特大型炼化企业冷凝水站扩容电控系统优化设计研究

引言

广东省某国有大型炼化企业的炼油老区结构调整提质升级项目,主要建设270万t/a渣油加氢、18万t/a硫磺回收,改造250万t/a催化裂化装置及建设相应的系统配套,凝结水站扩容包含在系统配套内的工艺及热力管网中。凝结水站产出的合格凝结水并入除盐水站内的除盐水罐,再由除盐水罐外送至各自系统管网内,供新建的各装置统筹使用。该厂炼油老区结构调整提质升级项目的凝结水站处理规模为200t/h。

1冷凝水工艺流程设计方案

1.2凝结水冷却缓存设施

各装置的凝结水根据区域位置,分为三路进入凝结水站,第一路为hPx装置凝结水,第二路为炼油新区内新建的渣油加氢、柴油加氢及重整装置的凝结水,第三路为炼油老区内新建的hSA、硫磺回收、烷基化装置的凝结水。这三路凝结水在凝结水站内合并为一路之前,每路支管上分别在线检测进水的含油量、电导率,并设置温度测量仪表,当该路凝结水含油量超标或温度超过90℃时,立即切断该路进水,超标的凝结水在上游装置内排放或处理。由上游各装置送至凝结水站的合格工艺凝结水温度为90℃,将其温度降至50℃后,再进行后续处理。为充分利用该部分凝结水的低温热,本次设计选择用空冷器或换热器对凝结水进行冷却。冬季,凝结水与除盐水站的生产水在换热器内进行换热,将凝结水冷却至40℃左右:夏季,除盐水站的生产水不需要加热,因此凝结水改为通过6台空冷器(4用2备)将90℃的凝结水冷却至50℃。空冷器共有6片管束:Gh10.5×3-23.4/DR-Via:2台开式构架:GJh10.5×6K-39/2F:4台风机:G-TF39B6-VS30:2台变频风机:G-ZFS39B6-VS30。冷却后的凝结水进入凝结水罐,凝结水罐的有效容积为200m3,水箱上部设有溢流管、集油槽,下部设有排污管。凝结水罐设置高低液位报警,并与凝结水泵低液位联锁停泵。凝结水罐中的水经凝结水泵(共设置2台凝结水泵,1用1备)提升至0.57Mha后进入凝结水处理设施,凝结水泵单台流量200t/h,扬程55m,电机功率75kw。表面过滤器、精密过滤器反洗所需的除盐水由除盐水站内的除盐水罐引出,由反洗水泵(共设置2台反洗水泵,1用1备)提升至0.52Mha后进入凝结水处理设施,为过滤器反洗水提供必要的工作压力。反洗水泵单台流量120t/h,扬程45m,电机功率37kw。

2.2凝结水处理设施

经凝结水泵提升后的凝结水首先送入表面冷凝液过滤器。表面冷凝液过滤器是一种新型的凝结水预处理设备,设备内部装有一定数量的滤芯,通过滤层的作用可以去除凝结水中的悬浮物和铁等杂质。表面冷凝液过滤器正常运行中,当正常压差≥0.10Mha(初期压差约为0.02Mha)或达到设定的周期制水量或达到设定的运行时间时,过滤器失效,需要进行反冲洗。

表面冷凝液过滤器设计参数:设备规格DN2800:设计温度70℃:设计压力0.75Mha(G):运行压差0.02~0.1MMP(a)。表面冷凝液过滤器出水进入精密过滤器。精密过滤器(凝结水专用型)是凝结水的精处理设备,设备内部装有一定数量的滤芯,通过滤层的作用可以进一步去除凝结水中的油和铁等各种杂质。精密过滤器正常运行中,当正常压差≥0.10MMP(初期压差约为0.0GMMP)或达到设定的周期制水量或达到设定的运行时间时,过滤器失效,需要进行反冲洗:反冲洗结束后,即可继续投入运行。以上各单元中所有生产环节由2DS实现全自动操作。上述处理工艺的M12流程图如图1所示。

2自控仪表系统设计方案

2.1自控仪表系统设计范围

为新建的凝结水站配套现场仪表和控制室内设备包括如下几个部分:(1)新增就地温度计4台,远传温度计4台,就地压力表7块,远传压力表6台,远传流量计6台,远传液位计1台,在线电导分析仪4台,在线水中油分析仪4台,在线总铁分析仪1台,气动开关阀11台,电动调节阀4台。(G)为配套分析仪安装,新增现场分析小屋1套。(3)新增泵M501A/B、反洗水泵M50GA/B、过滤器F501A/B、F50GA/B远程开停功能,并将泵开停状态及手/自动信号引入2DS系统。(4)将凝结水空冷器A501开停状态指示引入2DS,空冷后路压力控制A501A/B变频调速风机。

本项目控制回路以单参数控制为主,控制方案如下:

(1)凝结水罐v501设置液位调节回路。

(2)空冷后路温度调节A501A/B风机变频调速。I/O点数分布情况如表1所列。

2.2远传及就地式仪表选型

(1)温度测量仪表:就地温度指示仪表选用双金属温度计,远传温度指示仪表选用铠装热电阻。

(2)压力测量仪表:就地压力测量仪表选用不锈钢压力表,远传压力测量仪表选用智能压力(差压)变送器。

(3)流量测量仪表:远传流量测量仪表选用涡街流量计及一体化孔板流量计。

(4)阀门及附件:调节阀选用气动单座调节阀,开关阀选用气动开关闸阀,电动阀选用电动调节型球阀。

(5)分析仪表:电导在线分析选用在线电导分析仪,水中油在线分析选用水中油在线分析仪。

2.3仪表供电与接地

供电方面,本项目新增的变送器、调节阀、流量计等仪表所需的2DG4v供电由新建机柜间2DS系统提供。分析屋UMS供电(共G0A)及aMS供电由电气专业送至分析屋配电箱。电动阀AD380v、50Hz、三相供电由电气专业提供。

仪表系统各类接地应汇接到总接地板,实现等电位连接。本项目新增电动阀的接地应按电气专业的有关标准规范和方法进行,并接入低压配电系统接地网。本次设计新增仪表正常不带电的金属外壳、电缆槽盒、电缆保护管等均需保护接地,用接地线连接在附近已接地的金属构件上,但不得接至输送可燃物质的金属管道:信号回路接地采用一点接地(一般在控制室内)的原则。仪表系统的接地电阻不应大于12。

现场仪表进线均先接防爆挠性连接管,再接防爆隔离密封盒,并用密封胶泥密封,最后接保护管:并要求保护管及挠性连接管低于仪表进线口,以防雨水进入表内,满足仪表防水防爆要求。现场机泵运行状态信号、启停控制信号及手/自动切换信号电缆由电气专业引至现场机柜间,所用电缆由电气专业开列。电动阀所需供电电缆由电气专业送至现场电动阀处。仪表气源采用净化风,仪表净化风压力最低不小于0.4MPa,气动阀气源由新增仪表风管线引取。

3供电配电系统优化设计

设计范围:新建凝结水站的动力、照明、防雷、防静电及接地的设计。

装置环境特征:一般正常环境,发生断电恢复供电后,能较快地恢复正常生产,故新建凝结水站的用电负荷均为二级负荷。新建凝结水站内用电设备容量总计524.8kw,计算容量235.76kw,采用最大容量75kw的异步电动机,AC380V供电。

3.1供配电系统

3.1.1电源情况

新建站用电负荷的电源均接自新建空压站内变电所的低压配电室,配电回路均由变电所项目统一考虑,不在本次设计范围之内。变电所的电源能满足本装置二级负荷供电的要求。

新建凝结水站要求变电所提供的配电回路为:16个低压电动机回路,分别用于冷凝液泵(P-501A/B)、反洗水泵(P-502A/B)、含油污水提升泵(P-503A/B)、表面冷凝液过滤器(FI-501A/B)、精密过滤器(FI-502A/B)及凝结水空冷器(A-501A~F),其中冷凝液泵(P-501A/B)和凝结水空冷器(A-501A/B)为变频控制:9个配电回路,分别用于冷凝液泵(P-501A/B)变频器、凝结水空冷器(A-501A/B)变频器、凝结水电动调节阀(MV-505A/B)、除盐水电动调节阀(MV-507A/B)及仪表分析小屋(FAH-501):1个UPS配出回路,用于仪表分析屋(FAH-501):1个照明配电回路,用于照明配电箱(2AL)。

3.1.2配电电压

容量<160kw的电动机配AC380V:低压设备操作电源,如电加热器及照明电源配AC220V。

3.1.3动力配线

新建凝结水站内采用铜芯阻燃电缆配电,配电电缆从新建的空压站变电所出来后,沿新增的电缆沟敷设到新建凝结水站区域内,沿电缆沟敷设至用电设备附近,再穿保护管直埋或明配至用电设备。

新建凝结水站的机泵均采用现场操作柱控制方式,对于37kw及以上的电动机,在操作柱上设置电流表,部分机泵设仪表DCS联锁开停。将机泵的故障信号引入电气控制系统内。将机泵的运行状态信号、联锁信号送入仪表DCS机柜。

3.2防雷、防静电、接地要求

新建站的接地以水平接地线为主,局部地方打少量接地极。接地网尽量与建筑物基础内的钢筋相连接,基础内的钢筋要连接可靠,以降低接地电阻值。站内的工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地采用共用接地网系统,其接地电阻值要求≤42。

3.3照明

站内设工作照明、照明电源与动力电源共用变压器,设专用照明柜,柜内设双电源切换,以保证照明电源的供电可靠性。照明采用防水防尘防腐灯具,光源采用高效节能的LED光源,照明配线采用导线穿保护管沿框架的梁、柱及平台栏杆等明配,照明灯具在现场照明配电箱上集中控制。

4结语

随着国家对石油炼化企业的扩容力度不断加大,原有的冷凝水站和空压站都已经无法满足生产需求,新建的配套设施不是简单增加设备台套数量,而是需要彻底改进工艺和迭代设备。基于此,本文简单介绍了该类工程的设计思路和设备类型,可为行业内的类似工程设计和改进提供有效的参考和借鉴。