Рудин, Смирнов. Проектирование нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов

Подождите немного. Документ загружается.

абсорбцйонно-холодильными установками. Вторая система (теплофикационная

вода) используется только для нужд отопления и вентиляции. Использование

промтепл-офикационной воды для отопления и вентиляции недопустимо,

исходя из условий техники безопасности. Промтеплофикационная и

теплофикационная вода применяются с температурным графиком 150—70°С

или 130—70°С. Для более полной утилизации теплоты при проектировании

новых НПЗ повышают начальную температуру теплофикационной воды.

Снижение температуры до необходимой величины осуществляется в

элеваторных узлах на вводе в здание. ;

Источники тепловой энергии. Источниками тепловой энергии для НПЗ и

НХЗ являются теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), а также котельные и установки по

использованию вторичных энергоресурсов. ТЭЦ, как правило, принадлежат

Министерству энергетики -и электрификации (Минэнерго) и проектируются

организациями этого министерства. Задания на проектирование ТЭЦ выдаются

лри участии проектировщиков нефтецерерабатывающих и нефтехимических

заводов. Для того, чтобы составить задание на проектирование ТЭЦ,

необходимо провести расчет потребности в паре и горячей воде для каждой

технологической установки и каждого объекта общезаводского хозяйства,

выявить количество пара и горячей воды, которое может быть получено с

помощью котлов-.утилизаторов. Следует определить потребность завода в

химически очищенной воде (ХОВ), которая расходуется для питания котлов-

утилизаторов и для технологических нужд. Поскольку экономически

целесообразно организовать централизованное производство ХОВ при ТЭЦ,

необходимо учесть всех потребителей этой воды.

При подготовке задания оценивается также количество и качество

конденсата, получаемого на предприятии, а также доля возвращаемого на ТЭЦ

конденсата в процентах от общего количества пара, поступающего с ТЭЦ. *

При оценке экономической и технической целесообразности сбора и

возврата конденсата следует учитывать, что взамен конденсата, не

возвращенного потребителям, к питательной воде котлов ТЭЦ должно быть

добавлено такое же количество свежей воды. Свежую воду необходимо

тщательно готовить перед подачей В котлы (подвергать химической очистке,

обессоливанию). Затраты на подготовку свежей воды значительно выше, чем на

очистку конденсата. Следует также иметь в, виду, что потребителю (НПЗ • или

НХЗ) возвращается стоимость тепловой энергии, содержащейся в конденсате,

передаваемом наЛЭЦ.

. В задании, выдаваемом на проектирование ТЭЦ, следует указать: 1)

потребление пара и горячей воды различных параметров летом, зимой и за год в

целом; 2) потребление химочишенной воды для котлов-утилизаторов и

технологических нужд .в различные периоды года; 3) потребление конденсата

для технологических целей; 4) предполагаемое количество возвращаемого

конденсата.

При выдаче задания должны быть учтены потребители как первой, так и

последующих очередей строительства завода. Необхо-димо'принимать во

внимание, что для первоначального пуска установок, которые затем будут

использовать пар от утилизационных устройств, нужно подать пар со.стороны

(от ТЭЦ).

На одном из нефтехимических заводов была построена крупнотоннажная

установка пиролиза. Схемой установки было предусмотрено получение в зака-

лочно-испарительном аппарате пара давлением 11,5 МПа, который после пере-

грева в отдельно стоящем пароперегревателе намечалось использовать а паро-

вой турбине, являющейся приводом компрессора. Однако авторы проекта уста-

новки не предусмотрели подачу пара 11,5 МПа со стороны на период пуска. Это

привело к значительным Затруднениям в начальный период эксплуатации и

стало причиной многомесячной задержки вывода установки на проектные

показатели. . .

При разработке генерального плана промрайона следует мак-. симально

приближать ТЭЦ к НПЗ (НХЗ), располагая со стороны наиболее энергоемких

производств. Желательно, чтобы направления расширения ТЭЦ и предприятия

совпадали.

Проектирование тепловых сетей. Тепловые сети условно делятся на

внешние (от ТЭЦ до предприятия) и внутренние (проложенные по территории

завода). В свою очередь•внутренние сети подразделяют на межцеховые и

внутрицеховые. В зависимости от вида теплоносителя тепловые сети НПЗ

подразделяются на паровые, водяные и сети сбора и возврата конденсата.

Диаметры тепловых сетей рассчитывают по допустимым скоростям

движения и допустимым перепадам давления. Для приближенных расчетов

рекомендуются следующие примерные скорости движения (в м/с):

Пар в трубопроводах

среднего диа-__ метра: перегретый

<50 насыщенный

~ <35 Пар в трубопроводах

большого диаметра:

" • • перегретый

<80 насыщенный

<60 Конденсат самотечный

.0,2 » охлажденный (от насоса)

1.2

Паровые сети на предприятиях могут быть запроектированы по

радиальной (тупиковой) и кольцевой схеме. Более надежное двухстороннее

снабжение паром объектов завода обеспечивается применением кольцевой

схемы. Между ТЭЦ и заводом рекомендуется предусматривать не менее, двух

магистральных паропроводов', рассчитывая каждый на пропуск не менее 70%

потребляемого заводом пара. ,..'•_•.'•

Для снижения стоимости строительства рекомендуется проектировать

прокладку тепловых сетей совместно с технологическими трубопроводами- на

общих эстакадах или низких опорах. Трубопроводы пара,и воды должны быть

проложены с уклоном, чтобы обеспечить возможность опорожнения и дренажа

труббпроводов.

г Рис. 7.1. Расчетная схема для гидравлического расчета трубопроводов -

водя^ых . тепловых сетей:

> А. Б, В, Г — потребители теплоты: ТЭЦ-7, 1-А, 1-2. 2-Б, 2-3, 3-В, 3-Г —

расчетные -учас*ки'

•• Дренаж паропроводов по постоянной схеме проводится че^ез

I специальные дренажные устройства, которые устанавливаются ^е" ред

вертикальными подъемами и через определенное расстоя^ие

' на прямых участках. Конденсат через конденсатоотводчики напр ав"

, ляется в сборный конденсатопровод. Для пускового дренажа йРе~

дусматривают. штуцеры, с запорной арматурой. Конденсат, обРа" зующийся при

прогреве паропроводов от точек пускового дренажа сбрасывается наружу. Для

дренажа трубопроводов горячей в°' ды и конденсатопроводов следует

предусматривать спускн^ки (устройства для спуска воды из нижних точек) и

воздушн^ки (устройства для выпуска воздуха из верхних точек). При выб^Р6

диаметра спускника нужно обеспечить спуск воды из дренир,уемого

>участка не более чем за 5 ч. " "

При проектировании тепловых сетей необходимо провести по~

•дробные расчеты: гидравлический, на прочность и компенса1^ию

температурных удлинений.

Гидравлический расчет позволяет Определить диаметры трУбо~

-проводов, потери давления (напора) и конечные параметры тепло"

носителя. Выполнение гидравлического расчета начинается с с/ое" тавления

расчетной схемы. Трубопроводы делят на расчетные у/ча" стки. В качестве

расчетного принимают участок между двумя от* ветвлениями. Для

паропроводов большой протяженности' без 97" ветвлений длина расчетного

участка составляет 300—500 м. "а рис. 7.1 приведена расчетная схема

трубопроводов. ' Паропроводы рассчитывают методом последовательных приб/

™" жений, учитывая изменение состояния пара в результате паде#1ИЯ давления

при движении по паропроводу и падение температу7?131 за счет потерь теплоты

в окружающую среду. Задавшись средн^ми температурой и плотностью пара на

участке, определяют ко!#еч" ные параметры. Если полученные после

определения конечных па" раметрЪв средние температура и давление будут

отличаться от Принятых предварительно, необходимо повторять расчет.

"Трубопроводы и арматуру следует выбирать, исходя из параметров

(давления и температуры) пара у источника пароснабже-ния (ТЭЦ, котельной)

независимо от значения этих параметров на расчетном участке.

При гидравлическом расчете водяных тепловых сетей удельные потери

давления на трение не должны -превышать: для коллекторов;— 80 Па/м, для

ответвлений — 300 Па/м. В расчетах напорных конденсатопроводов удельные

потери давления на трение должны быть не выше 100 Па/м.

При выполнении расчета самотечных конденсатопроводов необходимо

вводить поправочный коэффициент, который учитывает увеличение потери

давления при транспортировании пароводяной смеси. Коэффициент зависит от

плотности пароводяной смеси, а плотность определяется разностью между

давлениями перед кон-'денсатоотводчиком и в конце расчетного участка

трубопровода пароводяной смеси.

Для того чтобы определить давление и располагаемый напор в любой

точке сети, строят пьезометрический график, на котором в масштабе наносятся

рельеф местности, высота* присоединяемых зданий, напор сети.

Пьезометрический график строят после выполнения гидравлических расчетов

трубопроводов по расчитанным величинам падения давления на участках сети.

Пьезометрические графики позврляют правильнее выбрать схему

присоединения потребителей теплоты.

На основании пьезометрического графика с целью правильного'

распределения теплоты между отдельными потребителями устанавливают на

ответвлениях от магистрали ограничительные диафрагмы («шайбы»). После

пуска тепловой сети правильность расчетов проверяется замерами, затем при,

необходимости вносятся коррективы.

Сбор, очистка и возврат конденсата. При проектировании НПЗ и НХЗ

следует предусматривать сбор, очистку и возврат парового конденсата в

источники пароснабжения (ТЭЦ, котельные). В состав системы сбора{ очистки

и возврата конденсата включают: узлы сбора конденсата у потребителей;

трубопроводы, транспортирующие конденсат от потребителей к конденсатным

станциям; конденсатные станции с блоками очистки конденсата; трубопроводы,

транспортирующие конденсат к источникам пароснабжения. .

Существуют открытые и закрытые системы сбора конденсата. В открытых

системах баки для сбора конденсата соединены с атмосферой, а в закрытых

системах баки и присоединенная к ним система находятся под избыточным

давлением. Недостатком от- . крытых систем является то, что в них происходит

соприкосновение конденсата с воздухом, насыщение конденсата кислородом и,

как следствие, интенсивно развиваются коррозионные процессы. 'Для всех

новых и реконструируемых предприятий следует проектировать только

закрытые системы сбора конденсата, поддерживать давление в конденсатных

баках' не ниже $ кЦа,

Для отвода сконденсировавшегося в теплопотребляющих аппаратах

конденсата применяются конденсатоотводчики. Наиболее часто на НПЗ и НХЗ

используются конденсатоотводчики термодинамического типа, принцип

действия которых основан на использовании кинетической энергии пара. В

конденсатоотводчи-ках этого типа достигается наименьшая потеря пара с

отводимым конденсатом. Термодинамические конденсатоотводчики в ис-

правном состоянии пропускают только жидкую фазу (конденсат).

Термодинамический конденсатоотводчик устанавливается в го-

ризонтальном положении крышкой вверх; перед ним следует предусматривать

продувочные вентили. Для возможности ремонта и .замены конденсатоотводчик

снабжается отводной линией. В тех случаях, когда на технологической

установке потребляется пар различных параметров, нужно включать в схемы

теплоснабжения расширители конденсата. Расширители устанавливаются после

конденсатоотводчиков пара большего давления. Пар вторичного вскипания из

расширителей конденсата выводится в паропровод меньшего давления. При

монтажной обвязке конденсатоотводчиков и расширителей конденсата

необходимо предусматривать возможность их ремонта и обслуживания, не

допуская размещения в приямках, лотках, заглубленных местах.

Конденсатопроводы прокладывают совместно с технологическими

трубопроводами на эстакадах или низких опорах; в низких точках

конденсатопроводов необходимо предусматривать спускные вентили для слива

конденсата. Всюду, где это возможно, конден-сатопроводы нужно прокладывать

так, чтобы использовать их в качестве теплоспутника технологических

трубопроводов,. На установках теплоту конденсата следует использовать для

подогрева технологических продуктов, химочищенной воды, для котлов-ути-

лизаторов и т. д.

Конденсат по трубопроводам от технологических установок и объектов

общезаводского хозяйства должен подаваться на.районные конденсатные

станции, а отсюда — на центральную конденсатную,станцию. Системы сбора

конденсата следует проектировать таким образом, чтобы на центральную

конденсатную станцию поступал по самостоятельным трубопроводам,

конденсат от группы сходных по технологическому процессу объектов. Такое

решение позволяет быстро установить источник загрязнения конденсата,

избежать образования стойких эмульсий за счет смешения разнородных

продуктов. , • , '

В состав районной конденсатной станции включаются: герметически

закрытые конденсатные баки, давление в которых поддерживается отводом пара

вторичного вскипания; холодильник пара вторичного вскипания; насосы для

откачки конденсата на центральную конденсатную станцию. На крупных НПЗ и

НХЗ проектируется до 10 конденсатных станций,, размещение которых опреде-

л.яется рельефом площадки и расположением на генплане потре-

/Р-Ско1;2е'„1ХеМа аВТ°ТИзированной Районной конденсатной станции:

js^'^s^^^^^ffez:

наТрисЙ7.2аРа' -Х6Ма РаЙ°ННОЙ ко«а™ой станции приведена пк,

™С»ТаВ центРальной конденсатной станции входят- резервуа

При выборе объема резервуаров-отстойников следует исходить

^"^^^^T^^^^^ib^

филГИ51°8СТчаВЛЯеТ 2~3 Ч' С УСТаНОВ°К ^ливно-ма?ляногоеп7о В

тех случаях когда в конденсате, поступающем от потребите леи, содержится

более 200 мг/кг нефтепродукт^ его нецелесооб" разно подвергать очистке, а

следует сбрасывать в канализацию" »ХкиаЖДеНИЯ К°НДеНсата

«еобходимо'иметь специальные холо'-

нтТнучВаНИ« ВТ°РИЧНЫХ энергоресурсов. При проектировании НПЗ и

НХЗ необходимо уделять особое внимание использованию вторичных

энергетических ресурсов (ВЭР). Установлено? чтопол ное.использование ВЭР

на НПЗ и НХЗ позволит на 70-80% обеспечить предприятие тепловой энергией

Основными источниками ВЭР на НПЗ и-НХЗ являются- П гп рячие

потоки-жидких и газообразных продуктов, теплота которых не утилизируется, а

отводится за счет охлаждения водой или вТ духом; 2) дымовые газы труочатых

печей; 3) отработанный пао-4) конденсат водяного пара, возвращаемый

потребителям

17Й • . ^

I При разработке проектов технологических установок следует •

принимать такие технические решения, которые обеспечивали бы

[•максимальное использование теплоты охлаждаемых нефтепродук-LTOB в

системе регенеративного прдогрева. Если на установке име-"ются

технологические Потоки с расходом более 20—25 м3/ч и температурой выше

110°С, то избыточную теплоту таких потоков нужно использовать в системе

производства ВЭР. Возможны следующие направления использования этого

тепла: для выработки пара давлением 1,2—1,4 МПа, применяемого на самой

установке или в сетях завода; для выработки пара давлением ниже 1,0 МПа, рас-

ходуемого непосредственно на установке; для нагрева воздуха и топлива,

поступающих в печь; для нагрева до 130—150°С воды промтеплофикации; для

производства искусственного холода в абсорбционных, установках.

Для выработки пара следует использовать продуктовые потоки .с

начальной температурой выше 200°С. Поскольку специальная теплообменная

аппаратура для узлов утилизации теплоты нефте-продуктовых потоков

отсутствует, в схемах применяют испарители с паровым пространством и

кожухотрубчатые термосифонные испарители. ~

- Утилизацию теплоты дымовых газов нужно предусматривать в тех

случаях,'когда температура этих газов на выходе из трубча-,той печи превышает

220°С. Для утилизации теплоты, как правило, рекомендуется применять котлы-

утилизаторы, .в которых вырабатывается пар давлением 1,2—1,5 МПа для

использования на установке или за ее пределами. При отсутствии в

номенклатуре котлов-утилизаторов нужной производительности проектируются

воздухоподогреватели? В целях предотвращения коррозии поверхностей нагрева

температура стенки труб воздухоподогревателей и котлов-утилизаторов должна

быть не ниже 165°С.

Схемы блоков утилизации теплоты в'воздухоподогревателях отличаются

по вариантам предварительного нагрева воздуха перед поступлением в

воздухоподогреватель. Существуют схемы предварительного нагрева воздуха в

калориферах, обогреваемых водой Промтеплофикации или паром 0,5—0,8 МПа,

и схемы с предварительным нагревом за счет рециркуляции нагретбго воз-Духа.

В схемах утилизации теплоты с использованием котлов-утилизаторов

применяются газотрубные котлы (при расходе газа до 60 тыс. м3/ч) и

конвективные котлы-утилизаторы башенного типа с верхним вводом и нижним

отводом газов. Если в результате теплового расчета котла-утилизатора

определено, что температура .уходящих газов превышает 230°С, целесообразно

дополнять кот-' ,лы~ экономайзерами. ,

Для утилизации теплоты охлаждаемого конденсата рекомендуется

предусматривать снижение давления конденсата пара в'ы-сокого давления до

величины, принятой в системе сбора конденсата на заводе, конденсацию пара

вторичного вскипания или выдачу этого пара в заводские сети, охлаждение