CN114543068A - 一种改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，所述方法包括在保证蒸汽压力的情况下，提高尾气灼烧炉废锅的炉膛温度；在保证脱硫工艺正常运行的情况下，降低脱硫设备和/或酸水汽提设备的蒸汽耗量；在保证净化厂水质达标的情况下，降低第一锅炉类设备、尾气灼烧炉废锅、和/或第二锅炉类设备的排污率；在正常生产时，投用全部蒸汽透平类设备。本发明能够在对净化装置进行优化调整后，实现蒸汽平衡，保障在正常生产时开工锅炉处于停运状态，有利于天然气净化装置实现清洁、高效生产。
Description
技术领域
本发明涉及天然气净化技术领域，具体来讲，涉及一种改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法。
背景技术
天然气作为当代清洁能源的代表，用途越来越广泛，需求使用量也越来越大。天然气净化厂作为天然气开产中关键的环节，其装置的复杂程度、能源消耗远超其他化工企业。同时天然气净化装置作为产出合格天然气的装置，也是蒸汽消耗密集型装置，所需的蒸汽全部靠净化厂内的炉类设备提供。如何优化装置运行，节约蒸汽及天然气耗量，实现装置蒸汽平衡，对天然气净化装置进行节能降耗、提质增效就变得非常重要。
实现净化装置蒸汽平衡，虽可以实现净化装置高效低耗的运行，但还存在生产运行高度依靠炉类设备这一致命缺点，即净化装置抗冲击能力降低。如某一台炉类设备出现问题，蒸汽供应无法满足净化装置需求，可能会出现蒸汽供应因某一台炉类设备故障而引起全部装置均受影响的情况。
此外，在实际运行中，天然气净化装置蒸汽产出与使用无法实现平衡，运行工况偏离设计，为维持蒸汽管网压力稳定，开工锅炉长期低负荷运行，而无法停运。开工锅炉长时间低负荷状态时，锅炉自身水循环动力大幅降低，炉管表面温度上升造成炉管损坏，存在造成较大安全风险的同时，因开工锅炉长时间运行使得装置能耗损失增加，生产成本上升。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种改善天然气净化装置蒸汽平衡的方法，以解决在实际运行中天然气净化装置出现的蒸汽产出和消耗无法平衡，日常生产都必须由本应停运的开工锅炉进行蒸汽补充的技术难题。
蒸汽平衡需要从蒸汽的产生和消耗两方面进行分析，蒸汽产生分析就是对净化厂各锅炉类设备进行工况分析，对比实际运行工况与设计值，找出无法按照设计值运行的原因并进行调整，最大程度发掘各锅炉类设备的蒸汽产生潜力。蒸汽消耗分析即各种蒸汽消耗设备的运行进行优化，在保证生产正常的情况下，尽量的优化蒸汽消耗量。通过提升蒸汽产量，降低蒸汽消耗，在“一升一降”之间，最终实现净化装置蒸汽平衡，实现装置长周期、低能耗、保安全的运行。
发明人经研究发现：在平常的净化装置中，部分锅炉类设备实际运行温度未达设计要求(例如，尾气灼烧炉运行温度低于设计温度)、净化装置蒸汽使用设备耗量偏高(例如，脱硫再生塔重沸器蒸汽消耗量偏高)、各炉类设备排污率偏高、以及蒸汽透平未全部投用等原因，造成了净化装置蒸汽系统产出和消耗无法平衡，为了维持净化装置蒸汽供应以及蒸汽管网压力稳定，只能维持开工锅炉长期低负荷运行，而无法按照原设计进行停运。
针对天然气净化装置出现的蒸汽产出和消耗无法平衡，日常生产都必须由本应停运的开工锅炉进行蒸汽补充这一现象，发明人提出了一种改善天然气净化装置蒸汽平衡的方法，能够为后续的天然气净化装置探索蒸汽平衡，实现净化装置高效、低耗的运行提供参考和借鉴。
为了实现上述目的，本发明提供了一种改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，所述蒸汽系统包括能够产生中压饱和蒸汽和中压过热蒸汽的开工锅炉、能够产生中压饱和蒸汽用于硫磺回收工艺的第一锅炉类设备和尾气灼烧炉废锅、能够消耗中压饱和蒸汽的再热器和脱水设备、能够将中压过热蒸汽转化为低压蒸汽的蒸汽透平类设备、能够产生低压蒸汽的用于硫磺回收的第二锅炉类设备、能够消耗低压蒸汽的脱硫设备和酸水汽提设备、以及转化中压饱和蒸汽或消耗低压蒸汽的蒸汽使用单元，所述方法包括：在保证蒸汽压力的情况下，提高尾气灼烧炉废锅的炉膛温度；在保证脱硫工艺正常运行的情况下，降低脱硫设备和/或酸水汽提设备的蒸汽耗量；在保证净化厂水质达标的情况下，降低第一锅炉类设备、尾气灼烧炉废锅、和/或第二锅炉类设备的排污率；在正常生产时，投用全部蒸汽透平类设备。
在本发明的一个示例性实施例中，所述方法可具体包括以下步骤：
首先，检测尾气灼烧炉废锅的运行温度，判断炉膛温度的实际运行值与设计值的偏差是否大于或等于10℃，若是，则在保证蒸汽压力且在尾气灼烧炉废锅的允许温度范围内，提高尾气灼烧炉废锅的炉膛温度，以增加中压饱和蒸汽量的产出；
其次，检测脱硫设备的蒸汽耗量，判断脱硫设备的当前蒸汽耗量是否使脱硫贫液中H2S含量的分析值低于1.12g/L，若是，则在保证脱硫贫液中H2S含量在控制范围内的情况下，降低脱硫设备的蒸汽耗量；
然后，检测锅炉类设备的实际蒸发量和实际排污率，判断各锅炉类设备的实际蒸发量是否低于额定蒸发量，同时实际排污率高于额定排污率，若是，则在保证净化厂水质达标的前提下，降低锅炉类设备的排污率，以减少锅炉类设备自身消耗的蒸汽量，所述锅炉类设备包括开工锅炉、第一锅炉类设备、尾气灼烧炉废锅以及第二锅炉类设备；
最后，检测蒸汽透平类设备的运行情况，判断蒸汽透平类设备是否能够全部正常运行，若否，则强化蒸汽透平类设备管理和检修工作，确保蒸汽透平在正常生产时全部投运，以减小中压过热蒸汽过剩，降低中压蒸汽产出背压。
在本发明的一个示例性实施例中，所述方法还可包括：当蒸汽透平类设备发生故障时，在保证天然气净化装置正常生产的前提下，降低酸水汽提设备和/或蒸汽使用单元的蒸汽耗量。
在本发明的一个示例性实施例中，所述尾气灼烧炉废锅的炉膛温度的提升幅度可为5～10℃/次。
在本发明的一个示例性实施例中，可将所述尾气灼烧炉废锅的炉膛温度由710℃提高至740℃，炉膛温度的提升幅度为10℃/次。
在本发明的一个示例性实施例中，脱硫贫液中H2S含量的所述控制范围可为0.70～1.12g/L。
在本发明的一个示例性实施例中，可将所述锅炉类设备的排污率降低至4％～8％。
在本发明的一个示例性实施例中，不能提高所述用于硫磺回收工艺的第一锅炉类设备的运行温度。
在本发明的一个示例性实施例中，在净化装置正常运行时，所述开工锅炉停运。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：
(1)本发明通过“一升一降”的调整，实现了天然气净化装置正常运行时蒸汽自给自足的蒸汽平衡，保障了在正常生产时，开工锅炉处于停运状态；
(2)本发明对所有天然气净化装置实现清洁、高效生产有重要意义，通过本发明的改善方法对净化装置进行优化调整后，能够节约燃料气、除盐水、电能等开工锅炉长期低负荷运行产生的生产成本，能够带来可观的经济效益。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明的一个示例性实施例的改善天然气净化装置蒸汽平衡的流程图。
图2示出了本发明的一个示例性实施例的宣汉净化厂蒸汽系统平衡图。
图3示出了本发明的一个示例性实施例的尾气灼烧炉炉膛温度与尾气灼烧炉产生蒸汽量和开工锅炉产生蒸汽量对比图。
图4示出了本发明的一个示例性实施例的宣汉净化厂蒸汽数据图。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的改善天然气净化装置蒸汽平衡的方法。
需要说明的是，“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
由于在净化装置部分炉类设备实际运行温度未达设计要求(例如，尾气灼烧炉运行温度低于设计温度)，致使产生的蒸汽量偏低，同时净化装置蒸汽使用设备耗量偏高(例如，脱硫再生塔重沸器蒸汽消耗量偏高)、各炉类设备排污率偏高、以及蒸汽透平未全部投用导致蒸汽的消耗量偏高，造成了净化装置蒸汽系统产出和消耗无法平衡，为维持装置蒸汽供应以及蒸汽管网压力稳定，只能维持开工锅炉长期低负荷运行，而无法按照原设计进行停运。
针对天然气净化装置出现的蒸汽产出和消耗无法平衡，日常生产都必须由本应停运的开工锅炉进行蒸汽补充这一现象，本发明提供了一种改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法。
在本发明的一个示例性实施例中，天然气净化装置蒸汽系统包括能够产生中压饱和蒸汽和中压过热蒸汽的开工锅炉、能够产生中压饱和蒸汽用于硫磺回收工艺的第一锅炉类设备(例如，克劳斯废锅)和尾气灼烧炉废锅、能够消耗中压饱和蒸汽的再热器和脱水设备(例如，三甘醇重沸器)、能够将中压过热蒸汽转化为低压蒸汽的蒸汽透平类设备(例如，主风机透平、灼烧炉风机透平和半贫砜胺液泵透平)、能够产生低压蒸汽的用于硫磺回收的第二锅炉类设备(例如，多级硫磺冷凝器和余热锅炉)、能够消耗低压蒸汽的脱硫设备(例如，脱硫再生塔重沸器)和酸水汽提设备(例如，酸水汽提塔重沸器)、以及转化中压饱和蒸汽或消耗低压蒸汽的蒸汽使用单元(例如，能够将中压饱和蒸汽转化为中压过热蒸汽的蒸汽过热器、能够将中压饱和蒸汽转化为低压蒸汽的减温减压装置、能够将中压过热蒸汽转化为低压蒸汽的各单元减温减压器、硫磺厂的液硫管线，其他消耗低压蒸汽的装置如蒸汽引射器、设备保温、空冷凝器等)。
针对上述蒸汽系统的改善天然气净化装置蒸汽平衡的方法可包括以下几个方面：在保证蒸汽压力的情况下，提高尾气灼烧炉废锅的炉膛温度；在保证脱硫工艺正常运行的情况下，降低脱硫设备和/或酸水汽提设备的蒸汽耗量；在保证净化厂水质达标的情况下，降低第一锅炉类设备、尾气灼烧炉废锅、和/或第二锅炉类设备的排污率；在正常生产时，投用全部蒸汽透平类设备。
需要说明的是，对天然气净化装置蒸汽平衡系统蒸汽耗量的影响程度排序为：尾气灼烧炉废锅的炉膛温度>脱硫设备>酸水汽提设备>锅炉类设备(例如，第一锅炉类设备、尾气灼烧炉废锅、和/或第二锅炉类设备)的排污率>蒸汽透平类设备未全部投产。即可以先提高尾气灼烧炉废锅的炉膛温度去调整蒸汽耗量，再调整脱硫设备和/或酸水汽提设备的蒸汽耗量，然后降低锅炉类设备(例如，第一锅炉类设备、尾气灼烧炉废锅、和/或第二锅炉类设备)的排污率来调整蒸汽耗量，最后确保投用全部蒸汽透平类设备来调整蒸汽耗量。
具体来讲，如图1所示，一种改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法可包括以下步骤：
(1)首先，检测尾气灼烧炉废锅的运行温度，判断炉膛温度的实际运行值与设计值的偏差是否大于或等于10℃。若是，则在保证蒸汽压力且在尾气灼烧炉废锅的允许温度范围内，提高尾气灼烧炉废锅的炉膛温度，以增加中压饱和蒸汽量的产出。
(2)其次，检测脱硫设备的蒸汽耗量，判断脱硫设备的当前蒸汽耗量是否使脱硫贫液中H2S含量的分析值低于1.12g/L。若是，则在保证脱硫贫液中H2S含量在控制范围内的情况下，降低脱硫设备的蒸汽耗量。
(3)然后，检测锅炉类设备的实际蒸发量和实际排污率，判断各锅炉类设备的实际蒸发量是否低于额定蒸发量，同时实际排污率高于额定排污率。若是，则在保证净化厂水质达标的前提下，降低锅炉类设备的排污率，以减少锅炉类设备自身消耗的蒸汽量。所述锅炉类设备包括开工锅炉、第一锅炉类设备、尾气灼烧炉废锅以及第二锅炉类设备。
锅炉类设备的运行工况、排污率对净化装置节能、实现蒸汽平衡非常重要。通过炉类锅炉给水量＝蒸汽产生量+排污量可计算得知，净化装置中的锅炉类设备排污率普遍偏高，导致锅炉类设备产生的蒸汽量偏少，而净化装置的热能耗偏高。因此，在确保锅炉类设备水质达标的前提下，减少排污量，能够提升锅炉类设备的蒸汽产出。例如，可将锅炉类设备的排污率调整至5％。
(4)最后，检测蒸汽透平类设备的运行情况，判断蒸汽透平类设备是否能够全部正常运行。若否，则强化蒸汽透平类设备管理和检修工作，确保蒸汽透平在正常生产时全部投运，以减小中压过热蒸汽过剩，降低中压蒸汽产出背压。
蒸汽透平类设备的投用对装置节能效果明显。对比中压过热蒸汽通过透平设备变成低压蒸汽与通过各单元减温减压器变成低压蒸汽可以发现，如果只是利用低压蒸汽加热工艺介质，中压过热蒸汽通过各单元减温减压器变成低压蒸汽虽然不会造成大量热量的损失，但中压过热蒸汽的高位热焓的大量损失，使得装置运行能耗较高。
通过投用全部蒸汽透平类设备，一方面可以适当降低中压过热蒸汽管网压力，减少尾气灼烧炉废锅等中压饱和蒸汽产生设备的蒸汽产出背压，另一方面可以减少通过各单元减温减压器的中压过热蒸汽量，大量高品位的中压过热蒸汽能够得到合理的利用。
在本实施例中，一种改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法还可包括：当蒸汽透平类设备发生故障或者采用上述措施后蒸汽系统仍无法实现产消平衡时，可在保证天然气净化装置正常生产的前提下，降低酸水汽提设备和/或蒸汽使用单元的蒸汽耗量。
在本实施例中，尾气灼烧炉废锅的炉膛温度的提升幅度可为5～10℃/次。
例如，可将所述尾气灼烧炉废锅的炉膛温度由710℃提高至740℃，炉膛温度的提升幅度为10℃/次。
在本实施例中，脱硫贫液中H2S含量的所述控制范围可为0.70～1.12g/L。
在本实施例中，可将锅炉类设备的排污率降低至4％～8％。
在本实施例中，不能提高所述用于硫磺回收工艺的第一锅炉类设备的运行温度。
在本实施例中，在净化装置正常运行时，开工锅炉停运。
需要说明的是，在对天然气净化装置进行优化调整之前，需要分析全部净化装置蒸汽产出与消耗，分析目前蒸汽需求的缺口，是否在可调整的范围内，论证进一步调整的可能性。
可以依次对蒸汽产出及消耗设备进行分析，优化调整，最大程度提升各类炉类设备的蒸汽产生能力，同时尽大限度降低蒸汽使用设备的消耗量。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合附图和具体示例对其进行进一步说明。
示例1
以宣汉净化厂的实际应用为例。宣汉净化厂建设有三列天然气净化装置，为满足开工状态下，天然气净化装置工艺蒸汽和动力蒸汽需求，附设有两台开工锅炉。
图2所示为宣汉净化厂蒸汽系统平衡图。如图2所示，蒸汽系统包括开工锅炉、克劳斯废锅(用于硫磺回收过程)、一/二/三列尾气灼烧炉废锅(用于硫磺回收过程)、中压饱和蒸汽管网、一/二级再热器(用于硫磺回收过程在气加热)、TEG(三甘醇)重沸器(用于天然气脱水过程)、蒸汽过热器、其他的减温减压器、中压过热蒸汽管网、主风机透平、灼烧炉风机透平、半贫砜胺液泵透平、各单元减温减压器、低压蒸汽管网、硫磺回收一/二/三级硫冷凝器(用于硫磺回收过程)、SCOT余热锅炉(用于硫磺回收过程)、脱硫再生塔重沸器(用于天然气脱硫过程)、酸水汽提塔重沸器(用于酸水汽提工艺)、硫磺厂的液硫管线、如蒸汽引射器、保温设备等其他设备和空冷器。
根据设计要求，在装置正常生产过程中，开工锅炉停运，克劳斯废锅和尾气灼烧炉废锅产生中压饱和蒸汽，汇入中压饱和蒸汽管网中，用于一级再热器、二级再热器、TEG重沸器及其他减温减压装置，剩余中压饱和蒸汽通过蒸汽过热器转化为中压过热蒸汽，进入中压过热蒸汽管网。中压过热蒸汽经过主风机透平、灼烧炉风机透平、半贫砜胺液泵透平和各单元减温减压器后，变成低压蒸汽，与硫磺回收一、二、三级硫冷凝器、SCOT余热锅炉、各单元减温减压器产生的低压蒸汽共同进入低压蒸汽管网，用于脱硫再生塔重沸器、酸水汽提塔重沸器、液硫管线及其它设备的保温，剩余低压蒸汽放空至空冷器冷凝。
装置上使用的三种蒸汽为：低压蒸汽(LS，压力0.45MPa)、中压饱和蒸汽(MS，压力4.2MPa，温度252℃)、中压过热蒸汽(MSS，压力4.2MPa，温度360℃)。
但在宣汉净化厂的实际投产中，净化厂蒸汽系统产消不平衡，为维持蒸汽管网压力稳定，开工锅炉长期低负荷运行，而无法停运。造成较大安全风险的同时，装置能耗损失加剧，生产成本上升。
为了实现蒸汽系统平衡，并在正常生产时停运开工锅炉，对宣汉净化厂采取了以下的优化调整措施。
(1)在保证蒸汽压力的情况下，将尾气灼烧炉废锅的运行温度调整至740℃。
在净化装置正常生产时，尾气灼烧炉废锅是主要的中压饱和蒸汽产生设备之一，蒸汽产出率占整列净化装置的30.09％。中压饱和蒸汽是进一步生产中压过热蒸汽、低压蒸汽的来源，尾气灼烧炉废锅运行状况直接影响净化装置的蒸汽平衡。尾气灼烧炉的实际运行数据与设计参数如下表1所示。
表1尾气灼烧炉废锅设计参数与实际工况对照表
由上表1可知：尾气灼烧炉废锅的设计温度为760℃，设计蒸发量为13.38t/h；而实际运行中，炉膛温度为710℃，蒸发量为11.8t/h，设计值与实际运行值偏差较大，没有达到预设的蒸汽蒸发量，是造成开工锅炉无法停运的主要原因。
为避免因温度突然升高，对尾气灼烧炉废锅本体及耐火衬里造成影响，暂以10℃/次的幅度，缓慢提高尾气灼烧炉废锅的炉膛温度。在满足净化装置蒸汽需求的情况下，对比尾气灼烧炉产生蒸汽量与开工锅炉产生蒸汽量的变化情况，数据如图3所示。
由图3可知：在保证蒸汽压力的情况下，将尾气灼烧炉废锅的炉膛温度由710℃提高至740℃后，其生成的中压饱和蒸汽量明显上升(由11.5t/h上升为12.6t/h)，开工锅炉补充的蒸汽量由9.1t/h下降至最低负荷7.7t/h，这为净化装置蒸汽平衡和开工锅炉的停运提供了可能性条件。当尾气灼烧炉废锅的炉膛温度上升至740℃时，尾气灼烧炉废锅的外壳温度上涨至控制上限350℃，存在超温的可能。故尾气灼烧炉废锅需停止继续升温，控制炉膛温度在740℃。
(2)在保证脱硫贫液中H2S含量的分析值在控制范围内的情况下，降低脱硫再生塔重沸器蒸汽消耗量。
在满足净化装置正常生产的前提下，降低脱硫再生塔重沸器蒸汽消耗量，也是实现净化厂蒸汽平衡的重要措施。但是，降低净化装置脱硫再生塔重沸器蒸汽耗量，会造成脱硫贫液中H2S含量上升，严重时会造成外输产品气质量超标。因此，净化厂需在保证脱硫贫液中H2S含量在控制范围内(0.70～1.12g/L)，产品气合格外输的情况下，缓慢降低脱硫再生塔重沸器蒸汽量进行调整优化。例如，可以不断的降低脱硫再生塔重沸器蒸汽使用量，对脱硫贫液取样分析，控制脱硫贫液中H2S含量的分析值不能超过1.12g/L。脱硫再生塔重沸器蒸汽量的优化数据如下表所示：
表2脱硫再生塔重沸器蒸汽量优化前后对比表
由上表2可知：对比净化厂三列装置蒸汽消耗量优化前后，在满足装置正常生产前提下，总共节约低压蒸汽3.7t/h。
(3)在保证净化厂各锅炉类设备的水质合格的前提下，降低各各锅炉类设备的排污率。
宣汉净化厂三列装置，共有各锅炉类设备17台，包括开工锅炉2台、CLAUS燃烧炉(克劳斯废锅)3台、一级硫磺冷凝器3台、二级硫磺冷凝器3台、三级硫磺冷凝器3台、SCOT造气炉(SCOT余热锅炉)3台、尾气灼烧炉(尾气灼烧炉废锅)3台。各锅炉类设备的额定蒸发量及排污量如下表3所示。
表3单列装置锅炉类设备蒸发量及排污量
由上表3可知：净化厂锅炉类设备的实际蒸发量均低于额定蒸发量，相反，实际排污率却高于额定排污率，这造成了锅炉给水、药品及蒸汽的消耗增加，影响了净化装置的蒸汽平衡。因此，合理优化各锅炉类设备的排污率对实现蒸汽平衡，有着重要的作用。
净化厂在保证各锅炉类设备的水质合格的前提下，通过在现场关小连续排污手动控制阀，并加强对炉水取样分析和监控来逐步优化各锅炉类设备的排污率，优化后各锅炉类设备的排污率如下表4所示。
表4单列各锅炉类设备排污率优化前后对比
由上表4可知，各锅炉类设备的排污量都存在较多的优化空间，单列净化装置的所有锅炉类设备共计可节约2.96t/h，三列净化装置满负荷运行时，共计可节约8.88t/h蒸汽量。
(4)保证蒸汽透平类设备在正常生产时全部投运，以减小中压过热蒸汽过剩，降低中压蒸汽产出背压。
宣汉净化厂有主风机透平、灼烧炉风机透平、半贫砜胺液泵透平，共计15台蒸汽透平，正常生产时应全部投用。但由于设备自身原因，投用率仅为80％，有3台蒸汽透平无法正常投运，从而造成中压过热蒸汽过剩。这一方面限制了一/二/三列尾气灼烧炉废锅等中压饱和蒸汽产生设备的生产率，另一方面过剩的中压过热蒸汽只能通过各单元减温减压器变成低压蒸汽，造成能量大幅损耗。
通过强化设备管理和检修工作，投用净化装置的所有蒸汽透平类设备，可以一方面适当降低中压过热蒸汽管网压力，减少尾气灼烧炉废锅等中压饱和蒸汽产生设备的蒸汽产出背压，另一方面也能减少通过减温减压器的中压过热蒸汽量，大量高品位的中压过热蒸汽可以得到合理的利用。
经过上述优化措施后，2020年6月7日-6月8日外界最低气温23℃时的系统蒸汽数据如图4所示。图4中的第一和第二列数据表示中压饱和蒸汽产生来源及蒸汽量(t/h)，其中，中压饱和蒸汽产生来源包括克劳斯废锅产生的108.5t/h中压饱和蒸汽、第一列尾气灼烧废锅(温度755℃)产生的14.5t/h中压饱和蒸汽、第二尾气灼烧废锅(温度765℃)产生的13.9t/h中压饱和蒸汽和第三列尾气灼烧废锅(温度765℃)产生的14.6t/h中压饱和蒸汽。第三列数据表示中压饱和蒸汽管网中汇集的151.5t/h中压饱和蒸汽。第四和第五列数据表示中压饱和蒸汽消耗设备及蒸汽量(t/h)，其中，中压饱和蒸汽的消耗量包括一级再热器消耗的3.9t/h中压饱和蒸汽、二级再热器消耗的3.1t/h中压饱和蒸汽、TEG重沸器消耗的1.2t/h中压饱和蒸汽、其他设备(减温减压后变低压蒸汽)消耗的9t/h中压饱和蒸汽、以及通过蒸汽过热器转化为中压过热蒸汽的剩余中压饱和蒸汽134.3t/h。第六和第七列数据表示中压过热蒸汽产生来源及蒸汽量(t/h)，其中，中压过热蒸汽产生来源包括蒸汽过热器产生的134.3t/h的中压过热蒸汽和锅炉产生的0t/h的中压过热蒸汽。第八列数据表示中压过热蒸汽管网中汇集的134.3t/h的中压过热蒸汽。第九和第十列数据表示中压过热蒸汽消耗设备及蒸汽量(t/h)，其中，中压过热蒸汽的消耗量包括主风机透平(每列2台，3列共6台)消耗的48t/h的中压过热蒸汽、灼烧炉风机透平(每列2台、3列共5台运行，第3列B台故障)消耗的20t/h的中压过热蒸汽、半贫砜胺液泵透平(每列1台、3列共3台)消耗的46.5t/h的中压过热蒸汽、以及各单元减温减压器(最低消耗量)消耗的19.8t/h的中压过热蒸汽。第十一和第十二列数据表示低压蒸汽产生来源及蒸汽量(t/h)，其中，低压蒸汽产生来源包括中压饱和蒸汽管网减温减压产生的9t/h的低压蒸汽、经过透平设备和减温减压器后产生的134.3t/h的低压蒸汽、硫磺回收一级硫冷凝器产生的18.5t/h的低压蒸汽、硫磺回收一级硫冷凝器产生的12t/h的低压蒸汽、硫磺回收一级硫冷凝器产生的3.4t/h的低压蒸汽、以及SCOT余热锅炉产生的6t/h的低压蒸汽。第十三列数据表示低压蒸汽管网汇集的183.2t/h的低压蒸汽。第十四和十五列数据表示低压蒸汽消耗设备及蒸汽量(t/h)，其中，低压蒸汽的消耗量包括脱硫再生塔重沸器消耗的137.2t/h的低压蒸汽、酸水汽提塔重沸器消耗的1.3t/h的低压蒸汽、硫磺厂消耗的3.5t/h的低压蒸汽、其他装置(如蒸汽引射器、设备保温等)消耗的25.2t/h的低压蒸汽和通过空冷器冷凝的剩余低压蒸汽16t/h。
分析图4可以得出：①中压饱和蒸汽产生151.5t/h，设备消耗后剩余134.3t/h通过蒸汽过热器转化为中压过热蒸汽并进入中压过热蒸汽管网，中压过热蒸汽经过蒸汽透平类设备和各单元减温减压器消耗后，无余量，中压蒸汽系统平衡。②中压过热蒸汽经过透平设备和减温减压器消耗后转换为低压蒸汽，和其余设备产生的低压蒸汽并入低压蒸汽管网，设备消耗后有16t/h低压蒸汽通过空冷器冷凝成凝结水，低压蒸汽系统实现平衡。天然气净化装置蒸汽系统进行优化后，净化厂实现蒸汽平衡。
对优化调整后的净化装置进行经济效益分析可以发现，通过本发明的改善天然气净化装置蒸汽系统平衡方法对宣汉净化厂采取了上述的优化调整措施之后，能够节约每日燃料气费用约3万元，节约每日除盐水费用0.3万元，节约每日运行电能0.4万元，这对天然气净化装置实现清洁、高效生产有重要意义。
综上所述，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：
(1)本发明通过“一升一降”的调整，实现了天然气净化装置正常运行时蒸汽自给自足的蒸汽平衡，保障了在正常生产时，开工锅炉处于停运状态；
(2)本发明对所有天然气净化装置实现清洁、高效生产有重要意义，通过本发明的改善方法对净化装置进行优化调整后，能够节约燃料气、除盐水、电能等开工锅炉长期低负荷运行产生的生产成本，能够带来可观的经济效益。
尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
Claims (9)
1.一种改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，所述蒸汽系统包括能够产生中压饱和蒸汽和中压过热蒸汽的开工锅炉、能够产生中压饱和蒸汽用于硫磺回收工艺的第一锅炉类设备和尾气灼烧炉废锅、能够消耗中压饱和蒸汽的再热器和脱水设备、能够将中压过热蒸汽转化为低压蒸汽的蒸汽透平类设备、能够产生低压蒸汽的用于硫磺回收的第二锅炉类设备、能够消耗低压蒸汽的脱硫设备和酸水汽提设备、以及转化中压饱和蒸汽或消耗低压蒸汽的蒸汽使用单元，其特征在于，所述方法包括：
在保证蒸汽压力的情况下，提高尾气灼烧炉废锅的炉膛温度；
在保证脱硫工艺正常运行的情况下，降低脱硫设备和/或酸水汽提设备的蒸汽耗量；
在保证净化厂水质达标的情况下，降低第一锅炉类设备、尾气灼烧炉废锅、和/或第二锅炉类设备的排污率；
在正常生产时，投用全部蒸汽透平类设备。
2.根据权利要求1所述的改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
首先，检测尾气灼烧炉废锅的运行温度，判断炉膛温度的实际运行值与设计值的偏差是否大于或等于10℃，若是，则在保证蒸汽压力且在尾气灼烧炉废锅的允许温度范围内，提高尾气灼烧炉废锅的炉膛温度，以增加中压饱和蒸汽量的产出；
其次，检测脱硫设备的蒸汽耗量，判断脱硫设备的当前蒸汽耗量是否使脱硫贫液中H2S含量的分析值低于1.12g/L，若是，则在保证脱硫贫液中H2S含量在控制范围内的情况下，降低脱硫设备的蒸汽耗量；
然后，检测锅炉类设备的实际蒸发量和实际排污率，判断各锅炉类设备的实际蒸发量是否低于额定蒸发量，同时实际排污率高于额定排污率，若是，则在保证净化厂水质达标的前提下，降低锅炉类设备的排污率，以减少锅炉类设备自身消耗的蒸汽量，所述锅炉类设备包括开工锅炉、第一锅炉类设备、尾气灼烧炉废锅以及第二锅炉类设备；
最后，检测蒸汽透平类设备的运行情况，判断蒸汽透平类设备是否能够全部正常运行，若否，则强化蒸汽透平类设备管理和检修工作，确保蒸汽透平在正常生产时全部投运，以减小中压过热蒸汽过剩，降低中压蒸汽产出背压。
3.根据权利要求2所述的改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，其特征在于，所述方法还包括：当蒸汽透平类设备发生故障时，在保证天然气净化装置正常生产的前提下，降低酸水汽提设备和/或蒸汽使用单元的蒸汽耗量。
4.根据权利要求2所述的改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，其特征在于，所述尾气灼烧炉废锅的炉膛温度的提升幅度为5～10℃/次。
5.根据权利要求4所述的改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，其特征在于，将所述尾气灼烧炉废锅的炉膛温度由710℃提高至740℃，炉膛温度的提升幅度为10℃/次。
6.根据权利要求2所述的改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，其特征在于，脱硫贫液中H2S含量的所述控制范围为0.70～1.12g/L。
7.根据权利要求2所述的改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，其特征在于，将所述锅炉类设备的排污率降低至4％～8％。
8.根据权利要求2所述的改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，其特征在于，不能提高所述用于硫磺回收工艺的第一锅炉类设备的运行温度。
9.根据权利要求2所述的改善天然气净化装置蒸汽系统平衡的方法，其特征在于，在净化装置正常运行时，所述开工锅炉停运。
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