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      煉廠降低碳排放量的可能途徑探究

      2021-12-03 12:26:33代玉戈
      科技信息·學(xué)術(shù)版 2021年31期
      關(guān)鍵詞:碳排放新能源

      代玉戈

      摘要:石油加工過(guò)程的二氧化碳排放強(qiáng)度較高,在中國(guó)政府碳達(dá)峰、碳中和的政策背景下,煉油行業(yè)面臨提供低碳高效綠色燃料產(chǎn)品以及全面降低加工過(guò)程中碳排放量的巨大壓力。煉廠減少碳排放最有效的措施是降低加工過(guò)程中的燃料消耗,用清潔能源代替現(xiàn)有熱源等。本文結(jié)合油田新能源業(yè)務(wù)發(fā)展的目標(biāo),分析了幾點(diǎn)煉化總廠減少碳排放量最便捷的有效途徑,為煉廠發(fā)展建言獻(xiàn)策。

      關(guān)鍵詞:碳排放、減排途徑、煉油行業(yè)、新能源

      一、煉廠面臨的減排壓力和機(jī)遇

      氣候變化是人類面臨的全球性問(wèn)題,隨著各國(guó)二氧化碳排放,溫室氣體猛增,對(duì)生命系統(tǒng)形成威脅。在這一背景下,世界各國(guó)以全球協(xié)約的方式減排溫室氣體,我國(guó)由此提出2030年碳達(dá)峰和2060年碳中和的目標(biāo)。今年兩會(huì)上,碳達(dá)峰、碳中和被首次寫入政府工作報(bào)告,我國(guó)承諾2030年前,二氧化碳的排放不再增長(zhǎng),達(dá)到峰值之后逐步降低。

      煉廠是能源行業(yè)的碳排放大戶,石油加工過(guò)程技術(shù)復(fù)雜,需要高溫、高壓,本身消耗大量能源,二氧化碳排放強(qiáng)度較高。煉油行業(yè)既為社會(huì)提供化石能源,又是溫室氣體排放的重要行業(yè)。2019年,中國(guó)石油煉油行業(yè)因加工原油而排放二氧化碳約1.7億噸,占總排放量的1.65%。我國(guó)煉油行業(yè)面臨提供低碳高效綠色燃料產(chǎn)品以及全面降低加工過(guò)程中碳排放量的巨大壓力。煉廠減少碳排放最有效的措施是降低加工過(guò)程中的燃料消耗,用清潔能源代替現(xiàn)有熱源等。同時(shí),考慮到玉門油田所在地具有豐富的風(fēng)光資源,并且擁有完善的供配電網(wǎng)絡(luò),目前已建成的第一座分布式光伏電站,年可發(fā)電170萬(wàn)千瓦時(shí),今后還將有更大的發(fā)電潛力。因此,用清潔的“綠電”代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石燃料的消耗,提高電氣化率,不僅是玉門油田煉化總廠減少碳排放最便捷的有效途徑,還能借此提升設(shè)備儀表的自動(dòng)化率。

      二、減少碳排放的有效措施

      首先探討如何降低加工過(guò)程中的燃料消耗,以作者所在的250萬(wàn)噸/年常減壓蒸餾裝置為例。常減壓作為煉廠的龍頭裝置,也是全廠瓦斯消耗的大戶,兩具加熱爐熱負(fù)荷分別為23MW(常壓爐)和11MW(減壓爐),目前全部由廠供瓦斯燃燒供熱,總瓦斯消耗量平均為3200Nm3/h,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的改造和優(yōu)化,加熱爐的熱效率已達(dá)到93%上下,繼續(xù)提升的空間不大。若以電磁加熱器替代現(xiàn)有燃?xì)饣鹱?,可以充分利用油田光伏電站產(chǎn)生的電能,大幅降低由瓦斯燃燒造成的碳排放,同時(shí)富裕出的瓦斯經(jīng)過(guò)氣體分離可為我廠“減油增化”提供原料,或外輸東鎮(zhèn)用氫企業(yè)提高我廠利潤(rùn)。通過(guò)查閱最近兩年高壓瓦斯化驗(yàn)分析結(jié)果,主要組分如下表1,其中的氫氣、乙烯、丙烯經(jīng)過(guò)分離,可作為高附加值化工產(chǎn)品的原料,總體積含量占瓦斯組分一半以上。

      目前,玉門油田已在采油作業(yè)區(qū)接轉(zhuǎn)站通過(guò)電磁加熱器替代燃?xì)饧訜釥t,優(yōu)選“綠電”獲取方案,提高電氣化率,減少化石燃料消耗,以此降低碳排放量。通過(guò)與技術(shù)人員溝通,作者了解到電磁加熱器的加熱主體為棒式往復(fù)式管狀結(jié)構(gòu),由鐵磁性熱載棒體和鋼套管與高強(qiáng)度法蘭組合焊接加工而成,根據(jù)管網(wǎng)中來(lái)液量及預(yù)設(shè)的上下限控制溫度,自動(dòng)控制加熱器工作狀態(tài)。相較傳統(tǒng)的燃?xì)庑突鹱?,電磁加熱器具有溫度控制更加精確、調(diào)節(jié)過(guò)程快速、無(wú)加熱爐閃爆和人員氣體中毒風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。一經(jīng)采用不僅提高了電氣化率,大幅降低碳排放量;還可降低崗位工作量,提高裝置的本質(zhì)安全。

      接下來(lái)探討如何用清潔能源代替現(xiàn)有熱源。常減壓車間目前使用廠供1.0Mpa蒸汽,一部分蒸汽由總廠向水電廠外采,外采蒸汽是利用煤炭燃燒發(fā)熱產(chǎn)生的,僅常減壓車間每年的蒸汽消耗量就有約20000噸。減少蒸汽用量就減少了碳排放量。蒸汽主要有兩種用途:一是在冬季為部分管線伴熱,防止管線凍凝;二是作為蒸汽噴射器的驅(qū)動(dòng)蒸汽,在減壓塔頂部獲得真空。冬季管線伴熱可以通過(guò)改造,在管線外部纏繞發(fā)熱電阻絲,通電發(fā)熱來(lái)為管線伴熱,這樣還可以根據(jù)環(huán)境溫度,靈活控制發(fā)熱量來(lái)節(jié)省電量。雖然前期投資較大,但一經(jīng)改造,后續(xù)可為煉廠節(jié)省許多外采蒸汽成本,使用光伏發(fā)電產(chǎn)生的“綠電”,即可達(dá)到減少碳排放的目的。

      常減壓車間的減壓塔頂部,設(shè)有三級(jí)抽真空系統(tǒng),減頂油氣經(jīng)過(guò)減頂增壓器和增壓器冷凝器、減頂一級(jí)抽空器及一級(jí)抽空器冷凝器,減頂氣到機(jī)械真空泵抽真空。若全部改為電動(dòng)機(jī)械真空泵,可完全代替目前的動(dòng)力蒸汽,能更精確地調(diào)節(jié)至所需真空度,提高電氣化率的同時(shí)還能減少塔頂含硫污水的產(chǎn)生量。根據(jù)查詢到目前已經(jīng)成熟可用的技術(shù)以及其他煉廠的經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)列出將蒸汽伴熱改為電伴熱、蒸汽抽真空系統(tǒng)改為全部用電動(dòng)機(jī)械真空泵的可行性分析,如下表2.

      三、總結(jié)

      煉廠的碳排放總量和強(qiáng)度與原油性質(zhì)、流程配置、產(chǎn)能規(guī)模、管理水平密切相關(guān)。我廠著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展,需要建立以碳減排為導(dǎo)向的內(nèi)外配套政策以及科學(xué)合理的業(yè)績(jī)考核體系,助推玉門油田的節(jié)能減排目標(biāo)。以上措施以常減壓車間為例,作者從個(gè)人參加油田舉辦的《新能源與煉化業(yè)務(wù)融合發(fā)展技術(shù)研討培訓(xùn)班》后的分析思考出發(fā),結(jié)合能查到的文獻(xiàn)資料,并與油田采油單位技術(shù)人員討論學(xué)習(xí)后寫下以上減排措施的探究,部分觀點(diǎn)難免出現(xiàn)瑕疵紕漏,還請(qǐng)指正。

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