Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності
Розглянуто джерела надходження і параметри технологічної та енергетичної пари, вторинних енергетичних ресурсів, можливі напрями їх використання для заміщення теплопостачання від ТЕЦ і котельних. Виділено фактори, що впливають на споживання пари в процесах нафтопереробки, заходи, що дозволять знизити...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут загальної енергетики НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3096 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності / О.Є. Маляренко, Л.О. Кєсова // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 16. — С. 68-74. — Бібліогр.: 19 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860202084452794368 |
|---|---|
| author | Маляренко, О.Є. Кєсова, Л.О. |
| author_facet | Маляренко, О.Є. Кєсова, Л.О. |
| citation_txt | Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності / О.Є. Маляренко, Л.О. Кєсова // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 16. — С. 68-74. — Бібліогр.: 19 назв. — укp. |
| collection | DSpace DC |
| description | Розглянуто джерела надходження і параметри технологічної та енергетичної пари, вторинних енергетичних ресурсів, можливі напрями їх використання для заміщення теплопостачання від ТЕЦ і котельних. Виділено фактори, що впливають на споживання пари в процесах нафтопереробки, заходи, що дозволять знизити споживання теплоенергії в нафтопереробній промисловості, шляхи додаткового виробництва електроенергії при зниженні теплової потужності промислової ТЕЦ
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:10:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
68 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
ПРОГРЕСИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ
НАФТОПЕРЕРОБНИХ ПІДПРИЄМСТВ І ОЦІНКА ЇХ
ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ
УДК 620.91: 665.6
О.Є. МАЛЯРЕНКО, канд. техн. наук (Інститут загальної енергетики НАН України, Київ),
Л.О. КЄСОВА, доктор техн. наук (Національний Технічний Університет України "Київський
політехнічний інститут")
Розглянуто джерела надходження і параметри технологічної та енергетичної пари, вторинних енергетичних ресурсів,
можливі напрями їх використання для заміщення теплопостачання від ТЕЦ і котельних. Виділено заходи, що дозволять
знизити споживання теплоенергії в нафтопереробній промисловості, шляхи додаткового виробництва електроенергії
при зниженні теплової потужності промислової ТЕЦ.
Нафтопереробні підприємства є значними спо-
живачами пари різних параметрів. За споживанням
теплоенергії, в 1990 р. нафтопереробна промисло-
вість посідала третє місце в промисловому секторі
економіки України, в 2004 р. – сьоме (табл. 1) [1].
Системи теплопостачання промислових під-
приємств використовують два типи теплоносіїв:
для технологічних потреб – пару, для санітарно-
технічних – воду (опалення, гаряче водопостачан-
ня). Режими теплоспоживання сучасних промис-
лових підприємств протягом доби та року є неод-
наковими, тому їх розподіляють на три групи:
– перша: а) число годин використання мак-
симуму теплового навантаження становить
n = 4000…4700 год/рік; б) відношення середньо-
добового навантаження до максимального добо-
вого за рік відповідає K = 0,57…0,68;
– друга: а) n = 5000…6000 год/рік; б) K = 0,6…0,76;
– третя: а) n = 6000 год/рік; б) K = 0,76.
До першої групи належать легка промисловість
і машинобудування, де переважають процеси з
низькою теплоємністю та санітарно-технічне спо-
живання теплоти; до другої – хімічна галузь та га-
лузі, які відзначаються значною теплоємністю; до
третьої – нафтопереробна промисловість і галузі з
рівномірним річним графіком теплоспоживання,
де технологічне навантаження перевищує 90% [2].
Теплопостачання нафтопереробних заводів
(НПЗ) здійснюється централізовано від ТЕЦ або
промислових котелень (табл. 2), незначна частка
пари виробляється в утилізаційних установках.
Як видно з таблиці 2, майже 99% спожитої теп-
лоенергії використовується на виробниче спожи-
вання, решта – на комунально-побутове. З аналі-
Роки Хімічна та
нафтохімічна
Машино-
будівна
Нафто-
переробна
Харчова Целюлозно-
паперова
Вугільна Легка Чорна ме-
талургія
Кольорова
металургія
Будівельних
матеріалів
1990 20,2 15,5 12,4 10,0 9,0 7,6 7,2 6,3 5,9 5,9
2004 22,7 9,3 4,7 21,3 2,0 13,4 3,8 14,5 5,7 2,6
Таблиця 1. Структура споживання теплоенергії на технологічні потреби
в галузях промисловості, %
Споживання теплоенергії, тис. Гкал /тис. ГДж 2000 р. 2001 р. 2002 р. 2003 р. 2004 р.
Споживання теплоенергії
– всього
2554,6
10703,8
3029,4
12693,2
3526,9
14777,7
3686,6
15446,8
3607,1
15113,7
– виробниче споживання
2549,1
10680,7
3026,1
12679,3
3521,5
14755,1
3683,8
15435,1
3599,1
15080,2
– комунально-побутове споживання
5,5
23
3,3
13,8
5,4
22,6
2,7
11,3
8,0
33,5
Джерела надходження теплоенергії
– від власних ТЕЦ
1509,1
6323,1
1643,2
6885,0
1787,8
7490,9
1921,2
8049,8
1796,5
7527,3
– від власних котельних установок
275,1
1152,7
347,3
1455,2
373,0
1562,9
335,0
1403,6
322,6
1351,7
– від утилізаційних установок
239,4
1003,1
554,0
2321,3
745,3
3122,8
789,8
3309,3
766,9
3213,3
– % від загального споживання 9,4 18,3 21,1 21,4 21,3
– від сторонніх підприємств
і організацій
2352,2
9855,7
1301,5
5453,3
1079,7
4523,9
878,3
3680,1
938,4
3932,0
– % від загального споживання 92 43 30,6 23,8 26
Таблиця 2. Споживання і джерела надходження теплоенергії на НПЗ [1]
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007 69
зу джерел надходження теплоенергії на НПЗ за
період 2000-2004 рр. видно:
– позитивну тенденцію зниження відсотку
надходження теплоенергії від сторонніх підпри-
ємств і організацій з 92% до 23,8-26%;
– збільшення частки теплоенергії власного ви-
робництва, що зумовлює незалежність підпри-
ємств у постачанні енергоносіїв;
– збільшення з 9,4 до 21,4% (у 2,3 разу) вироб-
ництва теплоенергії шляхом використання вто-
ринних енергоресурсів у теплоутилізаційних ус-
тановках.
На зарубіжних НПЗ відсоток виробництва
теплоенергії за рахунок використання теплових
вторинних енергоресурсів (ВЕР) становить 70%
[3]. Можливості використання ВЕР необхідно
враховувати при вирішенні задачі раціонального
теплопостачання промислових підприємств, ос-
кільки економічність ТЕЦ значно впливає на
ефективність роботи всього заводу.
Споживання технологічної пари на НПЗ. У
більшості технологічних процесів нафтоперероб-
ки водяна пара застосовується як енергетичний
агент для підтримки потрібної температури в ре-
акційних та масообмінних апаратах, підігріву
нафтопродуктів, проведення технологічних про-
цесів (здебільшого в процесах фракціонування та
відпарювання продуктів) та як компонент сиро-
вини (парова конверсія вуглеводнів) і розріджу-
вач (термічний піроліз). Залежно від характеру
технологічного процесу і температурного режиму
застосовується пара тиском 0,3-3,0 МПа за темпе-
ратури від стану насиченості до 400оС.
Питомі витрати пари в основних технологіч-
них процесах нафтопереробки наведено в табл. 3,
з якої видно, що найбільш теплоємними процеса-
ми є каталітичний риформінг, каталітичний кре-
кінг, деасфальтизація гудронів, гідроочищення
олив, виробництво бітуму, газофракціонування
[3, 4]. Зниження питомих витрат теплоенергії в
цих процесах можливо досягти двома напрямами:
по-перше, модернізацією та реконструкцією уста-
новок шляхом їх повної або часткової заміни на
більш сучасні та менш енерговитратні установки;
по-друге, зниженням втрат тепла завдяки виходу
обладнання на номінальний режим роботи.
Перший напрям потребує значних інвестицій,
але може забезпечити суттєву економію в процесах
шляхом використання пари, яка вироблятиметься
при утилізації теплових ВЕР. Другий напрям може
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
Технологічні процеси,
тип установки (потужність)
Витрати пари,
тис. т / рік
Питомі витрати пари, Мкал/т
(МДж/т)
Первинна переробка
АТ-3 (3 млн. т /рік)
АТ-6 (6 млн. т /рік)
64,7
217,0
12,9 (54,0)
21,7 (90,9)
ЕЛОУ-АВТ (2 млн. т /рік) 486,2 19,6 (82,1)
АВТ-8 (8 млн. т /рік із вторинною
перегонкою за паливною схемою)
2090,2 28,5 (119,4)
Крекінг і деструктивна перегонка
Каталітичний крекінг із каталізатором у зваженому шарі,
Г-43-107 (2 млн. т/рік)
Власне
виробництво пари
119,3-179,0
(499,9-750,0)
Комбіновані установки переробки нафти:
ГК-3 (3 млн. т/рік)
ЛК-6у (6 млн. т/рік)
277,2
277,2
55,4 (232,1)
20,4-40,8 (85,5-170,9)
Каталітичний риформінг з попереднім гідроочищенням сировини:
Л-35-11/300 (300 тис. т/рік)
Л-35-11/600 (600 тис. т/рік)
Л-35-11/1000 (1 млн. т/рік)
Власне
виробництво пари
10,0 (41,9)
17,6 (73,9)
214,8-238,7 (900-1000)
Очищення палив та олив
Гідроочищення дизельних палив:
ЛЧ-24/7-600 (600 тис. т/рік)
Л-24-1500 (1,5 млн. т/рік)
ЛЧ-24-2000 (2 млн. т/рік)
Власне
виробництво пари
36,0 (150,8)
26,9 (112,7)
21,0 (88,0)
Деасфальтизація гудронів: тип 36-4 (500 тис. т/рік) 69,2 814,8 (3414,0)
Гідроочищення олив: тип Г-24 (360 тис. т/рік) 36,25 411,0 (1722,1)
Інші процеси
Виробництво бітуму: тип 19-6 (250 тис. т/рік) 5,5 150,8 (631,8)
Газофракціонування:
ГФУ-1 (400 тис. т/рік)
Г-45 (500 тис. т/рік)
401,75
80,76
600,2 (2514,8)
101,2 (424,0)
Таблиця 3. Витрати пари в основних вітчизняних технологічних установках
70 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007
розглядатись як тимчасовий на найближчі 5-7 ро-
ків. Для вибору напряму зниження споживання
теплоенергії аналізують тепловий чи ексергетич-
ний баланс установки. Так, у [5] представлено ук-
рупнені теплові баланси основних технологічних
процесів нафтопереробки, з яких видно, що в про-
цесах первинної переробки, каталітичного рифор-
мінгу та гідроочищення корисно витрачається 20-
30% тепла, а решту становлять втрати, найбільшою
часткою яких є втрата з охолоджуючим теплоносі-
єм (до 50-60%). Тому вигідніше не охолоджувати
отримані продукти, а підтримувати їх температуру
до рівня, який потрібен для наступного процесу [6].
Аналіз ексергетичного балансу установки пер-
винної переробки нафти ЕЛОУ-АТ-3 дозволив
визначити, що із 100% підведеної енергії корисно
використовується 17,8%, а решту становлять
втрати тепла з димовими газами, відпрацьованою
парою, нагрітими нафтопродуктами, що відхо-
дять у довкілля [7, 8]. На сьогодні цей енергетич-
ний потенціал використовується лише на 52-55%.
На більшості НПЗ України питомі витрати па-
ри перевищують номінальні показники, що
пов'язано з використанням технічно застарілого
обладнання, низьким коефіцієнтом завантажен-
ня технологічного обладнання з переробки сиро-
вини (відносно проектного обсягу переробки),
що впливає на збільшення питомих витрат теп-
лоенергії [1, 7, 8].
Графічно залежність питомих витрат теплоенер-
гії на переробку нафти від обсягів завантаження ви-
робничого обладнання представлено на рис. 1.
Споживання енергетичної пари на НПЗ. На за-
водських ТЕЦ водяна пара використовується для
виробництва електроенергії, а також для паро-
турбінного приводу компресорів та іншого об-
ладнання. В таблиці 4 наведено основних спожи-
вачів енергетичної пари на НПЗ [3].
Вибір типу приводу для компресорів, повітро-
дувок, насосів та інших машин (паровий чи елек-
тричний) визначається залежно від потужності
агрегатів. На агрегатах потужністю 20-30 МВт
корисним є використання парових або газових
турбін для безпосереднього виробництва меха-
нічної енергії та утилізації вихлопу газової турбі-
ни для виробництва пари. При турбінному при-
воді з енергосистеми випадає ланцюг: електроге-
нератор – трансформатор – лінія передач – елек-
тродвигун. За потужності понад 30 МВт ККД
двигуна при газотурбінному приводі зростає
приблизно на 20% при зменшенні капітальних
витрат. Для агрегатів малих потужностей (до
10 МВт) паровий привід стає неекономічним, то-
му його необхідно замінити на електричний.
За наявності споживача пари низького тиску в
більшості випадків найбільш економічним двигу-
ном є парова турбіна з протитиском. За малої та
середньої потужності конденсаційна турбіна пос-
тупається економічністю електродвигуну [4]. У
праці [9] рекомендується застосовувати подвій-
ний привід: конденсаційна турбіна – електродви-
гун. У цьому випадку турбіна працює, коли є над-
лишки пари, а недостатню потужність дає елек-
тродвигун.
Джерела теплопостачання на НПЗ. Тепло-
енергія на українські НПЗ надходить із різних
джерел [10, 11]:
– ВАТ "Укртатнафта" – від міської ТЕЦ;
– ВАТ "Херсоннафтопереробка" – від власної
промислової ТЕЦ із паровими котлами БКЗ-75
(3 шт.) і ТС-35 (2 шт.), та котельну з паровими
котлами ДЕ-25 (4 шт.). Загальна теплова потуж-
Технологічні споживачі водяної пари Призначення водяної пари Тиск насиченої водяної пари, МПа
Прямодіючий поршневий насос без розширення пари силовий агент 0,6-1,0
Насоси з подвійним розширенням силовий агент 1,0-1,2
Парові машини (з приводом до насосів через редуктор) силовий агент 0,6-1,2
Парові турбіни з протитиском або конденсацією силовий агент 1,0-1,2
Пароежекторні насоси забезпечення вакууму 1,0-1,2
Предвключені пароежекторні насоси забезпечення вакууму 1,0-1,2
Пароперегрівачі (нагрів до 300-500
о
С) перегрів пари 0,3-0,6
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
Рис. 1. Функціональна залежність питомих витрат
теплоенергії у 1991-2004 рр. на переробку нафти від
завантаження виробничих потужностей відносно
встановленої у 1990 р. – 59 млн. т.
Таблиця 4. Основні споживачі енергетичної пари на НПЗ
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007 71
ність парових котлів становить 294 Гкал/год. В
енергетичних котлах як паливо використовують-
ся нафтозаводський газ і мазут;
– ВАТ "Лукойл – Одеський НПЗ" – від промис-
лової котельні тепловою потужністю 76,5 Гкал/год
та бойлерної установки – 15 Гкал/год. У котельній
працюють парові котли ДКВР-20-13-250 (3 шт.) та
ДЕ-25-14-250 (2 шт.). Види палива: газ нафтопере-
робки і мазут. За результатами звіту Одеської об-
ласної інспекції з енергозбереження, у 2000 р. ви-
явлено невідповідність показників роботи окре-
мих котлів їх паспортним даним. Так, на котлі
ДЕ-25-14-250 (працює на мазуті) фактична пароп-
родуктивність становила 13,1 т/год, фактичне по-
вернення конденсату – 17 %, температура пари –
205оС, тиск пари на виході з котлоагрегату –
12,8 ата; коефіцієнт надлишку повітря – α = 2,06;
сумарні втрати тепла – 10,64%; фактичний ККД –
89,36% (паспортний – 90,89%), втрати мазуту по
котлоагрегату – 15,3 кг/год. На котлі ДКВР
20-13-250 (працює на мазуті та газі) фактична
температура пари – 220оС, фактичне повернення
конденсату – 17%, тиск пари на виході з котлоаг-
регату – 12,8 ата, коефіцієнт надлишку повітря –
α =1,66; сумарні втрати тепла – 10,92%; фактич-
ний ККД – 89,08% (паспортний – 89,9%), втрати
палива по котлоагрегату – 10,8 кг/год. Інспекцією
рекомендовано провести режимну наладку п'яти
парових котлів, що може дати економію 3225 т у.п.
– ВАТ "Нафтохімік Прикарпаття" – від ТЕЦ
із паровими котлами типу БГ-35/39 (7 шт.) за-
гальною тепловою потужністю 247 Гкал/год. Ви-
користовують як паливо мазут, природний і наф-
тозаводський газ;
– ВАТ "Линос" – від ТЕЦ встановленої тепло-
вої потужності 429 Гкал/год, максимальне наван-
таження теплової потужності 169 Гкал/год. Ви-
користовують як паливо мазут, природний і наф-
тозаводський газ;
– АТ "НПК – Галичина" – від ТЕЦ, встановле-
на теплова потужність якої 122 Гкал/год. Як па-
ливо використовують природний газ, крекінг-газ,
мазут та інші важкі залишки виробництва.
До основних недоліків експлуатації систем па-
ропостачання нафтопереробних підприємств
слід віднести: роботу котлів на понижених проти
номінальних тисках; зниження якості водопідго-
товки завдяки погіршенню її технологічного про-
цесу та якості аналізу проб води; недостатню ува-
гу до питань оптимізації паропостачання та впо-
рядкування графіків споживання теплоти; наяв-
ність значних втрат пари та конденсату; недос-
татнє використання можливостей регенерації
теплоти та пари вторинного скипання.
Виробництво пари та гарячої води шляхом ви-
користання вторинних теплових енергоресурсів.
Для отримання пари різного тиску та гарячої во-
ди на технологічних установках первинної пере-
робки нафти, каталітичного крекінгу, коксуван-
ня та інших процесів переробки нафти широко
використовуються вторинні теплові енергетичні
ресурси. Для цього встановлюють котли-утилі-
затори та теплообмінні апарати. Додаткове ви-
робництво пари і тепла враховується в загально-
му балансі заводу, що вимагає зниження тепло-
вої потужності ТЕЦ. При розгляді варіантів теп-
лопостачання при використанні вторинних енер-
горесурсів необхідно враховувати кількість і па-
раметри пари, що може бути вироблена. Макси-
мально можливу кількість пари потрібно вироб-
ляти в утилізаційних установках після вичер-
пання всіх можливостей регенерації тепла безпо-
середньо на технологічних установках. У табл. 5
наведено технологічні установки, на яких забез-
печено виробництво пари та гарячої води шля-
хом утилізації вторинних теплових енергетич-
них ресурсів – високопотенційного скидного
тепла.
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
Установки і процеси
Пара тиском
1,0-1,2 МПа
Пара тиском
0,3 МПа
Гаряча вода
t = 130-150
о
С
Конденсат
т
год
тис. т
рік
т
год
тис. т
рік
ГДж
год
тис. ГДж
рік
т
год
тис. т
рік
Електрознесолення (ЕЛОУ) – – 1,9 14,1 – – 21,3 161,9
Первинна переробка (АТ-3) 9,23 72 0,025 0,195 5,54 43,16 – –
Первинна переробка (АТ-6) – – – – 190,23 1666,4 – –
Первинна переробка (АВТ-6) 30,4 237 0,24 1,87 154,61 1206,7 2,8 22,1
Каталітичний риформінг при 2 МПа (тип 35-6) 19 138,4 4,1 30,2 – – 51,8 378
Газофракціонування (ГФУ) – – 5,45 41,2 – – 44,3 332,2
Деасфальтизація та селективне очищення
гудрону (Г-36-37)
6,52 50,1 0,52 3,9 – – 4,86 36,2
Таблиця 5. Виробництво пари та гарячої води на технологічних установках шляхом утилізації
вторинних теплових енергоресурсів [3]
72 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007
На нафтопереробних заводах тепло відхідних
газів використовують для виробництва пари се-
редніх параметрів у котлі-утилізаторі. Перспек-
тивним напрямом ефективного використання па-
лива є комбінування ГТУ і технологічних печей.
Прогресивні технології в системах теплопос-
тачання нафтопереробних підприємств і оцінка
їх енергоефективності. Економія енергоресурсів і
виробництво пари та гарячої води шляхом утилі-
зації енергії ВЕР приведе до зниження рівнів
споживання теплоенергії від ТЕЦ та котельних
на 25-30%, наслідком чого стане неможливість
виробляти проектну електричну потужність. Це
знизить надійність електропостачання заводу, ос-
кільки потреба в електричній енергії при поглиб-
ленні переробки нафти зростає. Крім того, витра-
ти палива на одиницю виробленої електроенергії
та теплоенергії на вітчизняних НПЗ значно пере-
вищують аналогічні показники у розвинених
країнах світу [12].
Серед різноманітних способів виробництва
електричної та теплової енергії все більшого по-
ширення набувають децентралізовані когенера-
ційні установки – міні-ТЕЦ і блок-ТЕЦ. Вони не
потребують значних інвестицій, мають невеликі
терміни введення в дію та окупності, зменшують
техногенне навантаження на довкілля і є гарантією
від аварійних відключень, які неминучі через
зношеність енергоустаткування в системах цен-
тралізованого енергопостачання. Впровадження
принципу когенерації шляхом комбінування па-
рових та водогрійних котлів і котлів-утилізаторів
(КУ) з паротурбінними, газотурбінними або га-
зопоршневими установками забезпечує сумісне
виробництво теплової і електричної енергії з ви-
соким ККД та низькими витратами палива на
одиницю енергетичної продукції завдяки послі-
довному використанню термодинамічного потен-
ціалу робочого тіла [12-14].
Існують різні способи створення малих про-
мислових ТЕЦ на базі парових котелень. Най-
більш простим з них є встановлення парових тур-
бін з протитиском потужністю 0,5-3,0 МВт в існу-
ючих будівлях або прибудова поблизу котельні.
Цей процес можливий майже в будь-якій котель-
ні, тим паче, що в даний час виготовляються тур-
біни з протитиском на низький початковий тиск
пари 1,3 МПа з витратами 10 т пари/год і вище.
Виробництво електроенергії на таких міні-ТЕЦ
повинно здійснюватися в парових котельних – на
турбінах з протитиском, в водогрійних котельних
– на газових турбінах або дизель-генераторах з
повним використанням тепла відпрацьованих га-
зів у топках котлів або винесених поверхнях наг-
ріву. Питомі витрати палива на міні-ТЕЦ вдвічі
нижчі, ніж на крупних ТЕС, знижуються і вики-
ди шкідливих речовин в атмосферу.
Для агрегатів із тепловою потужністю 10-20
МВт для приводу електрогенератора краще вико-
ристовувати газопоршневий двигун, що працює
за утилізаційною схемою. Перевагою цього цик-
лу є відсутність паливного компресору, тому що
робочий тиск газопоршневого двигуна становить
0,05-0,5 МПа, тоді як у ГТД – 2-2,5 МПа.
За теплових потужностей понад 20-30 МВт
кращим є привід електрогенератора від ГТУ [13].
Міні-ТЕЦ з газотурбінними установками (ГТУ)
дозволяють використовувати парові котли з будь-
яким паливом, при цьому котел може постійно
працювати з номінальною потужністю і виробля-
ти електроенергію за місцем її споживання, що мі-
німізує втрати в лініях електропередач [13-14].
Для утилізації теплових потоків відхідних га-
зів за водонагрівальними і енергетичними котла-
ми заводських котелень замість традиційних по-
вітро- або водонагрівачів можуть бути впровад-
жені сучасні теплоутилізатори на основі тепло-
вих труб, що виробляються науково-виробничим
підприємством "Рикс" (м. Київ). Найбільш ефек-
тивно теплоутилізатори зарекомендували себе в
діапазоні температур 100-350°С. Вони сприяють
підвищенню енергоефективності устаткування
на 5-10%, знижують кількість шкідливих викидів
і теплове забруднення довкілля, є малогабарит-
ними. Для промислових котелень забезпечується
повернення і використання 30-60% теплової
енергії, що розсіюється в довкілля.
На Одеському НПЗ (фірма "Лукойл") перед-
бачалося до 2005 року для модернізації енерго-
постачання заводу добудувати заводську котель-
ню газотурбінною установкою. Таке впроваджен-
ня, за оцінкою енергетичної служби "Лукойлу",
дозволило б заощадити 12 тис. т у.п. на виробниц-
тво енергоносіїв порівняно з роздільним вироб-
ництвом теплової енергії в котельні та купівлі
електроенергії з міських електромереж (проект
поки що не здійснився).
Таким чином, модернізація котельних і про-
мислових ТЕЦ дозволить вирішити такі важливі
задачі:
– підвищення надійності електропостачання
промислових підприємств та відпуску тепла;
– зниження витрат на отримання електроенергії;
– підвищення прибутковості виробленої про-
дукції;
– зниження рівнів шкідливих викидів у довкілля.
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007 73
При зниженні теплових відборів від ТЕЦ для за-
безпечення потрібного обсягу електроспоживання
на підприємствах необхідно забезпечити власне ви-
робництво електроенергії: впроваджувати утиліза-
ційні установки, що дозволяють виробляти додат-
кову електроенергію, наприклад, шляхом надбудо-
ви печей та реакторів технологічних установок ГТУ
та КУ для більш повного використання енергетич-
ного потенціалу відхідних газів. Ще одним із варі-
антів додаткового виробництва електроенергії є
впровадження на газорозподільних пунктах заводів
(ГРП) турбодетандерів (ВЕР надлишкового тис-
ку). Такі схеми доцільні на НПЗ, які купляють при-
родний газ (Лисичанський, Надвірнянський).
Фірмою Shell було розроблено схему енерго-
технологічного комбінування, що включає ГТУ,
яку встановлено паралельно або послідовно до іс-
нуючої трубчастої печі нагрівання нафти, яка
дозволяє використати теплоту скидних газів ГТУ
в печі [15]. Паралельне включення вважається
переважним, оскільки воно дозволяє збільшити
надлишкову потужність системи. Частіше за все
теплоутилізаційний апарат розраховують на на-
вантаження, яке дорівнює 50 або 100% від проект-
ного навантаження трубчастої печі.
Для типового НПЗ (потужність з переробки
нафти – 20700 м3/добу) трубчаста піч (АТ) має
теплову потужність 95 МВт. НПЗ такої потуж-
ності споживає в годину майже 45 МВт електро-
енергії, 190 т пари, 450 МВт теплоенергії палива.
Коефіцієнт використання календарного часу –
95%. Приймають, що ТЕЦ заводу працює на при-
родному газі, ціна 1 м3 якого становить 0,124 євро.
Парові котли мають ККД 90%, електроенергія
виробляється у комбінованому циклі з ККД 54%.
Ціна 1 МВт·год електроенергії – 35 євро. Трубчас-
та піч НПЗ споживає в годину сумарно 450 МВт
теплової енергії важкого котельного палива
вартістю 120 євро/т та має ККД 85%. Ціни пари:
10 МПа – 12,68 євро/т, 3,4 МПа – 10,85 євро/т,
0,4 МПа – 8,03 євро/т. Якщо 50% теплового на-
вантаження трубчастої печі передати на рекупе-
раційний парогенератор, що підключений пара-
лельно до неї, то він повинен працювати у блоці
з газовою турбіною потужністю Nе=70 МВт.
Апарат вироблятиме 57 т/год пари під тиском
Р = 3,4 МПа та 17 т/год пари під Р = 0,4 МПа. Річ-
на економія енергоресурсів від його роботи сяга-
тиме 7,4 млн. євро. Капітальні вкладення в енер-
гоблок становлять 37,7 млн. євро, окупність про-
екту – 5,1 років [15]. При цьому зменшуються ви-
киди газів, що зумовлено як загальною економі-
єю енергоресурсів, так і частковою заміною важ-
кого котельного палива природним газом.
Такий проект впроваджено в 1991 році на
НПЗ S/F Dansk Shell у м. Фредерісте (Данія),
але в ньому теплота, яка не використовується для
підігріву нафти, витрачається на теплопостачан-
ня житлового району. В Україні когенераційну
схему для печей установки первинної переробки
нафти ЕЛОУ-АВТ-8 Лисичанського НПЗ було
запропоновано українськими вченими А.В. Сте-
пановим та М.І. Сульжиком [16].
Ефективним напрямом енерготехнологічного
комбінування є рекуперація потенційної енергії
відхідних газів для вироблення електроенергії в
газовій турбіні. Проект утилізації для установки
каталітичного крекінгу типу Г-43-107 (Лисичан-
ський НПЗ), що переробляє 2,0 млн. т/рік ваку-
умного газойлю та споживає 198 млн. кВт·год/рік
електроенергії, розроблено в Термодинамічному
центрі Мінпаливоенерго України [17]. Утиліза-
ційний агрегат може забезпечити додаткове ви-
робництво електроенергії на рівні 70 млн.
кВт·год/рік, що дозволить заощадити до 35% від
електроенергії спожитої установкою.
Важливим напрямом додаткового виробництва
електроенергії для нафтопереробної промисловос-
ті є використання низькопотенційного тепла. Од-
ним із напрямів такої утилізації є будівництво
електростанцій (ЕС) на низькокиплячих робочих
тілах (НРТ): фреонах, ізобутані, пентані тощо, ос-
кільки ці НРТ є продуктами даного виробництва.
Подібні ЕС працюють у 17-ти країнах світу (Япо-
нії, Філіппінах, США, Германії, Австрії, Китаї, Но-
вій Зеландії та ін.). У 2004 р. сумарна встановлена
потужність ЕС на НРТ становила понад 750 МВт
при загальній кількості станцій більше ніж 50.
Одинична потужність енергоблоків знаходиться в
діапазоні 0,2-6,5 МВт. Найбільшу потужність –
125 МВт має ГеоЕС з НРТ на Філіппінах.
Дуже актуальним напрямом розвитку ЕС з
НРТ є використання скидного тепла промисло-
вих виробництв [18]. До речі, вихід низькотемпе-
ратурних ВЕР у нафтопереробній промисловості
України нами оцінюється у 2880 тис. ГДж/ рік,
що теоретично становить 19-27% від теплоспо-
живання шістьма нафтопереробними заводами за
рік, але низька температура не дозволяє повністю
їх використовувати.
Іншим варіантом додаткового виробництва
електроенергії на НПЗ є утилізація низькопотен-
ційного тепла продуктових потоків, що відводять
із ректифікаційної колони. Так, у патенті [19] зап-
ропоновано тепло продуктового потоку з темпе-
ратурою до 120оС (наприклад, пародистилятної
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
74 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №16/2007
фракції бензину) використовувати для нагріван-
ня проміжного теплоносія (фреону, пентану та
ін.), який має низьку температуру кипіння (для
пентану tкип = 36,074 оС при 0,1 МПа), а пари його
використовувати для приводу ГТУ потужністю 1
МВт. За нашою оцінкою, економія електроенергії
від заводської електромережі становитиме 8760
МВт·год/рік, або 36% від спожитої.
На українських НПЗ, в енергогосподарствах
яких експлуатуються парові котли, можливо до-
даткове виробництво електроенергії за умови за-
міни редукційних або редукційно-охолоджуваль-
них установок на парові турбіни з протитиском
потужністю 0,5-3 МВт.
Важливим напрямом економії теплоенергії є
впровадження в системі рекуперації тепла сучас-
них теплообмінних апаратів, які дозволяють най-
більш повно використовувати тепло нагрітих пото-
ків. Найвідомішими у світі виробниками теплооб-
мінної апаратури для нафтопереробної, нафтохі-
мічної та хімічної галузі є апарати фірми Alfa Laval,
Покінокс, SWEP, а також термосифони і теплові
труби. Теплоутилізатори на теплових трубах мож-
ливо застосовувати для утилізації хвостових пото-
ків відхідних газів котельних і промислових ТЕЦ.
Значні втрати пари на НПЗ спостерігаються в
конденсатовідвідниках. Важливим чинником для
задовільної роботи конденсатовідвідників є пра-
вильний вибір його типу та розміру. Сучасні тер-
модинамічні конденсатовідвідники випускають з
величиною пролітної пари не більше 1% від за-
гального пропуску конденсату. Заміщення ними
застарілих конденсаційних горщиків дало б еко-
номію до 167 600 МДж /рік на кожен прилад [4].
Таким чином, теплопостачання нафтоперероб-
них підприємств має забезпечуватися шляхом
створення енерготехнологічних комплексів. При
виборі напряму реконструкції технологічного об-
ладнання вітчизняних нафтопереробних заводів
необхідно розглядати комплексно енергогенеру-
ючі та енергоспоживаючі установки. Це особливо
важливо при обґрунтуванні схеми утилізації вто-
ринних енергоресурсів, тому що зниження відбо-
ру тепла від ТЕЦ негативно позначається на тех-
ніко-економічних показниках теплоелектроцен-
тралі.
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИРОБНИЦТВА І ВИКОРИСТАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ РЕСУРСІВ
1. Форми статистичної звітності 11-МТП за 1990–2004 рр.
2. Цветков В.В. Организация пароснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергия, 1980. – 208 с.
3. Багиров И.Т., Кардаш И.М. Снижение энергозатрат на нефтеперерабатывающих заводах . – М.: Химия, 1972. – 143 с.
4. Степанов А.В., Сульжик Н.И., Горюнов В.С. Рациональное использование сырьевых и энергетических ресурсов при
переработке углеводородов. – К.: Техника, 1989. – 160 с.
5. Справочно-информационный материал по выходу ВЭР в энергоёмких отраслях промышленности // ГР № 81094138,
арх. № 5Н12Э20. – Л.: ГНИИП, ВНИПИЭнергопром. – 1981. – С.107–134.
6. Пути ресурсосбережения: нефтеперерабатывающая промышленность // ЕСТА. – 2002. – № 12(36). – С.42–44.
7. Маляренко Е.Е. Методы энергетической эффективности для определения потенциала энергосбережения и прогнозирования
энергопотребления в нефтепереработке. Диссертация на соискание степени кандидата технических наук – К., 2005. – 225 с.
8. Маляренко О.Є. Методи оцінювання енергетичної ефективності для визначення потенціалу енергозбереження та
прогнозування енергоспоживання в процесах нафтопереробки. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук. – К., 2005. – 20 с.
9. Гвидсп Т.С. Экономия на НПЗ в 80-х годах // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. – 1982. – №5. – С. 137–140.
10. Форми статистичної звітності 6-ТП за 2000–2001 рр.
11. Форми статистичної звітності 1-ТЕП за 2000–2001 рр.
12. Чепурний М.М., Ткаченко С.Й., Чужинський В.В., Медведєва А.В. Газопарові установки на базі промислових котелень //
Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2005. – №3. – С. 39–42.
13. Соболь И.Д. ТЭЦ малой мощности на базе котельных предприятий. – К.: Майстерня, 1996. – 56 с.
14. Булат А.Ф., Чемерис И.Ф., Перепелица В.Г., Подтуркин Д.Т. Когенерационные технологии – прогрессивный путь
решения проблем энергопотребления в промышленных регионах Украины // ЭСТА. – 2002. – №2. – С. 44–46.
15. Сендженс Дж., Гоудаппел Э. Прямая рекуперация тепла на установках с когенерацией позволяет уменьшить
энергозатраты и газовые выбросы // Нефтегазовые технологии. – 2005. – №1. – С. 70–71.
16. Сульжик Н.И., Степанов А.В. Ресурсосбережение в нефтехимических производствах. – К.: Нора-принт, 2000. – 340 с.
17. Дрегуляс Э.К., Ставцев А.Ф. Энергоагрегат для утилизации тепловой энергии дымовых газов из регенератора
установок каталитического крекинга с целью получения электрической энергии // Збірник доповідей Х Ювілейної
Міжнародної конференції "Ресурсоенергозбереження у ринкових відносинах". – К., 2003. – С. 53–56.
18. Сапожников М.Б., Тимошенко Н.И. Электрические станции на низкокипящих рабочих телах // Теплоэнергетика. –
2005. – №3. – С. 73–77.
19. Патент РФ №2081146 Рабочее вещество для турбогенератора-утилизатора тепла. Термодинамический центр
Госкомнефтегаза Украины. Заявка №94018328. Зарегистр. 10.06.97.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-3096 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-8965 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:10:47Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут загальної енергетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Маляренко, О.Є. Кєсова, Л.О. 2009-06-22T16:20:17Z 2009-06-22T16:20:17Z 2007 Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності / О.Є. Маляренко, Л.О. Кєсова // Пробл. заг. енергетики. — 2007. — № 16. — С. 68-74. — Бібліогр.: 19 назв. — укp. 1562-8965 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3096 620.91 665.6 Розглянуто джерела надходження і параметри технологічної та енергетичної пари, вторинних енергетичних ресурсів, можливі напрями їх використання для заміщення теплопостачання від ТЕЦ і котельних. Виділено фактори, що впливають на споживання пари в процесах нафтопереробки, заходи, що дозволять знизити споживання теплоенергії в нафтопереробній промисловості, шляхи додаткового виробництва електроенергії при зниженні теплової потужності промислової ТЕЦ uk Інститут загальної енергетики НАН України Підвищення ефективності виробництва і використання енергетичних ресурсов Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності Article published earlier |
| spellingShingle | Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності Маляренко, О.Є. Кєсова, Л.О. Підвищення ефективності виробництва і використання енергетичних ресурсов |
| title | Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності |
| title_full | Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності |
| title_fullStr | Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності |
| title_full_unstemmed | Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності |
| title_short | Прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності |
| title_sort | прогресивні технології в системах теплопостачання нафтопереробних підприємств і оцінка їх енергоефективності |
| topic | Підвищення ефективності виробництва і використання енергетичних ресурсов |
| topic_facet | Підвищення ефективності виробництва і використання енергетичних ресурсов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3096 |
| work_keys_str_mv | AT malârenkooê progresivnítehnologíívsistemahteplopostačannânaftopererobnihpídpriêmstvíocínkaíhenergoefektivností AT kêsovalo progresivnítehnologíívsistemahteplopostačannânaftopererobnihpídpriêmstvíocínkaíhenergoefektivností |