, нефтезаводские газы и жидкое топливо объемом до 8 % от перерабатываемой нефти. Традиционно изготавливаемые теплообменные аппараты имеют низкую энергетическую эффективность. Центробежные нефтяные насосы, на долю которых приходится более 80 % потребляемой НПЗ электроэнергии, имеют ненадежную и устаревшую конструкцию, избыточные напоры, что приводит к перерасходу электроэнергии до 1 млн. кВт. ч/год. Отсутствуют качественные отечественные уплотнительные материалы.

Замена и модернизация оборудования, иногда даже и при небольших затратах, может дать значительный экономический эффект.

Печи. Среди оборудования НПЗ наибольшее количество энергии потребляют производственные печи. Так, на их долю приходится около 50 % общей потребляемой тепловой энергии. Следовательно, любое возможное увеличение эффективности этого оборудования будет способствовать существенной экономии энергии и, что немаловажно, снижению загрязнения окружающей среды.

На ряде НПЗ тепло уходящих из печей дымовых газов, температура которых высока (~ 300-550 °С), чаще всего не утилизируется. Эффективность работы печей в таких случаях составляет 58-69 %. По предварительным расчетам, используя это тепло, можно значительно (~ до 88 %) увеличить КПД печи.

В результате основных процессов переработки нефти образуются технологические газы различного состава, имеющие высокую теплоту сгорания: ~ 46-65 МДж/кг. Эти газы подразделяются на углеводородный, водородсодержащий, смесь того и другого.

Весь углеводородный газ при нормальной работе НПЗ (загрузка -100%) используется в качестве топлива технологических печей. Водородсодержащий газ, являющийся на некоторых заводах отходом производства, сжигается на факеле в количестве ~ 1,5-6 кг/с. Его теплота сгорания очень высока и составляет ~ 60-65 МДж/кг. По подсчетам только на этом газе можно выработать 25-110 МВт электрической или 60-360 МВт тепловой энергии.

Для печей основных технологических аппаратов используют в основном жидкое топливо, технологический и природный газы. Тепловая мощность этих печей в зависимости от числа колеблется в пределах ~ 8-260 ГДж/ч. Технологические установки, как правило, находятся далеко друг от друга, а потоки дымовых газов от нескольких печей даже одной установки, зачастую не замкнуты на одну дымовую трубу.

В первую очередь следует рационально организовать работу наиболее мощных печей основных технологических установок: атмосферно-вакуумной перегонки нефти, каталитического риформинга, замедленного коксования, термического крекинга, гидроочистки дизельного топлива.

Эффективность работы самих печей можно повысить, установив за ними котел-утилизатор, обеспечивающий использование выходящей из печей тепловой энергии для производства пара нужных параметров.

Учитывая тот факт, что средние инвестиционные затраты на теплопередающее оборудование составляют порядка 30 % общих инвестиций на нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах, а также, то что наибольшее потребление тепловой энергии имеет место в технологических печах и котлах, становится очевидным, что любое возможное улучшение проектирования и увеличение КПД этого оборудования позволит получить существенные выгоды.

Так как тепло, поглощаемое в камере излучения печи, составляет порядка 70 % общего передаваемого тепла, любое улучшение в проектировании камеры излучения, направленное на максимальное использование теплопередачи, приведет к значительному сокращению инвестиционных затрат на печь, а также к лучшему распределению тепла и повышению безопасности эксплуатации печи. Численное моделирование, разработанное компанией Technicas Reunidas (Испания), позволяет оптимизировать и обосновать проектирование печей с двойным излучением.

Двойное излучение заключается в передачи тепла дымовых газов на обе стороны трубных змеевиков камеры, в то время как при единичном излучении тепло передается только на одну сторону трубных змеевиков.

Двойное излучение допускает более высокую (на 40-60 %) среднюю величину теплового потока.

Применение данной технологии чрезвычайно выгодно для высокопроизводительных печей с высокой температурой технологического процесса. Печи с двойным излучением обычно используются на установках каталитического риформинга, коксования, гидрокрекинга и др.

Использование двойного излучения позволяет:

- получить более низкую температуру металлической поверхности труб. Это, в свою очередь, позволяет выбрать материал труб с более низким содержанием легирующих добавок или уменьшить толщину стенок труб;

- увеличить среднюю величину теплового потока, сохраняя его максимальную величину, а также уменьшить площадь теплопередачи.

К основным путям развития проектирования и изготовления трубчатых печей нефтеперерабатывающей промышленности относятся следующие:

- замена печей старых конструкций (в частности, шатровых) на современные печи новых конструкций с учетом оптимизации условий нагрева, ремонтопригодности;

- выбор более современных узлов утилизации с экономическими показателями, превышающими ныне эксплуатируемые;

- создание взрыво-, пожаробезопасных систем управления печами (совершенствование системы КИП и А, системы блокировок подачи топлива и продукта, совершенствование системы паровой защиты печи) в соответствии с новыми правилами промышленной безопасности.

В качестве высокоэффективных методов утилизации тепла печей рассматриваются два вида: регенеративный и рекуперативный.

К рекуперативному типу относится, например, трубчатый воздухоподогреватель. Он наиболее широко распространен на всех НПЗ России и СНГ, что обусловлено простотой конструкции и легкой ремонтопригодностью, относительно небольшой массой и занимаемой площадью.

Однако, главным недостатком рекуператоров является коррозия металла в зоне низких температур по дымовым газам.

Также к недостаткам обычной схемы с рекуперативным воздухоподогревателем можно отнести наличие и воздуховодов и дымоходов. При этом усложняется компоновка оборудования, и появляется необходимость минимум в двух тягодутьевых механизмах по воздуху и дымовым газам. Довольно удачным решением этой проблемы является использование встроенного воздухоподогревателя. Воздухоподогреватель располагается на каркасе печи после камеры конвекции. В этом случае дымовые газы направляются после камеры конвекции сразу в пакет воздухоподогревателя и далее в дымовую трубу.

Основными представителями регенеративного воздухоподогревателя являются роторный (вращающийся) воздухоподогреватель и воздухоподогреватель с промежуточным теплоносителем.

Особый интерес представляет второй тип воздухоподогревателей.

Котлы утилизаторы. Известно, что подавляющее большинство котлов-утилизаторов (КУ), эксплуатируемых в нефтеперерабатывающей промышленности, характеризуется тем, что фактическая их паропроизводительность существенно ниже паспортной.

Отсюда напрашивается принципиальное решение для доведения паропроизводительности КУ до паспортного значения, которое заключается в повышении температуры дымовых газов перед КУ.

Технически это мероприятие может быть организованно различными способами. Один из них заключается в организации сжигания дополнительного топлива в газоходе между печью и КУ. Известны три варианта технической реализации данного принципа, предусматривающие использование различных топочных устройств для совместного сжигания топливного газа и жидкого топлива:

- экранированная топка — радиационный котел;

Каждый из этих вариантов предусматривает доведение температуры дымовых газов после печи до 600°С.

Все рассмотренные варианты реконструкции экономически эффективны. Лучшие технико-экономические показатели достигаются в варианте с дооборудованием котлов-утилизаторов экранированными топками.

- наиболее высокий уровень использования тепла дополнительного топлива и тепла отработавших газов технологических печей;

- самый короткий период окупаемости капиталовложений и наиболее высокий индекс доходности капитала.

В последние годы разработаны, изготовлены и испытаны перспективные конвекционные, на термосифонах котлы-утилизаторы, утилизационные системы с циклонными предтопками.

Вместе с тем, котлы-утилизаторы - это достаточно дорогое и сложное оборудование. Кроме того, производство пара в котлах-утилизаторах не всегда балансируется с потребностью НПЗ в нем.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: