焦守一 房立伟 房立帅
山东鲁润热能科技有限公司，山东 济南 250305
摘要：为了进一步响应我国可持续发展的要求，必须要对油气田的开发进行节能减排的设计，从而进一步减少油气田企业发展过程中的高成本投入，促进油气田企业能够完成自身的可持续发展的转型，减少资源的消耗。笔者将会在本文的论述中选择西部某油田轻烃回收厂冷却系统作为本次研究的对象，根据自身的工作经验进行针对性的研究，并且对其工艺流程以及能源消耗方面进行分析，以此为基础展开天然气增压机组余热回收利用方案的设计。在该研究对象中，通过对油热回收方案的应用，能够有效地解决轻烃回收厂中夏天冷却系统制冷以及冬天生产厂房内的供暖问题，能够实现在不影响到整个流水线生产的情况下实现高效的能源利用。希望通过本文的论述能够为相关行业的从业人员提供一定的帮助与借鉴，促进我国轻烃回收厂冷却系统余热利用水平的提升。
关键词：轻烃回收厂、冷却系统、余热利用、工艺优化
前言
现如今开采的天然气中蕴含有大量的C2以及C2以上的物质，都是非常常见的轻烃组成成分，也是制作乙烯的优质原材料。伴随着各项技术的引进与发展，我国的天然气处理技术也出现了质的飞跃，有非常多的油气田开采企业都在建设天然气轻烃回收厂，对于天然气中所蕴含的C2以及C2以上的物质进行回收，从而能够生产出乙烷、丙烷、液化石油气等稳定的轻烃产品，能够在很大程度上提升了资源有效利用的程度，并且带动国内经济的市场发展。但是伴随着现阶段我国可持续发展战略需求的提出，节能减排已经不单单是一种口号。在实际轻烃回收厂冷却系统建设的过程中，还需要对其进行优化设计从而能够实现对外输天然气压缩机组的余热回收，进一步实现节能减排的目的。
1 冷却系统运行状况
笔者所研究的轻烃回收厂建厂时间为2017年，每年能够实现100×107立方米的天然气处理量，并且能够对回收的部分进行稳定的轻烃产品的生产，经过计算每年能够实现45×103吨的液烃产品生产目标。但是因为该轻烃回收厂的厂址为西部地区，处于极度缺水的沙漠地带，所以冷却系统使用的是电驱动风冷制冷机组制作冷冻水，能够实现对轻烃回收厂压缩机电机以及变频器等设备提供制冷。通过计算可以得知，风冷系统每年的耗电量可以达到2124.3×103kWh，并且在2018年该轻烃回收厂需要进行扩建，从而能够对天然气中所蕴含的C2成分进行回收作业，这样就能够极大提升乙醇的产量，并且通过乙醇裂解进行乙烯工程原材料的建设。在扩建项目设计完毕之后，预计现阶段正在使用的天然气增压后的温度可以达到110度，需要将其冷却到40到45度区间内才能够进行外输作业，因为增压机组冷区系统使用的是电驱动，所以会产生大量的电能消耗，能够通过优化设计的应用来对余热进行回收从而能够实现节约能耗的作用。
2 优化设计思路
2.1 供需平衡分析
在实际的生产过程中天然气经过换热器的经文作用所产生的余热给外输增加爱装置冷却工艺的优化提供了非常大的可能性，想要对热能实现充分的利用，那么就需要考虑到冷却系统符合供需平衡，并且以此为基础进行相对应的工艺优化设计。
当时间处于夏季时，那么在该轻烃生产厂中换热器所产生的余热负荷基本上可以满足冷却系统所使用的冷负荷，并且因为室温较高的原因，所产生的余热负荷甚至还能够满足员工宿舍生活热水的加热需求。通过笔者的计算，该厂区的冷却系统所需要的冷负荷为15152.4kW，而员工宿舍热水加热所需要的热负荷为485kW，那么可以得到冷热负荷总计的指数为15637.4kW，而通过计算换热器能够产生的余热符合总数为20560kW，那么换热器所产生的余热负荷能够完全满足以上两项冷热负荷的综合。针对此种情况，当时间处于夏季时，就可以通过热水型溴化锂机组对换热器所产生的余热负荷进行加工，之作成为冷冻水，从而能够无诶冷却系统提供原料，并且还能够通过直接的利用为员工宿舍的热水加热提供热能。
当时间处于冬季时，整体的室温较低，那么换热器所产生的余热负荷并不能够充分的满足冷却系统所产生的冷负荷需求，针对此种情况，可以将换热器所产生的余热负荷利用在生产厂去建筑供热、员工宿舍楼热水以及除盐水装置所产生的热负荷要求。
因为处于冬季，那么冷却系统所需要的冷负荷就会出现大幅度的降低，从原本的15152.4kW降低至4443.6kW,但是不能忽略的是换热器也同样在低温的影响下所产生的余热热负荷大大降低，从原本的20560kW降低至4372kW，所以在冬季的情况下，换热器所产生的余热负荷显然已经不能够满足冷却系统运行所需要的冷负荷。那么可以将换热器所产生的余热负荷应用在厂区生活的正常运行中来，例如冬季需要进行厂房以及宿舍的供暖，供暖所产生的热负荷为3468kW，还可以进行员工宿舍热水的应用，两栋员工宿舍楼生活热水所产生的负荷为640.330kW。除此之外，在该轻烃回收厂中还有着一套除盐水的设置，为了能够进一步保障该系统的效率，需要将产生的热负荷控制在140kW。由此可见，当时间处于冬季时，换热器所产生的余热热负荷可以满足厂区建筑的供暖、生活热水加热以及一套除盐水设置所产生的热负荷。
3 优化设计方案
3.1 制冷工艺方案设计
根据现阶段的换热器产生余热符合的具体状况，当时间处于夏季时需要对换热器的余热进行充分的利用，，能够满足制冷系统以及员工宿舍的热水供应，从而产生较大的经济效益，可以通过热水型溴化锂制冷机组的应用进行制冷作业，所生产出的冷冻水能够为冷却系统的运行提供冷却原材料。在余热回收系统的设计过程中热水的制作生产流程将会采用闭式循环系统，并且能够通过外输气管的应用将热能从换热器传递到系统中来，并且循环的动力是由热水循环泵所提供，制冷工艺所使用的是两台8000kW的热水型溴化锂制冷机组，总需要的电能负荷为16000kW。当在夏季运行时，冷冻水将会经过余热回收冷冻装置，将冷冻水的温度降低至30度，然后将其运输到各个冷区装置中，改时间温度为35度。在冬季运行时，因为外部环境处于温度较低的状态下，将会使用冷气冷区及来对冷区系统进行供冷作业，同样能够将冷却水冷却到60度，然后将冷冻水送到各个冷却部位中，该时温度为35度。通过冷冻水循环泵的应用可以为冷冻水在系统中的循环提供足够的动力，并且将采用低位囊式定压管的应用进行定压作业，而补水系统则是通过除盐水装置以及补水装置的应用来实现的。
3.2 余热供暖工艺方案设计
当时间处于冬季是，余热回收将会重复的使用制冷工艺相同的闭式循环系统设计，换热器所产生的热气将会通过外输气管进入到系统中来，并且使用热水循环泵作为热水循环的动力，能够将热水的温度维持在85度。除此之外，还需要进行二级供暖换热器的应用，能够为公寓以及新扩建的与员工寓进行热水的采暖工作，将热水温度维持在80度，二级系统同样采用的是闭式循环设计，循环动力依旧是依靠热水循环泵所产生，将换热站设置在轻烃回收厂内，所产生的热水将会通过热力管道的应用将其输送到各个建筑单位中。
4 轻烃回收厂冷却系统余热利用及工艺优化所带来的经济效益
通过笔者的计算，余热回收系统方案需要一次性投入超过2000万元，但是一旦系统运行超过十年，那么将会节省超过5000万元。能够为轻烃回收厂创造巨大的经济效益，并且减少资源的浪费。
结束语
通过上文的论述可以得知，良好的余热利用工艺优化不仅仅可以提升余热的利用效率，还能够为轻烃回收厂创造经济效益，充分的发挥余热利用所产生的连理。在笔者所研究轻烃回收厂的时间正处于夏季，余热回收利用方案可以为其提供超过20000kW的热负荷，而冬季则是可以提供超过4000kW的热负荷，虽然冬夏两季所能够使用的热负荷差距较大，但是可以根据工厂的实际情况进行最优化的利用。
参考文献:
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