特大型煉化企業(yè)冷凝水站擴(kuò)容電控系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究

引言

廣東省某國有大型煉化企業(yè)的煉油老區(qū)結(jié)構(gòu)調(diào)整提質(zhì)升級項目,主要建設(shè)270萬t/a渣油加氫、18萬t/a硫磺回收,改造250萬t/a催化裂化裝置及建設(shè)相應(yīng)的系統(tǒng)配套,凝結(jié)水站擴(kuò)容包含在系統(tǒng)配套內(nèi)的工藝及熱力管網(wǎng)中。凝結(jié)水站產(chǎn)出的合格凝結(jié)水并入除鹽水站內(nèi)的除鹽水罐,再由除鹽水罐外送至各自系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi),供新建的各裝置統(tǒng)籌使用。該廠煉油老區(qū)結(jié)構(gòu)調(diào)整提質(zhì)升級項目的凝結(jié)水站處理規(guī)模為200t/h。

1冷凝水工藝流程設(shè)計方案

1.2凝結(jié)水冷卻緩存設(shè)施

各裝置的凝結(jié)水根據(jù)區(qū)域位置,分為三路進(jìn)入凝結(jié)水站,第一路為hPx裝置凝結(jié)水,第二路為煉油新區(qū)內(nèi)新建的渣油加氫、柴油加氫及重整裝置的凝結(jié)水,第三路為煉油老區(qū)內(nèi)新建的hSA、硫磺回收、烷基化裝置的凝結(jié)水。這三路凝結(jié)水在凝結(jié)水站內(nèi)合并為一路之前,每路支管上分別在線檢測進(jìn)水的含油量、電導(dǎo)率,并設(shè)置溫度測量儀表,當(dāng)該路凝結(jié)水含油量超標(biāo)或溫度超過90℃時,立即切斷該路進(jìn)水,超標(biāo)的凝結(jié)水在上游裝置內(nèi)排放或處理。由上游各裝置送至凝結(jié)水站的合格工藝凝結(jié)水溫度為90℃,將其溫度降至50℃后,再進(jìn)行后續(xù)處理。為充分利用該部分凝結(jié)水的低溫?zé)?本次設(shè)計選擇用空冷器或換熱器對凝結(jié)水進(jìn)行冷卻。冬季,凝結(jié)水與除鹽水站的生產(chǎn)水在換熱器內(nèi)進(jìn)行換熱,將凝結(jié)水冷卻至40℃左右:夏季,除鹽水站的生產(chǎn)水不需要加熱,因此凝結(jié)水改為通過6臺空冷器(4用2備)將90℃的凝結(jié)水冷卻至50℃?？绽淦鞴灿?片管束:Gh10.5×3-23.4/DR-Via:2臺開式構(gòu)架:GJh10.5×6K-39/2F:4臺風(fēng)機(jī):G-TF39B6-VS30:2臺變頻風(fēng)機(jī):G-ZFS39B6-VS30。冷卻后的凝結(jié)水進(jìn)入凝結(jié)水罐,凝結(jié)水罐的有效容積為200m3,水箱上部設(shè)有溢流管、集油槽,下部設(shè)有排污管。凝結(jié)水罐設(shè)置高低液位報警,并與凝結(jié)水泵低液位聯(lián)鎖停泵。凝結(jié)水罐中的水經(jīng)凝結(jié)水泵(共設(shè)置2臺凝結(jié)水泵,1用1備)提升至0.57Mha后進(jìn)入凝結(jié)水處理設(shè)施,凝結(jié)水泵單臺流量200t/h,揚程55m,電機(jī)功率75kw。表面過濾器、精密過濾器反洗所需的除鹽水由除鹽水站內(nèi)的除鹽水罐引出,由反洗水泵(共設(shè)置2臺反洗水泵,1用1備)提升至0.52Mha后進(jìn)入凝結(jié)水處理設(shè)施,為過濾器反洗水提供必要的工作壓力。反洗水泵單臺流量120t/h,揚程45m,電機(jī)功率37kw。

2.2凝結(jié)水處理設(shè)施

經(jīng)凝結(jié)水泵提升后的凝結(jié)水首先送入表面冷凝液過濾器。表面冷凝液過濾器是一種新型的凝結(jié)水預(yù)處理設(shè)備,設(shè)備內(nèi)部裝有一定數(shù)量的濾芯,通過濾層的作用可以去除凝結(jié)水中的懸浮物和鐵等雜質(zhì)。表面冷凝液過濾器正常運行中,當(dāng)正常壓差≥0.10Mha(初期壓差約為0.02Mha)或達(dá)到設(shè)定的周期制水量或達(dá)到設(shè)定的運行時間時,過濾器失效,需要進(jìn)行反沖洗。

表面冷凝液過濾器設(shè)計參數(shù):設(shè)備規(guī)格DN2800:設(shè)計溫度70℃:設(shè)計壓力0.75Mha(G):運行壓差0.02~0.1MMP(a)。表面冷凝液過濾器出水進(jìn)入精密過濾器。精密過濾器(凝結(jié)水專用型)是凝結(jié)水的精處理設(shè)備,設(shè)備內(nèi)部裝有一定數(shù)量的濾芯,通過濾層的作用可以進(jìn)一步去除凝結(jié)水中的油和鐵等各種雜質(zhì)。精密過濾器正常運行中,當(dāng)正常壓差≥0.10MMP(初期壓差約為0.0GMMP)或達(dá)到設(shè)定的周期制水量或達(dá)到設(shè)定的運行時間時,過濾器失效,需要進(jìn)行反沖洗:反沖洗結(jié)束后,即可繼續(xù)投入運行。以上各單元中所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)由2DS實現(xiàn)全自動操作。上述處理工藝的M12流程圖如圖1所示。

2自控儀表系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1自控儀表系統(tǒng)設(shè)計范圍

為新建的凝結(jié)水站配套現(xiàn)場儀表和控制室內(nèi)設(shè)備包括如下幾個部分:(1)新增就地溫度計4臺,遠(yuǎn)傳溫度計4臺,就地壓力表7塊,遠(yuǎn)傳壓力表6臺,遠(yuǎn)傳流量計6臺,遠(yuǎn)傳液位計1臺,在線電導(dǎo)分析儀4臺,在線水中油分析儀4臺,在線總鐵分析儀1臺,氣動開關(guān)閥11臺,電動調(diào)節(jié)閥4臺。(G)為配套分析儀安裝,新增現(xiàn)場分析小屋1套。(3)新增泵M501A/B、反洗水泵M50GA/B、過濾器F501A/B、F50GA/B遠(yuǎn)程開停功能,并將泵開停狀態(tài)及手/自動信號引入2DS系統(tǒng)。(4)將凝結(jié)水空冷器A501開停狀態(tài)指示引入2DS,空冷后路壓力控制A501A/B變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)。

本項目控制回路以單參數(shù)控制為主,控制方案如下:

(1)凝結(jié)水罐v501設(shè)置液位調(diào)節(jié)回路。

(2)空冷后路溫度調(diào)節(jié)A501A/B風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速。I/O點數(shù)分布情況如表1所列。

2.2遠(yuǎn)傳及就地式儀表選型

(1)溫度測量儀表:就地溫度指示儀表選用雙金屬溫度計,遠(yuǎn)傳溫度指示儀表選用鎧裝熱電阻。

(2)壓力測量儀表:就地壓力測量儀表選用不銹鋼壓力表,遠(yuǎn)傳壓力測量儀表選用智能壓力(差壓)變送器。

(3)流量測量儀表:遠(yuǎn)傳流量測量儀表選用渦街流量計及一體化孔板流量計。

(4)閥門及附件:調(diào)節(jié)閥選用氣動單座調(diào)節(jié)閥,開關(guān)閥選用氣動開關(guān)閘閥,電動閥選用電動調(diào)節(jié)型球閥。

(5)分析儀表:電導(dǎo)在線分析選用在線電導(dǎo)分析儀,水中油在線分析選用水中油在線分析儀。

2.3儀表供電與接地

供電方面,本項目新增的變送器、調(diào)節(jié)閥、流量計等儀表所需的2DG4v供電由新建機(jī)柜間2DS系統(tǒng)提供。分析屋UMS供電(共G0A)及aMS供電由電氣專業(yè)送至分析屋配電箱。電動閥AD380v、50Hz、三相供電由電氣專業(yè)提供。

儀表系統(tǒng)各類接地應(yīng)匯接到總接地板,實現(xiàn)等電位連接。本項目新增電動閥的接地應(yīng)按電氣專業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和方法進(jìn)行,并接入低壓配電系統(tǒng)接地網(wǎng)。本次設(shè)計新增儀表正常不帶電的金屬外殼、電纜槽盒、電纜保護(hù)管等均需保護(hù)接地,用接地線連接在附近已接地的金屬構(gòu)件上,但不得接至輸送可燃物質(zhì)的金屬管道:信號回路接地采用一點接地(一般在控制室內(nèi))的原則。儀表系統(tǒng)的接地電阻不應(yīng)大于12。

現(xiàn)場儀表進(jìn)線均先接防爆撓性連接管,再接防爆隔離密封盒,并用密封膠泥密封,最后接保護(hù)管:并要求保護(hù)管及撓性連接管低于儀表進(jìn)線口,以防雨水進(jìn)入表內(nèi),滿足儀表防水防爆要求。現(xiàn)場機(jī)泵運行狀態(tài)信號、啟停控制信號及手/自動切換信號電纜由電氣專業(yè)引至現(xiàn)場機(jī)柜間,所用電纜由電氣專業(yè)開列。電動閥所需供電電纜由電氣專業(yè)送至現(xiàn)場電動閥處。儀表氣源采用凈化風(fēng),儀表凈化風(fēng)壓力最低不小于0.4MPa,氣動閥氣源由新增儀表風(fēng)管線引取。

3供電配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

設(shè)計范圍:新建凝結(jié)水站的動力、照明、防雷、防靜電及接地的設(shè)計。

裝置環(huán)境特征:一般正常環(huán)境,發(fā)生斷電恢復(fù)供電后,能較快地恢復(fù)正常生產(chǎn),故新建凝結(jié)水站的用電負(fù)荷均為二級負(fù)荷。新建凝結(jié)水站內(nèi)用電設(shè)備容量總計524.8kw,計算容量235.76kw,采用最大容量75kw的異步電動機(jī),AC380V供電。

3.1供配電系統(tǒng)

3.1.1電源情況

新建站用電負(fù)荷的電源均接自新建空壓站內(nèi)變電所的低壓配電室,配電回路均由變電所項目統(tǒng)一考慮,不在本次設(shè)計范圍之內(nèi)。變電所的電源能滿足本裝置二級負(fù)荷供電的要求。

新建凝結(jié)水站要求變電所提供的配電回路為:16個低壓電動機(jī)回路,分別用于冷凝液泵(P-501A/B)、反洗水泵(P-502A/B)、含油污水提升泵(P-503A/B)、表面冷凝液過濾器(FI-501A/B)、精密過濾器(FI-502A/B)及凝結(jié)水空冷器(A-501A~F),其中冷凝液泵(P-501A/B)和凝結(jié)水空冷器(A-501A/B)為變頻控制:9個配電回路,分別用于冷凝液泵(P-501A/B)變頻器、凝結(jié)水空冷器(A-501A/B)變頻器、凝結(jié)水電動調(diào)節(jié)閥(MV-505A/B)、除鹽水電動調(diào)節(jié)閥(MV-507A/B)及儀表分析小屋(FAH-501):1個UPS配出回路,用于儀表分析屋(FAH-501):1個照明配電回路,用于照明配電箱(2AL)。

3.1.2配電電壓

容量<160kw的電動機(jī)配AC380V:低壓設(shè)備操作電源,如電加熱器及照明電源配AC220V。

3.1.3動力配線

新建凝結(jié)水站內(nèi)采用銅芯阻燃電纜配電,配電電纜從新建的空壓站變電所出來后,沿新增的電纜溝敷設(shè)到新建凝結(jié)水站區(qū)域內(nèi),沿電纜溝敷設(shè)至用電設(shè)備附近,再穿保護(hù)管直埋或明配至用電設(shè)備。

新建凝結(jié)水站的機(jī)泵均采用現(xiàn)場操作柱控制方式,對于37kw及以上的電動機(jī),在操作柱上設(shè)置電流表,部分機(jī)泵設(shè)儀表DCS聯(lián)鎖開停。將機(jī)泵的故障信號引入電氣控制系統(tǒng)內(nèi)。將機(jī)泵的運行狀態(tài)信號、聯(lián)鎖信號送入儀表DCS機(jī)柜。

3.2防雷、防靜電、接地要求

新建站的接地以水平接地線為主,局部地方打少量接地極。接地網(wǎng)盡量與建筑物基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相連接,基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋要連接可靠,以降低接地電阻值。站內(nèi)的工作接地、保護(hù)接地、防雷接地、防靜電接地采用共用接地網(wǎng)系統(tǒng),其接地電阻值要求≤42。

3.3照明

站內(nèi)設(shè)工作照明、照明電源與動力電源共用變壓器,設(shè)專用照明柜,柜內(nèi)設(shè)雙電源切換,以保證照明電源的供電可靠性。照明采用防水防塵防腐燈具,光源采用高效節(jié)能的LED光源,照明配線采用導(dǎo)線穿保護(hù)管沿框架的梁、柱及平臺欄桿等明配,照明燈具在現(xiàn)場照明配電箱上集中控制。

4結(jié)語

隨著國家對石油煉化企業(yè)的擴(kuò)容力度不斷加大,原有的冷凝水站和空壓站都已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)需求,新建的配套設(shè)施不是簡單增加設(shè)備臺套數(shù)量,而是需要徹底改進(jìn)工藝和迭代設(shè)備。基于此,本文簡單介紹了該類工程的設(shè)計思路和設(shè)備類型,可為行業(yè)內(nèi)的類似工程設(shè)計和改進(jìn)提供有效的參考和借鑒。