大型化工装置总体试车方案编制和优化

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1、化工装置总体试车方案的化工装置总体试车方案的制定和优化制定和优化 1976 年先后建成的我国四川化工厂第一套引进年先后建成的我国四川化工厂第一套引进大型合成氨大型合成氨尿素装置和北京燕山石化公司引进大型乙尿素装置和北京燕山石化公司引进大型乙烯及其下游产品装置，在组织开工过程中，即开始使用烯及其下游产品装置，在组织开工过程中，即开始使用了总体试车方案。经过不断的实践、总结和完善，在各了总体试车方案。经过不断的实践、总结和完善，在各个行业已逐步形成一种制度。个行业已逐步形成一种制度。中国石油化工总公司于中国石油化工总公司于1990 年制定的年制定的“石油化工建设项目生产准备与石油化工建设项目生产准

2、备与投料试车工作制度投料试车工作制度”中规定：中规定：“建设单位应根据设计要求和（生产准备纲要）建设单位应根据设计要求和（生产准备纲要），于投料试车一年以前，在集思广益的基础上，编制出总体试车方案，于投料试车一年以前，在集思广益的基础上，编制出总体试车方案”。总。总体试车方案与单个装置试车方案的主要区别在于体试车方案与单个装置试车方案的主要区别在于“总体总体”二字，该方案的主二字，该方案的主要目的是组织协调各装置之间包括上下游装置之间，主装置和公用工程装置要目的是组织协调各装置之间包括上下游装置之间，主装置和公用工程装置之间的相互配合关系以期安全顺利而又最经济的启动一个工厂或大中型联合之间的相

3、互配合关系以期安全顺利而又最经济的启动一个工厂或大中型联合装置。装置。特点和作用：特点和作用：大型化工装置在试车期间，只大型化工装置在试车期间，只有投入，没有产出，其资金损耗少有投入，没有产出，其资金损耗少则几百万元，多则几千万元。数额则几百万元，多则几千万元。数额之大十分惊人。因此，通过总体试之大十分惊人。因此，通过总体试车方案的制定和实施，用最少的资车方案的制定和实施，用最少的资金迅速顺利地启动化工装置并使之金迅速顺利地启动化工装置并使之尽早步入盈利状态尽早步入盈利状态.大型化工装置自开车之日起到通用折旧寿命期的一般盈亏情况进行大量调大型化工装置自开车之日起到通用折旧寿命期的一般盈亏情况进

4、行大量调查后绘出了如图查后绘出了如图1-1-1-1的曲线。由图可见，开工第一年是亏损最严重的一的曲线。由图可见，开工第一年是亏损最严重的一年，而其亏损额往往要用年，而其亏损额往往要用35年时间才能填平。年时间才能填平。现代化工装置大型化、超大型化的发展，即为企业带来了规模效益，同时也形成了规模消耗。巨额的资金投入必然要求开工组织者和所有开工人员要精心考虑和妥善安排每一个开工步骤摆放的顺序、占用的时间、前后的衔接以及发生意外情况时的应急措施等，尽可能地优化整个开工步骤，缩短开工周期，减少资金的投入，取得最佳的经济效果。基本建设自身的规律来讲，从施工安装基本结束起，要经过单机试车、联动试车、工程中

5、间交接和投料试车直至生产考核五大步骤，由于各个单项工程不可能（也不必要）在一天之内同时完成，这就涉及到各个单项工程之间的合理安排和衔接.五大步骤之间甲方（工程发包方或建设单位）和乙方（工程承包方或施工单位）之间人员职责的转换和配合，因此必须有一个统一的试车方案来约定各个方面的工作。原始启动，程序十分复杂，周期很长。为了准时实现化工投料产出合格产品的最终目标，许多单项工程，独立装置必须提前竣工投产。一套大型合成氨尿素装置，根据外方提供的技术资料要求，从第一台仪表、空气压缩机启动开始直到生产出合格尿素，一般约160 天。而实际执行结果，最长的达517 天。因此许多独立装置（如供电，水处理，辅助锅炉

6、，储运工程等）必须提前竣工并投入生产，才能保证总体目标的实现。化工物料何时进厂入库 安排流动资金的借贷计划 各种人员结束培训进入装置的时间 开工专家时间安排 即将生产的产品销售和半成品的处理 原燃料质量的差异 局部设计的修改，新型设备、新型催化剂的使用也会产生某些新的疑难问题。三废的排放及处理 周边条件的衔接，如水电汽等公用工程的供应 单机试车（含系统吹扫）中间交接 联动试车 化工投料 装置（或系统）考核 单机试车阶段还包括供配电系统的投用和仪表组件的单校,单机试车阶段的划分一般是从配电所第一次送电开始直到最后一台动设备试车完毕。通常情况下，在时间上和联动试车阶段有部分交叉,一般情况下，要求每

7、台动设备连续正常运转424小时。系统吹扫与清洗和单机试车是不同性质的工作，由于其实施的时间多半与单体试车时间交叉，而且也是进行工程中间交接前的一项必要条件，因此，习惯上多将其划入单机试车阶段.单机试车阶段的工作属于安装施工工作单机试车阶段的工作属于安装施工工作内容的一个组成部分，其实施应以施工单位内容的一个组成部分，其实施应以施工单位（常称为乙方）为主，但由于涉及到供电、（常称为乙方）为主，但由于涉及到供电、供水、供汽、供风等内容，特别是吹扫方案供水、供汽、供风等内容，特别是吹扫方案的制定和执行以及以后的联动试车，化工投的制定和执行以及以后的联动试车，化工投料阶段有着很密切的关联，因此上通常建

8、设料阶段有着很密切的关联，因此上通常建设生产单位（常称为甲方）应给予积极的协助生产单位（常称为甲方）应给予积极的协助和配合。和配合。工程中间交接是在单机试车和系统吹扫、清洗完成后进行。在一些特定情况下，系统吹扫可能分两次进行，即中间交接前进行分段吹扫而中间交接后再进行一次全系统性的吹扫）。中间交接应由建设单位组织，施工、设计单位参加，分别在工程中间交接协议书及其附件上签字。工程中间交接标志着工程施工安装阶段的结束，它只是建设单位对施工安装一个阶段的认可和装置保管、使用责任的移交，不解除施工单位对工程质量和交工验收应负的责任。中间交接签字后，该装置（或该设备）将由建设单位（即通常称甲方）接手管理

9、和操作，联动试车正式开始，施工单位转入配合角色。在某些特定场合在主要工序化工投料之前还要对部分工序的催化剂进行升温、还原等预处理，以缩短整个化工投料到生产出合格产品的周期.联动试车由建设单位负责编制方案并组织实施，操作工人相继全部进入操作岗位，保镖队伍（即紧急抢修力量）也应同时进入现场，联动试车阶段包括催化剂的装填，系统的置换、气密、干燥，加热炉烘炉，循环水系统预膜等，最后在系统充入预定介质（如气，水，油等）后全系统设备（含电气、仪表或计算机控制系统）进行一定时间的联动运转。这也是化工装置原始启动过程中工艺程序复杂多变，甲乙各方职责和工作交叉最频繁的一个阶段。在制定总体试车方案时要给以充分的注

10、意。联动试车的目的是在尽量接近正式生产状态下对全系统所有设备，包括仪表、联锁、管道、阀门、供电等进行联合试运转，并给初经培训的操作工人一个动手实践的机会，尽最大可能为化工投料做好一切准备，保证化工投上一次成功。原始启动过程中最关键的阶段，一旦进入化工投料，物料在装置中将开始发生化工反应，温度、压力、流量、速度等主要参数均将接近或达到设计值，所有设备均将接受实载负荷的考验。而如果出现操作不当或各种外部条件失谐，极可能发生各种事故，再从经济角度来看，化工原燃料一般要占产品成本的60%80%，投料之后，如不能尽快生产出合格产品，或虽然本装置生产了合格产品而下游装置不能及时衔接，必将造成严重的经济损失

11、。准则是“单机试车要早，吹扫气密要严，联动试车要全，投料试车要稳，经济效益要好。”这一阶段的工作完全由生产建设单位负责组织执行，设计单位（或引进装置开工技术专家）负责技术指导或技术咨询，施工单位根据建设单位的要求组织保镖队伍撤出现场待命。考核的方法应由提供技术方（设计，研究或国外工程公司等）和生产建设方共同拟定，考核时有关各方均应在场，共同确认考核结果并在有关文件上签字。一般情况，考核时间为72小时.全面检验整个化工装置的工程质量和工艺、设备的特性，确定该装置各项指标是否能够达到设计规定值或合同保证值，以为最后的工程竣工验收提供依据。总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案

12、编制要有可靠的技术根据要有可靠的技术根据 必须要获得各个装置与其他装置发生关联关系的那些重要技术数据，这些数必须要获得各个装置与其他装置发生关联关系的那些重要技术数据，这些数据首先要来自该装置的技术提供者（国内的研究院、设计院、引进装置的工程公据首先要来自该装置的技术提供者（国内的研究院、设计院、引进装置的工程公司等）。大部分数据可以从他们提供的设计图纸、开工手册、技术文件中得到司等）。大部分数据可以从他们提供的设计图纸、开工手册、技术文件中得到.技术经济原则技术经济原则 总体试车方案的总体性原则总体试车方案的总体性原则 在安全顺利开车的基础上，经济效益的好坏则大有差别，一个总体方案编制在安全

13、顺利开车的基础上，经济效益的好坏则大有差别，一个总体方案编制合理，执行认真的工厂，可以做到以合理的建设投资，最低的试车费用，最短的合理，执行认真的工厂，可以做到以合理的建设投资，最低的试车费用，最短的开工时间，最好的产品质量和最小的环境影响达到原开工时间，最好的产品质量和最小的环境影响达到原始启动的目的。根据现场实始启动的目的。根据现场实际出现的情况和问题，及时修订和调整方案，实行动态管理。际出现的情况和问题，及时修订和调整方案，实行动态管理。总体方案不应代替单个装置的试车方案，它应当考虑单个装置考虑不到或无总体方案不应代替单个装置的试车方案，它应当考虑单个装置考虑不到或无法考虑的问题，它的内

14、容应当包括与启动联合装置有关的各个方面的工法考虑的问题，它的内容应当包括与启动联合装置有关的各个方面的工作。作。总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制1、工程概况（1）生产装置、公用工程的规模及建设情况（2）原料、燃料供应及产品流向2、总体试车方案的编制依据与编制原则3、试车的指导思想和应达到的标准4、试车应具备的条件5、试车的组织与指挥系统（1）试车三级组织机构与指挥（2）技术顾问组（3）试车保运体系总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制6、试车进度（1）试车进度的安排原则、试车进度、投入原料与出合格产品的时间。（2）试车程序、主要控制点、

15、装置考核与试生产时间安排。（3）试车统筹进度关联图7、物料平衡（1）投料试车的负荷（2）主要原料消耗计划指标与设计值（或合同保证值）的对比（3）物料平衡表a 主要产品产量汇总表b 主要原料消耗表c 投料试车运行状态表d 经济技术指标e 主要物料投入产出图总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制8、燃料、动力平衡（1）燃料、水、电、汽、风、氮气的平衡（2）附表a 燃料平衡表b 用电计划表c 热负荷表d 蒸汽用量平衡表e 用水平衡表f 氮气平衡表9、环境保护（1）环保监测及“三废”处理（2）“三废”处理的措施、方法及标准（3）“三废”排放与处理一览表总体试车方案编制总体试车

16、方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制10、安全技术与工业卫生（1）安全设施（包括安全联锁系统、紧急排放系统、报警、检测系统，泄压、防爆系统，关键设备保护措施，易燃、易爆、有毒物料的保管、使用，运输措施，救护措施等）（2）工业卫生设施（包括防尘、防毒、防噪声、防放射性等）11、试车的难点及对策试车程序、“倒开车”，装置负荷、物料平衡等方面的难点分析及相应的对策。12、经济效益预测（1）测算条件（2）测算结果及分析13、其他需要说明和解决的问题总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制在编制一个大型化工联合装置总体试车方案时，着重要体现系统工程理论的在编制一个大型化工联合

17、装置总体试车方案时，着重要体现系统工程理论的3个特征：个特征：（1）目的性）目的性 总体试车的原则目的大都是一致的，这就是安全、优质、快速、经济的启动系总体试车的原则目的大都是一致的，这就是安全、优质、快速、经济的启动系统使之早日转入正常生产统使之早日转入正常生产.经过充分的调查研究，妥善的处理各种矛盾，提出符合实经过充分的调查研究，妥善的处理各种矛盾，提出符合实际而又不落后于实际的奋斗目标和最终目的，乃是制定总体试车方案的首要基础。际而又不落后于实际的奋斗目标和最终目的，乃是制定总体试车方案的首要基础。（2）整体性）整体性 子系统的利益就必须服从整体系统的利益。子系统的利益就必须服从整体系统

18、的利益。（3）层次性）层次性 一个大型联合装置的总体试车方案，首先应由开工总指挥部（或总厂厂部，下一个大型联合装置的总体试车方案，首先应由开工总指挥部（或总厂厂部，下同）提出总体目标下达给各个分指挥部（或各装置，各车间，下同）。各分指挥部在同）提出总体目标下达给各个分指挥部（或各装置，各车间，下同）。各分指挥部在总体目标的指导下提出自己的试车方案，并将遇到的问题和建议反馈给总指挥部，总总体目标的指导下提出自己的试车方案，并将遇到的问题和建议反馈给总指挥部，总指挥部在此基础上进行调查研究，调整修订总体方案（实际执行中，这个过程也可能指挥部在此基础上进行调查研究，调整修订总体方案（实际执行中，这个

19、过程也可能要进行几个回合），最后正式下达执行。要进行几个回合），最后正式下达执行。总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制 为了解决大量交叉工序之间的关联和矛盾，在繁纷复杂的多变因素之中寻求最为了解决大量交叉工序之间的关联和矛盾，在繁纷复杂的多变因素之中寻求最佳的组织方案，网络技术便应运而生。图佳的组织方案，网络技术便应运而生。图1-2 是一个简单的工程项目建设总网络图。是一个简单的工程项目建设总网络图。它可以将横道图不易表达的各工序之间的交叉制约关系直观明了地表达出来。它可以将横道图不易表达的各工序之间的交叉制约关系直观明了地表达出来。总体试车方案编制总体试车方案编制

20、总体试车方案编制总体试车方案编制 网络图是由节点（网络图是由节点（node）和箭杆（）和箭杆（arc或称边）两个元素组成。这两或称边）两个元素组成。这两个元素的组合反映出一项计划的个元素的组合反映出一项计划的3个重要内容个重要内容（1）工序。泛指一项需要消耗人力，物力或时）工序。泛指一项需要消耗人力，物力或时间的具体活动过程，在网络图中用箭线表示，间的具体活动过程，在网络图中用箭线表示，并在箭线上部注明工序名称，在箭线下部注明并在箭线上部注明工序名称，在箭线下部注明该项工序的持续时间，如图该项工序的持续时间，如图1-3 所示。所示。个工序之间的关系，用个工序之间的关系，用紧前工序、紧后工序、紧

21、前工序、紧后工序、平行工序、交叉工序等平行工序、交叉工序等专用名称代表，如图专用名称代表，如图1-4所示。所示。总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制总体试车方案编制（3）线路。是指由箭线（工序）和结点（事项）组成的整体。在一个网络）线路。是指由箭线（工序）和结点（事项）组成的整体。在一个网络图完成之后，从总起点（或称总开工事项）开始到达项目终点（或称总完工图完成之后，从总起点（或称总开工事项）开始到达项目终点（或称总完工事项），顺着结点和箭线的方向前进，一般至少有两条以上的多条线路事项），顺着结点和箭线的方向前进，一般至少有两条以上的多条线路。其中所需时间最长的线路，称为整个网络图

22、的其中所需时间最长的线路，称为整个网络图的关键线路关键线路，有时为醒目，有时为醒目起见，可将该线路以双线或粗线标出。凡在关键线路上的工序均称为关键起见，可将该线路以双线或粗线标出。凡在关键线路上的工序均称为关键工序，其上各事项称为工序，其上各事项称为关键事项关键事项。（2）事项。是指一个工序开始或结束的瞬时阶段点。在网络图中，一般）事项。是指一个工序开始或结束的瞬时阶段点。在网络图中，一般用圆圈和其中的符号（数字或字母）来表示。除去起点和终点事项外，每用圆圈和其中的符号（数字或字母）来表示。除去起点和终点事项外，每个圆圈都联接两条或两条以上的箭线，所以这些圆圈称为结点（或节点），个圆圈都联接两

23、条或两条以上的箭线，所以这些圆圈称为结点（或节点），每个结点都含有双重意义，既代表上一个工序的结束，又代表下一个工序每个结点都含有双重意义，既代表上一个工序的结束，又代表下一个工序的开始。的开始。优化方案的首要问题是明确总体试车的总目标优化方案的首要问题是明确总体试车的总目标 目标分类目标分类进度型进度型 在规定的进度期限内，安全、优质、低耗地启动装在规定的进度期限内，安全、优质、低耗地启动装置，生产合格产品置，生产合格产品.效益型效益型在一个大致的期限内以最少的物料消耗和最低的试车成本在一个大致的期限内以最少的物料消耗和最低的试车成本 试验型试验型 采用了某项新开发的技术或设备，装置投产带有

24、某采用了某项新开发的技术或设备，装置投产带有某种试验的性质，这时的总体试车方案就要突出技术攻关种试验的性质，这时的总体试车方案就要突出技术攻关的特点的特点.总体试车方案优化的几个方面总体试车方案优化的几个方面1)关键线关键线路的排定路的排定（1）选定起始事项和终点事项。）选定起始事项和终点事项。在化工装置总体试车方案中，终点事项比较明确，一般在化工装置总体试车方案中，终点事项比较明确，一般都以第一次生产出质量合格的最终产品为标志。都以第一次生产出质量合格的最终产品为标志。增加负增加负荷直至达到设计负荷的荷直至达到设计负荷的100%并完成考核工作才能并完成考核工作才能告一段落，但一般可把后一部分

25、工作作为另一个阶段另告一段落，但一般可把后一部分工作作为另一个阶段另行安排计划行安排计划 总体试车方案的起点应尽量向前延伸，一般应以第总体试车方案的起点应尽量向前延伸，一般应以第一台电机单机试运启动或以总配电所第一次变电为起点。一台电机单机试运启动或以总配电所第一次变电为起点。（2）按工艺流程排出正常开工网络）按工艺流程排出正常开工网络 对于关键线路的排定有两种方法，凭借编制者的经验和对于关键线路的排定有两种方法，凭借编制者的经验和计算即可以看出关键线路。计算即可以看出关键线路。这是制定总体试车方案首要的一步，也是对方案进行优化的基础.总体试车方案优化的几个方面总体试车方案优化的几个方面2)方

26、案的优化方案的优化 关键线路工序自身的优化关键线路工序自身的优化总开工期是由关键线路上各工序时间总和形成的。因此，在这个线路上的工序每缩短一天，总开工周期也将缩短一天，其经济效果十分显著。重新确定各工序的时间重新确定各工序的时间在很多情况下，重视和在很多情况下，重视和不重视结果是不一样的不重视结果是不一样的.通过组织措施缩短工序时间通过组织措施缩短工序时间投入一定的人力物力，均可投入一定的人力物力，均可大大缩短时间大大缩短时间.通过技术措施缩短工序时间通过技术措施缩短工序时间 在关键线路上的工序分解在在关键线路上的工序分解在非非 关关 键线路时间内键线路时间内.总体试车方案优化的几个方面总体试

27、车方案优化的几个方面3)总体网络的优化总体网络的优化在单项工序优化的在单项工序优化的基础上对总体网络基础上对总体网络进行优化进行优化,总体网络总体网络优化的潜力很大，优化的潜力很大，一个花费不大的措一个花费不大的措施，常能收到事半施，常能收到事半功倍的效果功倍的效果。尽量增设平行、交叉工序，减少关键尽量增设平行、交叉工序，减少关键线路上的工序。线路上的工序。关键线路上的工序越关键线路上的工序越多，总体试车所需时间也越长。多，总体试车所需时间也越长。充分依托老厂充分依托老厂，最大限度地利用周，最大限度地利用周边环境所能提供的一切有利条件。边环境所能提供的一切有利条件。突破传统习惯，大力推行突破传

28、统习惯，大力推行“逆式开车逆式开车”方案。方案。实行逆式开车必须要具备两个基实行逆式开车必须要具备两个基本条件，一是后续装置的设备安装进度本条件，一是后续装置的设备安装进度必须提前，以使其有足够的时间和关键必须提前，以使其有足够的时间和关键工序交叉或平行作业。二是要有外供的工序交叉或平行作业。二是要有外供的物料供给系统和该工序产出物料的储运物料供给系统和该工序产出物料的储运处理处理系统。系统。实行逆式开车的优点实行逆式开车的优点 a 可以把总体试车计划网络中处于关键线路上的许多工序调整到可以把总体试车计划网络中处于关键线路上的许多工序调整到非关键线路上来，从而有效地缩短了总体试车时间。非关键线

29、路上来，从而有效地缩短了总体试车时间。b 可以把新装置本身存在的大部分缺陷（这些缺陷可能来自设计、可以把新装置本身存在的大部分缺陷（这些缺陷可能来自设计、制造、安装、调试以及操作管理各个方面）在化工投料之前充分制造、安装、调试以及操作管理各个方面）在化工投料之前充分暴露，并加以解决。暴露，并加以解决。c 可以给操作人员一个比较理想的可以给操作人员一个比较理想的“准开车准开车”实践机会。由于这实践机会。由于这种操作是处于非关键线路上，对于原来十分紧张的化工投料操作种操作是处于非关键线路上，对于原来十分紧张的化工投料操作过程实行化整为零，化繁为简的调整，大大减轻了操作人员的心过程实行化整为零，化繁

30、为简的调整，大大减轻了操作人员的心理压力，特别是对于首次进入实战状态的新工人，有利于他们尽理压力，特别是对于首次进入实战状态的新工人，有利于他们尽早将书本上学来的早将书本上学来的知识尽早转化为自己的实践经验，增强他们操作控制和紧急应变知识尽早转化为自己的实践经验，增强他们操作控制和紧急应变的能力。的能力。d 大大缩短了由化工投料开始到产出合格产品所需的时间，减少大大缩短了由化工投料开始到产出合格产品所需的时间，减少了化工投料阶段主要原料、燃料的消耗，因而可以取得显著的经了化工投料阶段主要原料、燃料的消耗，因而可以取得显著的经济效益。这一点对于大型化工装置尤其重要。济效益。这一点对于大型化工装置

31、尤其重要。总体试车方案优化的几个方面总体试车方案优化的几个方面4)在解决技术关键在解决技术关键的过程中优化方案的过程中优化方案 在单项工序优化的在单项工序优化的基础上对总体网络基础上对总体网络进行优化进行优化,总体网络总体网络优化的潜力很大，优化的潜力很大，一个花费不大的措一个花费不大的措施，常能收到事半施，常能收到事半功倍的效果功倍的效果。在总体试车方案的编制过程中在总体试车方案的编制过程中往往会使一些技术关键问题突往往会使一些技术关键问题突现出来。这也是编制总体试现出来。这也是编制总体试车车方案的一个重要目的方案的一个重要目的。有了矛盾，就需要组织力量，有了矛盾，就需要组织力量，研究措施加以解决，技术关键研究措施加以解决，技术关键解决了，试解决了，试车方案也就优化了。车方案也就优化了。参考文献谢谢谢谢!