2020年能源資源計量服務示范項目入圍項目連載5

一、中國石油化工股份有限公司安慶分公司簡介

中國石油化工股份有限公司安慶分公司（以下簡稱“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企業、最大的石化產品生產基地，經過40余年的生產建設和改革發展，企業規模逐步擴大，原油加工總量穩步增長，技術經濟指標不斷提升，已發展成為年營業收入近500億元、利稅超百億元的特大型石油、化工、化纖、熱電聯合企業。

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—苯乙烯等主要生產裝置70余套。同時擁有發電機組、油品化學品碼頭、卸煤碼頭和供水系統，以及全長13公里的廠內鐵路專用線，具備了千萬噸級煉化企業的框架。

公司以建設“清潔、高效、低碳、循環”的綠色煉化企業為目標，以技術進步和精細化管理為手段，充分發揮企業在安全環保、生產經營、企業管理、持續發展等方面競爭優勢，加快轉型發展、提質增效升級步伐，不斷提升企業競爭力，努力建設“國內領先、世界一流”的煉化企業。

二、項目實施背景

蒸汽是較特殊的介質，相同質量的蒸汽，隨著輸送距離與保溫條件的不同，其溫度、壓力將發生變化，所攜能量逐漸下降。但是，目前生產企業的裝置蒸汽耗能普遍以消耗的蒸汽質量進行簡單換算，行業內普遍使用的能耗折算標準按《GB/T 50441-2016最新能耗折算標準》，是以壓力等級就近原則換算用能設備的能耗。由于蒸汽的工況條件（溫度、壓力）隨時變化，這種方法不能準確評價裝置實際能耗，難以滿足節能精細化管理的要求。

按照傳統的計算方法，安慶石化腈綸聯合裝置綜合能耗一直較高。其能耗構成為：蒸汽所占的比例較高達72%，電能占17%，循環水和冷凍水分別占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；來自于水務部動力I循和動力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，蒸汽品質較差，且為主要來源。只有直接來自于熱電部的蒸汽品質較好，溫度為265℃，壓力為1.3 MPa。據悉，中國石化同類型裝置大多采用1.3 MPa（溫度260℃左右）低壓蒸汽穩定供熱。由此，我們認為腈綸聯合裝置使用的蒸汽品質相對較差，是導致裝置能耗比同行企業高的主要原因。

這就提出了一個問題：以質量作為蒸汽的結算單位是否能對裝置能耗做出客觀評價？熱能是一個狀態參數，質量相等、狀態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，僅僅以蒸汽的質量量計量是不能真實反映蒸汽的熱能價值的，探索采用蒸汽能量計量可以更客觀科學地解決裝置的能耗評價難題。

進入腈綸聯合裝置的蒸汽有1.3MPa、0.8MPa和0.4MPa三種不同的壓力等級，除1.3 MPa蒸汽來自系統管網外，其它均為上游裝置做功后的背壓蒸汽；同時腈綸聯合裝置還向其它裝置供出0.4MPa蒸汽。不同品質的蒸汽在腈綸聯合裝置使用和供出，使用傳統的蒸汽計量方法，難以對裝置能耗做出合理的評價。

 圖1  腈綸生產裝置現場一角

三、具體創新措施

安慶石化利用裝置全面停工檢修契機，與北京某公司合作，對腈綸區域蒸汽管網實施能量計量改造。

1.主要措施

（1）將1個計量點的測量儀表更換為一體化噴嘴；

（2）完善熱力站放空、動力循環水背壓蒸汽、外供低壓蒸汽等測量儀表；

（3）對煉油裂解供腈綸區域FIQ9002-1、FIQ996-1等流量計增設溫度、壓力補償；

（4）引進FC2000-1AE(Q）型蒸汽能量計量模塊，將現場一次表采集的流量、溫度、壓力數據進行動態運算，計算出蒸汽瞬時能量和不同時間段的能量變化。

2.數據分析

表1為改造后腈綸聯合裝置一個月蒸汽消耗情況。

表1  不同計量方法下腈綸聯合裝置能耗數據分析表

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

系統管網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準低7.33%，因此表中數據表現為計算量大于實測量。

由表1可以看出，該月腈綸區域按質量計量方法折算出的耗能比實際測量出的耗能要高出5101GJ ，二者相差達到5.55%。分析主要原因為該腈綸聯合裝置大量使用0.8MPa背壓蒸汽，品質比較差，在能耗統計中根據行業規定按1.0 MPa蒸汽靠檔計算，增大了該部分蒸汽含有的熱能，從而造成該裝置的實際生產能耗虛高。與之類比，在國內生產工藝相同的其它同類型企業，進入腈綸聯合裝置的蒸汽全部為1.3MPa，蒸汽品質較好；用來計算能耗的蒸汽量是以進各裝置計量點的數據為準，同時不承擔能源管網系統損失，其裝置綜合能耗優于本企業腈綸聯合裝置。

四、項目取得成效

本項目通過采用新計量模型和新計量模式，針對原有測量方式的缺陷進行技術改造，通過流量計算轉換單元，將一次表采集的流量、溫度、壓力信號進行運算，計算出瞬時、累積蒸汽流量和能量，提高了對耗汽裝置能耗評價的科學性。真實準確評價裝置實際能耗狀況，能夠促進工藝采取精細化管理措施，挖掘節能降耗潛力。

通過應用延伸，還可以將能量計量方法應用于蒸汽管網損耗評價。根據輸送距離、蒸汽性質、管線排凝、消耗量和氣溫等情況，靈活采用能量、質量或能量+質量的方法，可以計算蒸汽管線在各種天氣下的能量損失，從而可以根據檢測的數據判斷出蒸汽管線的保溫以及排凝管理是否存在漏洞，及時發現問題予以解決。

由于受到現有行業評價體系的限制，蒸汽能量計量的使用范圍受到了制約。但是，蒸汽能量計量的研究與實踐，在推動生產耗能的科學準確計量方面進行了有意義的探索，對指導蒸汽能耗占比較高的企業合理應用和管理能源，促進節能減排有著重要價值。