CN109958982A - 一种用于煤制低碳烯烃的蒸汽装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置及其应用。该用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置包括热电站机组和管网蒸汽系统，其中热电站机组包括锅炉和汽轮发电机组，锅炉设置有锅炉蒸汽出口，汽轮发电机组设置有汽轮发电机组蒸汽入口和汽轮发电机组蒸汽出口，锅炉蒸汽出口与汽轮发电机组蒸汽入口相连；管网蒸汽系统包括多级蒸汽管网，多级所述蒸汽管网中的任意两级均通过减温减压器相连，所述管网蒸汽系统具有管网蒸汽入口，所述汽轮发电机组蒸汽出口与所述管网蒸汽入口相连。该蒸汽装置可显著提高蒸汽系统的安全可靠性和工况的适应性能力及操作灵活性，满足全厂煤制低碳烯烃工艺系统生产的需要。

Description

一种用于煤制低碳烯烃的蒸汽装置及其应用

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体而言，涉及一种用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置及其应用。

背景技术

现代大型煤制低碳烯烃工艺系统中，全厂蒸汽系统通常以热电站为核心，既有空分压缩机透平、净化冰机透平、甲醇合成气压缩机透平、烯烃分离产品气压缩机透平、烯烃分离丙烯机透平及其它工艺装置等耗汽用户，也有变换系统、合成气制甲醇系统、甲醇制烯烃系统等余热回收副产蒸汽源，将不同蒸汽用户和蒸汽生产源按照压力、温度相同的原则，用热力管道连接在一起，从而形成庞大复杂、等级不同的蒸汽管网。由于煤制低碳烯烃这种工艺从商业化成功运行至今，还不到10年时间，配套蒸汽系统在设计方面仍处在不断摸索和总结阶段，还没有形成成熟的规范和标准，需要不断优化。

现有技术中的用于煤制低碳烯烃的蒸汽装置主要有以下几方面的缺陷：

缺陷一：现有蒸汽装置中的热电站机组和各管网间减温减压器设置不合理，蒸汽系统安全可靠性不强。

缺陷二：现有蒸汽装置对煤制低碳烯烃生产过程中出现的各种工况的适应性能力差、操作不灵活，严重制约煤制低碳烯烃的工艺系统的运行。

基于以上原因，需要对用于煤制低碳烯烃的蒸汽装置进行进一步研究，以解决现有蒸汽装置中的热电站机组和各管网间减温减压器设置不合理，蒸汽系统安全可靠性不强，对煤制低碳烯烃生产过程中出现的各种工况的适应性能力差、操作不灵活，严重制约煤制低碳烯烃的工艺系统的运行的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置及其应用，以解决现有技术中的蒸汽装置中的热电站机组和各管网间减温减压器设置不合理，蒸汽系统安全可靠性不强，对煤制低碳烯烃生产过程中出现的各种工况的适应性能力差、操作不灵活，严重制约煤制低碳烯烃的工艺系统的运行的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置，其包括：热电站机组，其中热电站机组包括锅炉和汽轮发电机组，锅炉设置有锅炉蒸汽出口，汽轮发电机组设置有汽轮发电机组蒸汽入口和汽轮发电机组蒸汽出口，锅炉蒸汽出口与汽轮发电机组蒸汽入口相连；管网蒸汽系统，包括多级蒸汽管网，多级蒸汽管网中的任意两级均通过减温减压器相连，管网蒸汽系统具有管网蒸汽入口，汽轮发电机组蒸汽出口与管网蒸汽入口相连。

进一步地，管网蒸汽系统包括五级蒸汽管网；优选地，五级蒸汽管网依次包括9.5～10MPa、520～570℃的第一蒸汽管网，3.8～4.3MPa、400～450℃的第二蒸汽管网，1.6～1.8MPa、280～320℃的第三蒸汽管网，1.0～1.2MPa、230～270℃的第四蒸汽管网，0.4～0.6MPa、180～220℃的第五蒸汽管网。

进一步地，五级蒸汽管网依次包括9.8MPa、540℃的第一蒸汽管网，4.1MPa、420℃的第二蒸汽管网，1.73MPa、300℃的第三蒸汽管网，1.1MPa、250℃的第四蒸汽管网，0.46MPa、200℃的第五蒸汽管网。

进一步地，该五级管网蒸汽系统包括顺次连接的9.8MPa、540℃第一蒸汽管网，4.1MPa、420℃第二蒸汽管网，1.73MPa、300℃第三蒸汽管网，1.1MPa、250℃第四蒸汽管网，0.46MPa、200℃第五蒸汽管网。

进一步地，该热电站机组包括并联设置的至少三台该锅炉。

进一步地，该锅炉为高压煤粉锅炉。

进一步地，该高压煤粉锅炉的蒸汽压力为9.5～10MPa，温度为520～570℃。

进一步地，该高压煤粉锅炉的蒸汽压力为9.8MPa，温度为540℃。

进一步地，该热电站机组包括并联设置的至少两台该汽轮发电机组。

进一步地，该汽轮发电机组为抽汽凝汽式汽轮发电机组。

进一步地，该抽汽凝汽式汽轮发电机组的进气压力为9.1～9.5MPa，温度为515～555℃。

进一步地，该抽汽凝汽式汽轮发电机组设1级3.8～4.3MPa、400～450℃调整抽汽和6级非调整抽汽。

进一步地，该抽汽凝汽式汽轮发电机组在额定抽汽工况下，进汽量为350～400t/h，抽汽量为130～150t/h。

进一步地，在该第一蒸汽管网和该第二蒸汽管网之间设置有至少三台180～220t/h的减温减压器，在该第二蒸汽管网和该第三蒸汽管网之间设置有一台180～220t/h的减温减压器和一台80～120t/h的减温减压器，在该第二蒸汽管网和该第四蒸汽管网之间设置有一台130～170t/h的减温减压器，在该第三蒸汽管网和该第四蒸汽管网之间设置有一台130～170t/h的减温减压器和一台80～120t/h的减温减压器，在该第四蒸汽管网和该第五蒸汽管网之间设置有一台130～170t/h的减温减压器和一台80～120t/h的减温减压器。

进一步地，在该第一蒸汽管网和该第二蒸汽管网之间设置有三台200t/h的减温减压器，在该第二蒸汽管网和该第三蒸汽管网之间设置有一台200t/h的减温减压器和一台100t/h的减温减压器，在该第二蒸汽管网和该第四蒸汽管网之间设置有一台150t/h的减温减压器，在该第三蒸汽管网和该第四蒸汽管网之间设置有一台150t/h的减温减压器和一台100t/h的减温减压器，在该第四蒸汽管网和该第五蒸汽管网之间设置有一台150t/h的减温减压器和一台100t/h的减温减压器。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种化工和石化装置同时开工的方法，其包括：(1)启动并运行如上所述的用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置中的第一锅炉、第一汽轮发电机组和减温减压器，以及启动并运行第一空分装置，通过该减温减压器建立蒸汽管网；(2)启动并运行该蒸汽装置中的第二锅炉，以及启动并运行第二空分装置；(3)启动并运行第三空分装置；(4)启动并运行气化装置和净化装置；(5)启动并运行该蒸汽装置中的第三锅炉，以及启动并运行甲醇合成装置、MTO装置；(6)启动并运行该蒸汽装置中的第二汽轮发电机组，以及启动并运行第四空分装置、烯烃分离装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置和硫回收装置；(7)向该蒸汽装置中的该第一锅炉、该第二锅炉和该第三锅炉投料，并启动运行C₄装置；且可选地(8)启动并运行该蒸汽装置中的第四锅炉和第五锅炉。

根据本发明的另一方面，提供了一种化工和石化装置同时停工的方法，其包括：(1)运行如上所述的用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置中的第一锅炉、第二锅炉、第三锅炉、第一汽轮发电机组和第二汽轮发电机组，以及运行第一空分装置、第二空分装置、第三空分装置和第四空分装置，关闭气化装置、净化装置、甲醇合成装置、MTO装置、烯烃分离装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置、硫回收装置和C₄装置，通过减温减压器平衡调整蒸汽管网间的蒸汽；(2)关闭该蒸汽装置中的第三锅炉和第二汽轮发电机组，以及关闭第四空分装置，该化工和石化装置进行第一次置换、退料、催化剂钝化和再生；(3)关闭第三空分装置，该化工和石化装置进行第二次置换、退料、催化剂钝化和再生；(4)关闭该蒸汽装置中的第二锅炉，以及关闭第二空分装置，该化工和石化装置进行第三次置换、退料、催化剂钝化和再生；(5)关闭该蒸汽装置中的第一锅炉、第一汽轮发电机组，以及关闭第一空分装置。

应用本发明的技术方案，该用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置包括热电站机组，其中该热电站机组包括锅炉和汽轮发电机组，该锅炉设置有锅炉蒸汽出口，该汽轮发电机组设置有汽轮发电机组蒸汽入口和汽轮发电机组蒸汽出口，该锅炉蒸汽出口与该汽轮发电机组蒸汽入口相连；以及管网蒸汽系统，其中该管网蒸汽系统包括设置在该管网蒸汽系统中的减温减压器，其中该管网蒸汽系统设置有管网蒸汽系统蒸汽入口和管网蒸汽系统蒸汽出口，其中该汽轮发电机组蒸汽出口与该管网蒸汽系统蒸汽进口相连。该蒸汽装置可显著提高蒸汽系统的安全可靠性和工况的适应性能力及操作灵活性，满足全厂煤制低碳烯烃工艺系统生产的需要，并提供一种化工和石化装置同时开停工的方法，可以极大的缩短工艺系统启动和停运时间。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的煤制低碳烯烃工艺流程的示意图；以及

图2示出了本发明一种实施方式中用于煤制低碳烯烃的蒸汽系统的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

正如背景技术部分所描述的，现有的蒸汽装置无法有效解决热电站机组和各管网间减温减压器设置不合理，蒸汽系统安全可靠性不强，对煤制低碳烯烃生产过程中出现的各种工况的适应性能力差、操作不灵活，严重制约煤制低碳烯烃的工艺系统的运行的问题。为了解决上述问题，本发明提供了一种用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置，其包括：热电站机组，其中热电站机组包括锅炉和汽轮发电机组，锅炉设置有锅炉蒸汽出口，汽轮发电机组设置有汽轮发电机组蒸汽入口和汽轮发电机组蒸汽出口，锅炉蒸汽出口与汽轮发电机组蒸汽入口相连；管网蒸汽系统，包括多级蒸汽管网，多级蒸汽管网中的任意两级均通过减温减压器相连，管网蒸汽系统具有管网蒸汽入口，汽轮发电机组蒸汽出口与管网蒸汽入口相连。

该用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置合理设置蒸汽系统中热电站机组和减温减压器，可显著提高蒸汽系统的安全可靠性和工况的适应性能力及操作灵活性，满足全厂煤制低碳烯烃工艺系统生产的需要。

本发明煤制低碳烯烃工艺配套蒸汽系统设计如下：以热电站为蒸汽系统的动力核心，将不同蒸汽用户和蒸汽生产源按照压力、温度相同的原则，用管网连接在一起，形成高压蒸汽管网、中压蒸汽管网、中低压蒸汽管网、低压蒸汽管网、低低压蒸汽管网等多级管网；同时在管网间设置减温减压器，来调节各级管网的蒸汽负荷；各级蒸汽管网用户充分回收利用系统中副产的蒸汽，不足部分由电站提供，减温减压器作为管网蒸汽负荷调整备用手段。蒸汽系统的设计核心是电站机组和管网间减温减压器合理配置，蒸汽系统的安全可靠性、工况的适应性能力以及操作灵活性主要取决于热电站蒸汽机组和各工况下管网间减温减压器的设置是否可靠稳定，在各种工况下蒸汽系统的电站机组和减温减压器的出力能否满足化工生产系统的需要。具体设计原则如下：

1)蒸汽系统热电站配套机组的设计原则

蒸汽管网系统的适应工况的稳定性非常重要，如果发生波动或停运，轻则影响化工装置和石化装置的负荷，重则导致装置停工，热电站是煤制烯烃蒸汽动力系统的核心，蒸汽直接来源于锅炉产汽，热电站的设计首先考虑蒸汽系统的安全可靠性，其次提高蒸汽系统的热经济性。

运行锅炉的蒸发总量、压力、温度等参数，需满足空分、化工和石化等装置100％负荷运行工况和开停工及事故工况时的蒸汽平衡。为了保持系统运行的稳定性，优选设置多台锅炉，当1台运行锅炉跳闸和故障时剩余机组能够迅速调整负荷，满足全厂生产的需要；且当多台锅炉运行时，单台锅炉负荷能够保持在80％-90％额定蒸发量；单台锅炉的容量不宜过大防止运行锅炉任意1台出现跳闸或故障，造成蒸汽管网的巨大的波动。

为进一步提高系统运行的安全稳定性，优选设置备用锅炉，因为煤制低碳烯烃的化工和石化装置设备是通常按照2年进行一次全厂停工检修设计，而电站锅炉的是按照年运行8000小时设计，每年需进行轮休工作；同时当1台运行锅炉跳闸和故障时，虽然剩余锅炉可以迅速调整负荷满足系统需要，但故障锅炉如果不能短时间恢复投运，且没有备用锅炉时，此时系统运行的稳定性将大大下降，如再有运行锅炉出现跳闸或故障，轻则造成全厂降负荷，甚至造成全公司停车。

优选地，按照以热定电原则，热电站配套抽汽凝汽式汽轮发电机组，在保证全厂化工生产用汽的前提下进行发电；汽轮机的可调抽汽可以为蒸汽系统的各种压缩机透平或工艺装置供汽；当外管网蒸汽出现波动时，汽轮机通过减少或增加进汽量配合锅炉平衡管网蒸汽；化工系统多余的副产蒸汽也可以返回至汽轮机的除氧器、高压加热器、低压加热器等设备进行给水加热，提高蒸汽系统的热经济性。

2)工艺生产系统各工况下的蒸汽系统平衡分析

工况一：甲醇合成装置100％负荷运行，精甲醇单元不开车，同时MTO装置100％负荷开车(此工况又分夏季和冬季工况)；

此工况下，管网由电站锅炉和汽机抽汽提供，由于系统中副产蒸汽，各级管网间减温减压器热备或少量使用。

工况二：甲醇合成装置100％负荷运行，精甲醇单元不开车，同时MTO装置100％负荷开车(其中运行锅炉中突然有1台跳闸，此工况又分夏季和冬季工况)

此工况下，电站蒸汽外供总量与工况一相当，此时需通过增加剩余锅炉的蒸发量和减少汽轮机发电量来满足生产需要，各级管网间减温减压器热备或少量使用。

工况三：甲醇合成装置100％负荷运行，精甲醇单元开车，同时MTO装置按照剩余MTO级甲醇负荷开车(此工况又分夏季和冬季工况)；

此工况下，此时电站蒸汽的外供量与工况一相当，各级管网间减温减压器热备或少量使用。

工况四：甲醇合成装置停产,同时MTO、PP及PE装置100％负荷开车(此工况又分夏季和冬季工况)；

此工况下，电站蒸汽的外供量与工况一相当，各级管网间减温减压器热备或少量使用。

工况五：甲醇合成装置100％负荷运行，精甲醇单元100％负荷运行，同时MTO装置不开车(此工况又分夏季和冬季工况)；

此工况下，此时锅炉的外供量小于工况一，管网之间的减温减压器通常热备或少量使用。

工况六：甲醇中心的气化、净化、甲醇合成等化工装置先开车，烯烃中心MTO(甲醇制烯烃)、烯烃分离、聚丙烯、聚乙烯等石化装置后开车(常规开车法)；

在启动初期，管网系统中没有副产蒸汽，各级管网蒸汽由锅炉和汽轮机抽汽提供，不同级管网间的减温减压器投运，为气化、变换、净化、甲醇合成系统提供蒸汽，当气化炉、变换净化一个系列逐步投入运行，副产蒸汽并入管网，MTO开车。

此种工况下，电站最大供汽量与工况一相当，由于先投入运行的部分装置可以副产蒸汽，所以各级减温减压器出力较小。

启动时间，以某60万吨煤制烯烃工程为例，从1炉1机1套空分投入运行至气化炉投运、净化投运一系列需16天，MTO开车至产出烯烃分离产出合格丙烯气、乙烯气需6天。共计约22天。

工况七：石化装置先停工，化工装置后停车(常规停车法)；

石化装置先停工，然后逐步停运化工装置，电站机炉逐渐降负荷减少供汽，根据现场实际需要将管网减温减压器投入运行，为各工艺装置和透平提供蒸汽，达到管网蒸汽平衡，保证各工艺装置平稳停车。

此种工况下，电站最大供汽量与工况一相当，停运中部分装置可以副产蒸汽，此种系统设计的各级减温减压器设计通量与工况六相当。

停运时间，以某60万吨煤制烯烃工程为例，停运变换、净化一个系列，石化装置降负荷停工，需7天，化工装置气化炉逐台停运，变换、净化二系列退出运行，直到最后1台炉停运需9天时间，总计停车约16天。

工况八：化工装置和石化装置同时开车；

此工况下，化工和石化装置同时开车，各级管网的蒸汽全部由减温减压器提供，锅炉最大供汽量与工况一最大汽量相当，当各压缩机透平投运和各工艺装置开始进行投料时，减温减压器用汽量达到最大，此种开工方式，各级管网蒸汽变化较大，操作复杂，各级减温减压器设计通量远大于工况五。启动时间，以某60万吨煤制烯烃工程为例从1炉1机1套空分投入运行至MTO投料，烯烃分离系统产出合格丙烯气、乙烯，启动需要18天。

工况九：化工装置和石化装置同时停工；

此工况下，蒸汽系统与工况七相似。停运时间，以某60万吨煤制烯烃工程为例，MTO停止进料及气化炉开始停运至最后1台锅炉停运，共需9天时间。

工况十：事故工况。

空分装置故障、净化系统故障、甲醇合成故障、MTO故障等蒸汽系统平衡与开停工的工况六、七、八、九相当。

通过以上各工况下蒸汽平衡分析可知，减温减压器在化工和石化装置100％负荷运行时，保持热备用或较少出力，化工装置和石化装置同时开、停工时所需的各级减温减压器设计通量最大，其它工况下下的蒸汽平衡，所需电站外供蒸汽和减温减压器通量介于此二者之间。

3)减温减压器的设置

本发明在相邻管网间都设置减温减压器，减温减压器的设计通量、压力、温度等参数都能满足上述各种工况；且优选设置2台或以上，各台减温减压器的出力要梯级设置和搭配使用，例如在工况一至工况五，使用小出力减温减压器，在工况六和工况七下选择大出力减温减压器，在工况八和九大小出力的减温都投入使用；关键部位需设置备用减温减压器；也可以根据实际工况的需要在不相邻的管网间设置减温减压器，如在高压蒸汽管网和中低压蒸汽管网间设置减温减压器，可以提高系统操作的灵活性。

综上所述，按照上述原则配置热电站和减温减压器的蒸汽系统，安全可靠性高和工况的适应性能力强及操作灵活性，可以满足煤制低碳烯烃工艺系统各种生产工况的需要。

工艺系统说明

现有的煤制低碳烯烃工艺主要包括空分分离装置生产煤气化装置所需的氧气和全厂装置需要的氮气；煤气化装置采用水煤浆加压气化技术，生成以H₂、CO、CO₂为主要组分的粗合成气，粗合成气经部分耐硫变换，使合成气的H₂/CO分子比调整为2左右，满足甲醇合成对原料气的组成要求；合成气净化单元采用低温甲醇洗工艺，将合成气中的H₂S和绝大部分CO₂脱除，以便使合成气的杂质含量满足甲醇合成的要求，富含H₂S的酸性气送到硫磺回收装置生产硫磺；甲醇合成装置是将净化合成气催化转化为MTO级甲醇，并设置醇精馏单元，需要时可以投运；甲醇合成装置的驰放气通过变压吸附(PSA)单元生产高纯度的H₂，供硫磺回收单元尾气加氢、烯烃分离装置炔烃加氢饱和、聚乙烯和聚丙烯调节分子量等使用；MTO级甲醇经过甲醇制烯烃装置转化为以乙烯、丙烯、丁烯等为主要产物的混合反应气体；烯烃分离单元将甲醇制烯烃单元生产的混合反应气体进行增压、精馏等工序进行分离，生成聚合级乙烯、聚合级丙烯、C₄和C₅等产品；最后通过聚乙烯和聚丙烯装置聚合反应生产出聚乙烯和聚丙烯产品，工艺流程附图1所示。

主要工艺生产装置说明

化工装置包括空分、煤气化、净化、甲醇、硫回收装置，石化装置包括甲醇制烯烃、烯烃分离、聚乙烯、聚丙烯、碳四装置。各装置工艺及设计出力如下：

全厂蒸汽系统说明

全厂蒸汽管网设置

该管网蒸汽系统为五级管网蒸汽系统。在一种优选的实施方式中，该五级管网蒸汽系统包括顺次连接的9.5～10MPa、520～570℃第一蒸汽管网，3.8～4.3MPa、400～450℃第二蒸汽管网，1.6～1.8MPa、280～320℃第三蒸汽管网，1.0～1.2MPa、230～270℃第四蒸汽管网，0.4～0.6MPa、180～220℃第五蒸汽管网。

在一种优选的实施方式中，全厂设有5级管网蒸汽系统，分别为9.8MPa、540℃高压蒸汽管网，4.1MPa、420℃中压蒸汽管网，1.73MPa、300℃中低压蒸汽管网，1.1MPa、250℃低压蒸汽管网，0.46MPa、200℃低低压蒸汽管网，各蒸汽管网间设置减温减压器来平衡蒸汽。在正常工况下，各级管网充分回收管网内副产蒸汽，不足部分由锅炉和汽轮机抽汽补充，各减温减压器留有少量蒸汽通过，以达到热备用目的；在开、停工和事故工况阶段，当管网内没有副产蒸汽或副产蒸汽量少，全厂管网蒸汽由锅炉和汽轮机抽汽提供，各级管网通过减温减压器调整实现蒸汽平衡。

热电站机组设置

该热电站机组包括并联设置的至少三台该锅炉。在一种优选的实施方式中，该锅炉为高压煤粉锅炉。在一种优选的实施方式中，该高压煤粉锅炉的蒸汽压力为9.5～10MPa，温度为520～570℃。在一种优选的实施方式中，该热电站机组包括并联设置的至少两台该汽轮发电机组。在一种优选的实施方式中，该抽汽凝汽式汽轮发电机组的进气压力为9.1～9.5MPa，温度为515～555℃。在一种优选的实施方式中，该抽汽凝汽式汽轮发电机组设1级3.8～4.3MPa、400～450℃调整抽汽和6级非调整抽汽。在一种优选的实施方式中，进一步地，该抽汽凝汽式汽轮发电机组在额定抽汽工况下，进汽量为350～400t/h，抽汽量为130～150t/h。

具体地，热电站设置4台480t/h高压煤粉锅炉(3用1备)，锅炉蒸汽压力为9.8MPa，温度为540℃；设置2台50MW抽凝式汽轮发电机组，进汽压力9.3MPa，温度为535℃，汽轮机设1级4.1MPa、420℃调整抽汽和6级非调整抽汽，额定抽汽工况下，进汽量为375t/h，抽汽量为140t/h；其中4.1MPa、420℃调整抽汽供甲醇合成压缩机、净化冰机、烯烃分离丙烯机等，2级1.7MPa、300℃非调整抽汽为机组#1高压加热器加热汽源，3级1.1MPa、250℃非调整抽汽为机组高压除氧器的加热汽源，4级0.46MPa、200℃抽汽还作机组#3低压加热器和低压除氧器、化学水生水混合加热器的加热汽源。化工投产后，可以向热电站提供1.7MPa、1.1MPa、0.46MPa的副产蒸汽，进入汽机回热系统，分别作为高压加热器、高压除氧器、低压除氧器、化学水生水混合加热器加热汽源。

全厂蒸汽系统减温减压器的设置

在该第一蒸汽管网和该第二蒸汽管网之间设置有至少三台180～220t/h的减温减压器，在该第二蒸汽管网和该第三蒸汽管网之间设置有一台180～220t/h的减温减压器和一台80～120t/h的减温减压器，在该第二蒸汽管网和该第四蒸汽管网之间设置有一台130～170t/h的减温减压器，在该第三蒸汽管网和该第四蒸汽管网之间设置有一台130～170t/h的减温减压器和一台80～120t/h的减温减压器，在该第四蒸汽管网和该第五蒸汽管网之间设置有一台130～170t/h的减温减压器和一台80～120t/h的减温减压器。

具体地，在热电站内：9.8MPa管网至4.1MPa管网设置3台200t/h减温减压器，在汽轮机停运时也能满足全厂4.1MPa用汽量；

考虑全厂开、停车工况、零机工况或气化装置停运两套以上时，由于化工1.1MPa返汽不足，为保证锅炉给水温度，设置4.1/1.1MPa减温减压器231t/h和25t/h各1台，对高压除氧器进行加热。设置1台72t/h 1.1/0.46MPa减温减压器，低压除氧器及#3低压加热器进行加热。

在化工区：4.1MPa管网至1.7MPa管网设置1台200t/h和1台100t/h减温减压器，4.1MPa管网至1.1MPa管网设置1台150t/h减温减压器，1.73MPa管网至1.1MPa管网设置1台150t/h和1台100t/h减温减压器，1.1MPa管网至0.46MPa管网设置1台150t/h和1台100t/h减温减压器。全厂蒸汽系统流程图见附图2。

全厂煤制低碳烯烃蒸汽系统工况说明

工况一：甲醇装置生产180万吨/年MTO级甲醇、60万吨/年精甲醇单元不开车，同时MTO装置100％负荷开车(此工况又分夏季和冬季工况)，此工况为全厂正常运行工况，此时的蒸汽平衡见表1；

工况二：甲醇装置生产180万吨/年MTO级甲醇、60万吨/年精甲醇单元不开车，同时MTO装置100％负荷开车(两炉一机，此工况又分夏季和冬季工况)；

工况三：甲醇装置生产120万吨/年MTO级甲醇及60万吨/年精甲醇，同时MTO装置70％负荷开车(此工况又分夏季和冬季工况)；

工况四：甲醇装置生产180万吨/年MTO级甲醇、60万吨/年精甲醇单元开车，同时MTO装置不开车(此工况又分夏季和冬季工况)；

工况五：甲醇装置停产,同时MTO、PP及PE装置100％负荷开车(此工况又分夏季和冬季工况)；

工况六：先化工装置开车，后石化装置开车(常规开车法)；

工况七：先化工装置停车，后石化装置停车(常规停车法)；

工况八：化工、石化装置同步开车；

工况九：化工、石化装置同步停车；

工况十：空分装置故障、净化系统故障、甲醇合成故障、MTO等事故工况。

另外，根据本发明的另一方面，提供了一种化工和石化装置同时开工的方法，其包括：(1)启动并运行如上所述的用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置中的第一锅炉、第一汽轮发电机组和减温减压器，以及启动并运行第一空分装置，通过该减温减压器建立蒸汽管网；(2)启动并运行该蒸汽装置中的第二锅炉，以及启动并运行第二空分装置；(3)启动并运行第三空分装置；(4)启动并运行气化装置和净化装置；(5)启动并运行该蒸汽装置中的第三锅炉，以及启动并运行甲醇合成装置、MTO装置；(6)启动并运行该蒸汽装置中的第二汽轮发电机组，以及启动并运行第四空分装置、烯烃分离装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置和硫回收装置；(7)向该蒸汽装置中的该第一锅炉、该第二锅炉和该第三锅炉投料，并启动运行C₄装置；且可选地(8)启动并运行该蒸汽装置中的第四锅炉和第五锅炉。

第一阶段：化工和石化装置系统做气密和置换

开工流程：第1台锅炉点火供汽，第1台汽轮机冲转并网发电，第1套空分开车，通过减温减压器，建立五级蒸汽管网→第2台锅炉点火并汽、第2套空分开车→第3套空分开车，逐步形成2炉1机3套空分运行模式。此阶段主要是空分装置配合，化工装置和石化装置系统需要，产出足量的液氮，供系统做气密和置换使用。此阶段需要时间7天时间。在2炉1机3套空分运行工况下蒸汽平衡见表2。

第二阶段：化工装置和石化装置完成开工投料

开工流程：2炉1机3套空分运行，气化装置、净化装置开工→3炉1机3套空分，气化装置、净化装置、甲醇合成、MTO装置开工→3炉2机4套空分气化装置、净化装置、甲醇合成、MTO装置、烯烃分离装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置、硫回收装置完成开工准备，具备投料条件→3炉2机四套空分3台气化炉投料、净化一系列运行，甲醇合成运行、硫回收运行、MTO运行、烯烃分离运行、PP、PE运行、C4装置运行→5台气化炉运行，净化一、二系列运行，化工和石化装置100％负荷运行。此阶段需要11天时间。采用化工装置和石化装置同时开工法，共需18天，如果采用常规开车法需22天。

在3炉2机4套空分运行，各压缩机透平都投运和各工艺装置，完成开工准备，都具备投料条件时，气化炉开始投料时，电站蒸汽外供量和减温减压器供汽量达到最大，此时的蒸汽平衡见表3。

当3炉2机4套空分运行，净化一系列运行，甲醇合成运行、MTO运行，此时电站蒸汽外供与上述工艺装置即将投料时相当，此时蒸汽系统有副产蒸汽，各级减温减压器的供汽量迅速下降，此时蒸汽平衡见表4。

另外，根据本发明的另一方面，提供了一种化工和石化装置同时停工的方法，其包括：(1)运行如上所述的用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置中的第一锅炉、第二锅炉、第三锅炉、第一汽轮发电机组和第二汽轮发电机组，以及运行第一空分装置、第二空分装置、第三空分装置和第四空分装置，关闭气化装置、净化装置、甲醇合成装置、MTO装置、烯烃分离装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置、硫回收装置和C₄装置，通过减温减压器平衡调整蒸汽管网间的蒸汽；(2)关闭该蒸汽装置中的第三锅炉和第二汽轮发电机组，以及关闭第四空分装置，该化工和石化装置进行第一次置换、退料、催化剂钝化和再生；(3)关闭第三空分装置，该化工和石化装置进行第二次置换、退料、催化剂钝化和再生；(4)关闭该蒸汽装置中的第二锅炉，以及关闭第二空分装置，该化工和石化装置进行第三次置换、退料、催化剂钝化和再生；(5)关闭该蒸汽装置中的第一锅炉、第一汽轮发电机组，以及关闭第一空分装置。

停工流程：热电3炉2机4套空分运行，气化、净化、甲醇合成、MTO、烯烃分离、聚乙烯、聚丙烯、C4等装置全部停止进料，蒸汽管网内没有副产蒸汽，全部由锅炉和汽轮机提供，外供蒸汽量达到最大，管网间的蒸汽通过减温减压器进行平衡调整，工艺系统进行置换，此时的蒸汽平衡见表5→2炉1机3套空运行，配合工艺系统进行置换、退料、催化剂钝化、再生等工作→2炉1机2套空分运行，配合工艺系统进行置换、退料、催化剂钝化、再生→1炉1机1套空分运行，当工艺系统置换、退料、催化剂钝化、再生等工作完成后，热电站和空分装置停机，蒸汽管网停止运行,总计9天，而采用常规停车法需16天。

以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：

实施例1

采用如图2所示的本发明提供的蒸汽装置，针对如图1所示的某煤制烯烃工艺系统进行全场蒸汽开工、运行和停机试验，不同的运行方式详细见表1至5。根据本发明提供的方案，针对某煤制烯烃蒸汽系统从投产至已运行8年，不断优化蒸汽系统措施，解决了各级管网的瓶颈，现运行稳定，操作灵活，都能满足全厂生产的各种工况。与常规开工法相比，采用化工和石化装置同时开工，缩短启动时间约4天，采用化工和石化装置同时停工，比常规停工法，缩短停工时间7天。

表1

表1(接上表)

表2

表2(接上表)

表3

表4

表4(接上表)

表5

表5(接上表)

表5(接上表)

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请全面分析煤制低碳烯烃工艺系统各工况下的蒸汽平衡，合理设置蒸汽系统中热电站机组和减温减压器，提高蒸汽系统的安全可靠性和工况的适应性能力及操作灵活性，满足全厂煤制低碳烯烃工艺系统生产的需要，并提供一种化工和石化装置同时开停工的方法，可以极大的缩短工艺系统启动和停运时间。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置，其特征在于，包括：

热电站机组，其中所述热电站机组包括锅炉和汽轮发电机组，所述锅炉设置有锅炉蒸汽出口，所述汽轮发电机组设置有汽轮发电机组蒸汽入口和汽轮发电机组蒸汽出口，所述锅炉蒸汽出口与所述汽轮发电机组蒸汽入口相连；

管网蒸汽系统，包括多级蒸汽管网，多级所述蒸汽管网中的任意两级均通过减温减压器相连，所述管网蒸汽系统具有管网蒸汽入口，所述汽轮发电机组蒸汽出口与所述管网蒸汽入口相连。

2.根据权利要求1所述的蒸汽装置，其特征在于，所述管网蒸汽系统包括五级蒸汽管网；优选地，所述五级蒸汽管网依次包括9.5～10MPa、520～570℃的第一蒸汽管网，3.8～4.3MPa、400～450℃的第二蒸汽管网，1.6～1.8MPa、280～320℃的第三蒸汽管网，1.0～1.2MPa、230～270℃的第四蒸汽管网，0.4～0.6MPa、180～220℃的第五蒸汽管网。

3.根据权利要求2所述的蒸汽装置，其特征在于，所述五级蒸汽管网依次包括9.8MPa、540℃的所述第一蒸汽管网，4.1MPa、420℃的所述第二蒸汽管网，1.73MPa、300℃的所述第三蒸汽管网，1.1MPa、250℃的所述第四蒸汽管网，0.46MPa、200℃的所述第五蒸汽管网。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸汽装置，其特征在于，所述热电站机组包括并联设置的至少三台所述锅炉；优选地，所述锅炉为高压煤粉锅炉；优选地，所述高压煤粉锅炉的蒸汽压力为9.5～10MPa，温度为520～570℃；优选地，所述高压煤粉锅炉的蒸汽压力为9.8MPa，温度为540℃。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸汽装置，其特征在于，所述热电站机组包括并联设置的至少两台所述汽轮发电机组；优选地，所述汽轮发电机组为抽汽凝汽式汽轮发电机组；优选地，所述抽汽凝汽式汽轮发电机组的进气压力为9.1～9.5MPa，温度为515～555℃。

6.根据权利要求5所述的蒸汽装置，其特征在于，所述抽汽凝汽式汽轮发电机组设1级3.8～4.3MPa、400～450℃调整抽汽和6级非调整抽汽；优选地，所述抽汽凝汽式汽轮发电机组在额定抽汽工况下，进汽量为350～400t/h，抽汽量为130～150t/h。

7.根据权利要求2或3所述的蒸汽装置，其特征在于，在所述第一蒸汽管网和所述第二蒸汽管网之间设置有至少三台180～220t/h的减温减压器，在所述第二蒸汽管网和所述第三蒸汽管网之间设置有一台180～220t/h的减温减压器和一台80～120t/h的减温减压器，在所述第二蒸汽管网和所述第四蒸汽管网之间设置有一台130～170t/h的减温减压器，在所述第三蒸汽管网和所述第四蒸汽管网之间设置有一台130～170t/h的减温减压器和一台80～120t/h的减温减压器，在所述第四蒸汽管网和所述第五蒸汽管网之间设置有一台130～170t/h的减温减压器和一台80～120t/h的减温减压器。

8.根据权利要求7所述的蒸汽装置，其特征在于，在所述第一蒸汽管网和所述第二蒸汽管网之间设置有三台200t/h的减温减压器，在所述第二蒸汽管网和所述第三蒸汽管网之间设置有一台200t/h的减温减压器和一台100t/h的减温减压器，在所述第二蒸汽管网和所述第四蒸汽管网之间设置有一台150t/h的减温减压器，在所述第三蒸汽管网和所述第四蒸汽管网之间设置有一台150t/h的减温减压器和一台100t/h的减温减压器，在所述第四蒸汽管网和所述第五蒸汽管网之间设置有一台150t/h的减温减压器和一台100t/h的减温减压器。

9.一种化工和石化装置同时开工的方法，其特征在于，包括：

(1)启动并运行如权利要求1至8中任一项所述的用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置中的第一锅炉、第一汽轮发电机组和减温减压器，以及启动并运行第一空分装置，通过所述减温减压器建立蒸汽管网；

(2)启动并运行所述蒸汽装置中的第二锅炉，以及启动并运行第二空分装置；

(3)启动并运行第三空分装置；

(4)启动并运行气化装置和净化装置；

(5)启动并运行所述蒸汽装置中的第三锅炉，以及启动并运行甲醇合成装置、MTO装置；

(6)启动并运行所述蒸汽装置中的第二汽轮发电机组，以及启动并运行第四空分装置、烯烃分离装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置和硫回收装置；

(7)向所述蒸汽装置中的所述第一锅炉、所述第二锅炉和所述第三锅炉投料，并启动运行C₄装置；且

可选地(8)启动并运行所述蒸汽装置中的第四锅炉和第五锅炉。

10.一种化工和石化装置同时停工的方法，其特征在于，包括：

(1)运行如权利要求1至8中任一项所述的用于煤制低碳烯烃工艺的蒸汽装置中的第一锅炉、第二锅炉、第三锅炉、第一汽轮发电机组和第二汽轮发电机组，以及运行第一空分装置、第二空分装置、第三空分装置和第四空分装置，关闭气化装置、净化装置、甲醇合成装置、MTO装置、烯烃分离装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置、硫回收装置和C₄装置，通过减温减压器平衡调整蒸汽管网间的蒸汽；

(2)关闭所述蒸汽装置中的第三锅炉和第二汽轮发电机组，以及关闭第四空分装置，所述化工和石化装置进行第一次置换、退料、催化剂钝化和再生；

(3)关闭第三空分装置，所述化工和石化装置进行第二次置换、退料、催化剂钝化和再生；

(4)关闭所述蒸汽装置中的第二锅炉，以及关闭第二空分装置，所述化工和石化装置进行第三次置换、退料、催化剂钝化和再生；

(5)关闭所述蒸汽装置中的第一锅炉、第一汽轮发电机组，以及关闭第一空分装置。