模拟系统投产,优化工艺流程

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【摘 要】以实例说明通过模拟系统投产的方法进一步优化工艺流程的实用性。

【关键词】管径;流量;流速;压力损失

前 言

在不改变工程设计者意图的前提下，在工程图纸会审之前通过模拟吉林长岭气田天然气开发过程中的全厂热力系统中三台蒸汽锅炉出口低压饱和蒸汽系统投产为例来检验工艺流程的实用性、科学性和经济性，并以此来优化其工艺流程并且达到工程经济投资的目的。

1、全厂热力系统工程简介

1.1长岭1号气田地面工程二期工程全厂热力系统是在一期工程的基础上新增一台蒸汽锅炉和蒸汽管网。一期工程已建两台蒸汽锅炉，设计者意图为两台蒸汽锅炉一用一备相互切换投用，二期工程扩建为三台蒸汽锅炉，建成投产之后设计者意图为三台蒸汽锅炉两用一备相互切换投用。

1.2二期工程全厂热力系统低压饱和蒸汽管网工作流程：

备注：（1）流程图出自长岭1号气田地面工程二期工程施工图热-4169（3200单元Ⅱ锅炉房）。（2）上图虚线部分为新建管线，实线部分为已建管线。（3）二期工程全厂热力系统低压饱和蒸汽管网流程中新建控制阀4#位于低点（虚线部分）位置，故原设计中需安装新建两套疏水阀组。（4）换热机组为全场采暖分季节使用，保证主蒸汽系统DN300一直处于工作状态。

2、低压饱和蒸汽系统工艺流程优化方案1

取消蒸汽管线低点新建控制阀4#及两套蒸汽阀组。

3、低压饱和蒸汽系统投产模拟论证

3.1第一种情况：三台锅炉一用两备投用；

（1）新建1#蒸汽锅炉投产，新建控制阀4#关闭，新建疏水阀组1开启并一直处于疏水排污状态；当换热机组需要工作时，新建控制阀4#开启，两套疏水阀组同时处于疏水排污状态。

（2）已建2#或者3#蒸汽锅炉投产，新建控制阀4#开启，两套疏水阀组同时处于疏水排污状态。

3.2第二种情况：三台锅炉两用一备投用；

（1）新建1#蒸汽锅炉和其余任何一台已建蒸汽锅炉同时投产，新建控制阀4#开启，两套疏水阀组同时处于疏水排污状态。

（2）已建蒸汽锅炉2#、3#同时投产，新建控制阀4#开启，两套疏水阀组同时处于疏水排污状态。

3.3第三种情况：三台锅炉同时投用；

三台锅炉同时投用时，新建控制阀4#开启，两套疏水阀组同时处于疏水排污状态。

结论：当任何一台锅炉投产使用时均因新建控制阀4#位于低点而导致疏水阀组处于开启排污状态，如将新建控制阀4#取消，蒸汽系统就因不存在低点而不需要设置疏水阀组而不影响整体系统功能性要求，这样可降低室外排污管线冬季受冻的风险，解除生产单位对于控制阀4#的操作使用，减少了工艺安装工作量。

4、低压饱和蒸汽系统工艺流程优化方案2

将新建蒸汽锅炉低压饱和蒸汽管线直接接至系统，管径由DN250 改变为DN300，如下图所示：

5、低压饱和蒸汽系统投产模拟论证

由于新建1#蒸汽锅炉低压饱和蒸汽管线与系统碰头点位于锅炉房室外系统管架之上，将1#蒸汽锅炉低压饱和蒸汽管线汇入锅炉房室内一期工程已建两台蒸汽锅炉低压饱和蒸汽管道可减少安装DN250管道45米。

在设计者计算的基础上我们可知：DN300主蒸汽管道已满足其余工艺装置区对于低压饱和蒸汽流量的要求，但是一期工程DN250的管道内径仅仅能够保证两台蒸汽锅炉一用一备的投用状态，在蒸汽流量上不能满足二期工程的需求，故在设计者原管道内径计算的基础上更换一期工程已建管道25米DN250为DN300即可保证二期工程蒸汽流量的要求，具体依据为《GB50316-2000工业金属管道设计规范》中的管径确定及压力损失一章节：

除有特殊要求外，设定平均流速并按照以下公式初算内径，再根据设计规定的管子系列调整为实际内径，最后复合实际平均流速。

Di=0.0188[Wo/vρ]0.5

Di――管子内径（m）

Wo――质量流量（Kg/h）

v――平均流速（m/s）

ρ――流体密度（Kg/m3）

由以上计算公式可知：管径Di仅仅和质量流量Wo有正比关系，原设计中主蒸汽系统DN300的管径是可以满足三台锅炉两用一备的投用状态的，另外系统管道长度缩减，又降低了系统管道压力损失ΔP。

6、低压饱和蒸汽系统工艺流程优化方案实施

长岭1号气田地面工程二期工程为固定总价合同包干形式，按照以上方案工艺流程优化之后，施工单位减少了工艺安装工作量，实现工程管理的经济投资目标。

7、结 论

如何通过模拟系统投产的办法来优化工艺流程，通过此例论证做如下总结：

7.1必须以工程经济投资为目标。

7.2找准优化工艺流程的切入点，在不改变原设计计算的前提下大胆提出自己的想法。

7.3彻底掌握装置系统工作流程，熟悉其每一个管道组成件的使用功能。

7.4多渠道了解设计者设计理念，多与设计人员沟通。

7.5尽可能了解本工程所涉及到的设计规范，优化工艺流程做到有理有据。

参考文献

[1]长岭1号气田地面工程二期工程施工图纸（热-4169-1天然气处理厂锅炉房3200（Ⅱ）单元）

[2]《工业金属管道设计规范》GB50316-2000