КОМБИНИРОВАННАЯ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к нефтеперерабатывающей промышленности.
Наиболее глубокая переработка нефти может быть достигнута путем коксования гудрона. В этом процессе в зависимости от свойств сырья получается 25-32% кокса, который не всегда пользуется спросом по приемлемой для нефтеперерабатывающих заводов цене.
Аналогом полезной модели является установка замедленного коксования [1].
Основной целью полезной модели является обеспечение рационального использования кокса, получаемого при замедленном коксовании нефтяного сырья и снижение расхода топлива на генерацию электроэнергии.
Поставленная цель достигается путем создания комплексной энерготехнологической установки, на которой одновременно производится коксование гудрона и генерация электроэнергии с существенно меньшими энергозатратами, чем на отдельных установках.
В отличие от прототипа установка замедленного коксования дополнена паротурбинной установкой. При этом экономия энергозатрат (топлива) осуществляется путем установки подогревателя питательной воды, работающего на отходящих дымовых газах трубчатой печи. Этот аппарат является общим для обеих рассматриваемых установок. Кокс из коксовых камер подают в паровой котел пневмотранспортом, что приводит к снижению затрат на транспорт и перегрузку топлива. В зависимости от соотношения цен на электроэнергию и кокс на рынке можно вырабатывать соответственное количество товарного кокса и электроэнергии.
На рисунке представлена принципиальная технологическая схема комбинированной установки, которая содержит секцию замедленного коксования, состоящую из ректификационной колонны 1, трубчатой печи 2, подогревателя питательной воды 3, коксовых камер 4, рекуперативного теплообменника 11, и
паротурбинную установку (паротурбинный энергоблок), состоящую из парового котла 5, паровой турбины 6, электрогенератора 7, конденсатора 8, сетевых подогревателей 9, питательного насоса 10.
Энерготехнологическая установка работает следующим образом. Сырье (гудрон), после рекуперативного нагрева потоком тяжелого газойля в теплообменнике 11 подается в нижнюю часть ректификационной колонны 1, где оно смешивается с газообразными продуктами коксования. Часть паров конденсируется и образуется вторичное сырье. В качестве боковых погонов колонны отводятся различные фракции продуктов коксования (вспомогательное оборудование разделения на схеме не показано). Вторичное сырье в печи 2 нагревается до 480-510°С и поступает в одну из коксовых камер 4, где постепенно образуется коксовый слой, а продукты коксования после закалки тяжелым газойлем направляются в колонну 1. В это время из другой коксовой камеры выгружается кокс и подается в качестве топлива в паровой котел 5 для выработки пара, а питательная вода поступает в подогреватель питательной воды 3, где нагревается до температуры насыщения, а при некоторых режимах и частично испаряется. Благодаря этому снижается расход топлива. Нагретая питательная вода (или пароводяная эмульсия) подается в паровой котел 5. Перегретый пар поступает в паровую турбину 6, служащую приводом электрогенератора 7. Турбина имеет теплофикационные отборы пара для подогрева сетевой воды. Отработанный пар конденсируется в конденсаторе 8 и питательным насосом 10 подается в подогреватель 3, работающий на отходящих дымовых газах трубчатой печи 2. Таким образом, значительная часть теплоты передается энергоблоку в секции замедленного коксования. Такое решение позволяет частично или полностью отказаться от системы регенеративного подогрева питательной воды, что существенно упрощает и удешевляет паротурбинную установку. Сетевая вода нагревается в сетевых подогревателях 9.
В результате интегрирования установки замедленного коксования и паротурбинного энергоблока повышается коэффициент полезного использования топлива. Это достигается тем, что в подогревателе питательной воды 3, полезно
используется теплота отходящих из трубчатой печи 2 дымовых газов. Вследствие этого снижается расход топлива на паротурбинный энергоблок. Кроме того, кокс подается пневмотранспортом прямо в паровой котел, что сокращает расходы на перегрузку и транспортировку топлива.
Разрабатывается проект коксовой установки мощностью 1 млн. т/год по гудрону. При получении кокса в количестве 250-300 тыс.тонн в год электрическая мощность ПТУ составит 100-140 МВт (на конденсационном режиме). КПД-нетто такой ПТУ на докритические параметры пара в составе комбинированной установки равен 39-42%, удельный расход топлива в=295-315 г УТ/кВт.час, т.е. на 3,0-4,5% ниже, чем на отдельно работающей ПТУ.
По описанному техническому решению комбинированная энерготехнологическая установка мощностью 1 млн.т/год по сырью (гудрону) при выходе кокса 25% [1, 2], имеет мощность по коксу 253000 т/год. Состав кокса, %: углерод - 91; водород - 4; сера - 1,5; зола - 0,5; влага - 3,0 [1, 3, 4]. Низшая теплота сгорания этого топлива - 8376 ккал/кг (35069 КДж/кг).
Таким образом, при 8000 рабочих часов в год расход условного топлива в час на котел равен 37800 кг УТ/час. Это дает возможность установить теплофикационный энергоблок с паровой турбиной типа Т-120, электрической мощностью 120 МВт и тепловой мощностью отборов пара - 830 ГДж/час. По цене кокса - 10 долл. США/т и цене электроэнергии - 0,258 долл. США/кВт. час дополнение установки замедленного коксования энергоблоком дает прирост чистой прибыли около 7 млн. долл. США на год.
Для того, чтобы выработка электроэнергии жестко не зависела от количества кокса, дополнительным топливом для парового котла может служить мазут или природный газ, а также газы коксования.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. - М.: Техника, 2001. - 384 с.
2. Переработка углеводородов, 2003, №2
3. Справочник нефтепереработчика / Под ред. Г.А.Ластовкина. - Л.: Химия, 1986. - 648 с.
4. Рудин М.Г., Драбкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика. - Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1980. - 328 с.
5. Теплоэнергетика, 2001, №11.