浅述实现石化工业泵的节能降耗

2022-09-12

2007年的两会上, 温家宝总理指出, “两高”行业节能减排工作的进展, 在一定程度上决定着节能减排目标能否实现。作为石化工业装置中的“集团军”, 石化工业泵的节能降耗已成为当务之急。石化工业泵占全国工业用泵总量的1/3。如果每台石化工业泵的耗电量降低一点点, 则整个石化工业的能耗问题将大为改观。

如何才能实现石化工业泵的节能降耗已成当务之急, 归纳起来大致有如下几种方法。

(1) 提高泵本身的效率, 在泵的设计与制造上狠下功夫, 采用先进的设计和加工手段制造泵, 或者采用先进技术实现泵的利用效率。

据介绍, 国内生产石化用泵的制造厂有100多家, 除了一般油泵、化工流程泵和水泵外, 近年来自主研发或引进国外技术, 开发了炼油和化工装置的高温高压进料泵、高速泵、低温泵、屏蔽泵和化工流程泵等, 部分满足了石化生产的需要。产品质量有了较大提高, 规格进一步增加, 满足了国内石化工业80%的石化泵的需要。如沈阳水泵厂为炼油厂加氢精制和加氢裂化装置研制的加氢进料泵, 已经应用在100万吨/年加氢裂化、200万吨/年加氢脱硫和300万吨/年加氢精制装置中。

但与国外先进水平比较, 国内石化用泵在设计理论、设计方法上还有差距。特别是水力元件开发的前期投入不足, 在泵的水力元件研究和开发上, 产、学、研严重脱钩。总的来看, 国外石化泵的生产技术比较成熟, 规格品种多, 标准化程度高。国外发展方向主要是大型化、高速化、机电一体化及泵产品成套化、标准化、系列化和通用化, 多品种、性能广、寿命长及高可靠性、高效率、小型化, 泵用密封、轴承生产大型化和专业化。特别是高温、低温和超低温泵、高速泵、精密计量泵、耐腐蚀泵、输送黏稠介质和带固体颗粒介质泵、屏蔽泵等产品发展很快。

(2) 应用变频器改变泵的转速, 提高泵的运行效率。实践证明, 变频调速装置是企业技术改造、节能降耗的理想设备。毫无疑问, 这种调速方式将成为石化企业中驱动系统的中枢。

泵类的选择, 多是根据满负荷工作需要来选型。实际应用中, 泵在大部分时间并非工作于满负荷状态。离心泵的主要性能参数包括流量Q、扬程H、功率N和效率η。而在转速变化时, 由泵的近似法则:n/n1=Q/Q1、H/H1=[n/n1]3、N/N1=[n/n1]3=[Q/Q1]3, 由上面公式可以看出当改变泵的转速时, 其流量、扬程及功率都变化。功率与转速的三次方成正比, 转速降低时功率大大降低。例如当电机在额定转速的80%运行时, 理论上其消耗的功率为额定功率的 (80%) 3, 即51.2%, 除去机械损耗、电机铜、铁损等影响, 节能效率也接近40%。由于转速与频率成正比, 变频节能即源于此。

采用变频器直接控制泵类负载是一种科学的控制方法。由于变频器可实现大电动机的软停、软起, 避免了启动时的电压冲击, 减少电动机故障率, 延长使用奉命, 同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗, 因此为达到节能目的推广使用变频器已成为各地节能工作部门以及各单位节能工作的重点。实践中, 对于典型工艺流程如塔中段循环回流泵和多数塔顶冷回流泵等, 均具有泵吸、排液面压力及液面高度相当的特点 (pa≈pb、Za≈Zb) , 即△p/γ+△Z→0, 低负荷时, 变频调速后节电率一般为60%~70%, 个别泵甚至超过85%。对于工作在吸、排液面压差大或位差大工艺流程的设备, 设备变频调速的节电效果则不明显, 如高中压过程的机泵, 由于△p/γ+△Z>h, 即使在低负荷下运行, H中静扬程所占比例也较大, 变频调速后节电率通常小于30%。

茂名石化炼油厂根据电泵应用变频器设备能有效降低电机耗电量的情况, 成功对装置中部分流量变化大、且阀位调整范围大的电泵安装了机泵变频器, 较原来节省了30%电量。

(3) 泵的选型与使用正确与否, 也决定着石化工业节能降耗的真正实现。生产企业有责任与用户沟通, 提供合理的产品型号及相关服务, 而用户必须把好选型这一关, 防止以往“大马拉小车”之类不必要的能耗。

机泵是炼油厂的心脏, 在炼油过程中机泵输送的物流总量约为原油加工量的40多倍, 所以耗电量大是可想而知的。在炼油装置中, 电动机是应用面最广、数量最多的电气设备之一, 其大部分负载为机泵, 而定速泵在所耗功率中, 被工艺物流吸收作有用功率的仅占30%~40%, 其60%~70%的电能消耗于调节阀节流控制压降和因为处理量、及设计裕量大所造成的“大马拉小车”而导致的泵出口阀压降上。

所以, 作为泵的管理者和使用者, 首先应合理地选用泵, 要做到选型最大限度地合理, 即站在系统的角度上做到各组成 (泵、电机、各种相关附件) 的匹配是最佳的、最合理的, 正确地确定泵的几何安装高度, 这是提高泵运行效率的关键;其次要选择适当的调节方式, 这里有两种情况:对于工艺流程经常变化或者泵本身就是为调节工艺参数而设置的, 泵就要适时进行调节。在调节中, 应尽量选用变速调节, 不用节流调节。至于选用何种调速方式, 还应具体问题具体分析。对于工艺参数基本稳定, 泵选用过大, 现场采取关小阀门调节流量, 造成泵的工作流量远小于额定流量, 工作压力远高于额定压力的情况, 采用切割叶轮外径的方式调节比较经济。

(4) 在泵组运行过程, 通过注意细节、挖掘能效的做法, 实现操作挖潜、状态运行振动检测动态管理, 进一步控制资源和能源的浪费。加强现场维护和管理任何机器都需要进行维护和保养, 由于现场维护和管理不善造成泵运行效率较低的事例是很多的。主要存在如下一些问题: (1) 不进行定期检修。 (2) 液封、液冷、润滑系统不畅。 (3) 易损件不进行定期更换。 (4) 不作失效记录和分析。 (5) 紧固件不进行定期检查。

近年来, 安庆石化检安公司动设备检修分公司针对炼油装置机泵的机械密封消耗量大, 部分机泵每年更换机械密封高达10套以上的情况, 组织职工开展了“精心维护, 降低机泵机械密封消耗”活动, 取得较大成绩。他们建立健全了一套机封修复、检测、领用制度, 自己动手, 修旧利废, 仅一年多时间, 就修复利用动、静环近千套 (只) , 节约检修成本百余万元。

他们坚持“能并则并、能减不加”的原则, 优化机泵运行管理, 将装置中可以相互共用的机泵, 停下其中一台合用为一台使用, 降低用电量, 目前已成功对0.35兆帕、1.0兆帕软化水的电泵停开一台, 合用一台注水泵。装置节电效果收效明显。

总之, 节能形势依然很严峻。除了继续加大宣传力度, 生产企业及个人必须有节能意识, 如果每一台泵都能做到节能降耗, 整个石化工业节能降耗才能落到实处, 才会有真正的改观。

摘要：在石油化工生产设备中, 工业泵是用量最多的转动设备, 是石化企业耗能最多的设备。本文介绍了石化工业泵的节能降耗方法, 并结合石油化工企业的实际应用情况加以分析, 以抛砖引玉, 引起共鸣。

关键词：石化,工业泵,节能降耗,方法