石化事業部石化事業部

汽電共生系統在汽電共生系統在石化廠的操作與調度石化廠的操作與調度

林園石化廠公用組 黃建輝 經理92 年 03 月 21 日

經濟部九十二年節約能源績優廠商觀摩會

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報告內容報告內容本廠合格汽電共生系統簡介本廠合格汽電共生系統簡介石化廠的汽電系統特性石化廠的汽電系統特性汽電系統調度最適化汽電系統調度最適化能源使用效率提昇操作能源使用效率提昇操作本組重大節約能源改善案本組重大節約能源改善案結論結論

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本廠合格汽電共生系統簡介五座高壓蒸汽鍋爐生產蒸汽供應煉製工場及發電機發電（先發電式汽電共生）。

背壓式發電機配合煉製工場蒸汽需求，全載發電。

冷凝式發電機組，視發電成本機動調整。配合廠內解聯機制，穩定工場電量需求為主。發電量除自給自足外，依時間電價躉售台電餘電，必要時調整冷凝式發電機發電量，作尖、離峰調度，使燒燃油及 LNG 汽電機組仍有利潤。

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芳一組芳二組 芳三組 三輕組 四輕組 四輕丁二烯 自用 東聯 李長榮北區

燃燒塔

四輕組三輕組 (22)

三輕組

15 T/H

15 T/H

70 T/H

F-401#22 鍋爐#19 鍋

爐#16 鍋爐

#15 鍋爐

#12 鍋爐

6.0 MW6.0MW8 MW8 MW

110 T/H 120 T/H 120 T/H 120 T/H 250 T/H

110 Kg/cm2

60 T/H

蒸汽總產量 695 T/H

總發電 70 MW 外購電 0 MW

林園石化廠汽電共生系統林園石化廠汽電共生系統

中壓集汽槽 20 Kg/cm2

含四芳

蒸汽備載量 120 T/H

外售電 12 MW

30MW

12MW

冷凝量： 60 T/H

5 T/H10 T/H製程中壓蒸汽耗用量： 400 T/H

熱電比： 475:70=6.8 MT/Hr/MW

冷凝量： 85 T/H

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蒸汽、冷凝水蒸汽、冷凝水系統與使用場合使用場合

來源 系統 使用場合

高壓鍋爐 高壓蒸汽 (110Kg/cm2)

乙烯、丙烯壓縮機、發電汽輪機組

發電機排汽高壓 Let down

中壓蒸汽 (20Kg/cm2)

製程 Turbine ，中壓冷凝發電機

低壓蒸汽 3.5～ 2.0Kg/cm2 Process HTR, Deaerator

表面冷凝器、閃化槽 冷凝水回收 併純水系統使用

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發電系統發電系統本廠為合格汽電共生廠本廠為合格汽電共生廠

保證躉售電量保證躉售電量 12,000KW 12,000KW ，備用電力，備用電力 22,022,000KW 00KW ，離峰契約，離峰契約 22,000KW22,000KW

有效熱能有效熱能：： 80%~84.7% 80%~84.7% 總效率：總效率： 66~75 %66~75 %裝置容量：共裝置容量：共 95 MW95 MW ： (( 背壓式背壓式 40 MW 40 MW ，，抽汽冷凝式抽汽冷凝式 40 MW 40 MW ，全冷凝式，全冷凝式 15 MW)15 MW)

尖離峰調度量尖離峰調度量尖、半尖峰發電外售尖、半尖峰發電外售 (( 多發電、不買電多發電、不買電 ))離峰時段購電離峰時段購電 (( 電價便宜，少發電、多買電價便宜，少發電、多買電電 ))

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石化廠內汽電共生系統的特性石化廠內汽電共生系統的特性蒸汽系統：蒸汽系統：

開、停爐期間蒸汽用量比正常操作時期差異很大。 (相差約 220 T/Hr)

蒸汽的穩定供應比發電量多寡更重要；蒸汽供應有不足之虞時，必須犧牲發電量。

公用系統的不穩定會使石化廠製程石化廠製程不穩定造成公用系統加速惡化 ,尤其在單獨運轉時。

製程蒸汽需求較多，有效熱能產出多，總效率較高。

各級能源盡量充分利用，供需平衡需兼顧。運轉需兼顧燃燒效率與污染控制

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電力負載曲線幾成直線。解聯系統成功與否端視台電供電故障嚴重程度與蒸汽平衡情形而定

煉製工場以工安與操作穩定為主，電力負載管理和卸載策略功能不大。

在蒸汽穩定供應下，買、賣電依時間電價作經濟調度，爭取最大利益。

電力系統有崩潰疑慮時，自發電系統仍需盡量供應公用系統供電，讓工場安全停爐。

需有周全、有效的解聯自保策略解聯自保策略

電力系統

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本廠解聯自保策略本廠解聯自保策略制訂解聯策略

依照低頻、低電壓、頻率變動率 ( df/dt) 、方向性過電流 (67) 等條件組合成解聯邏輯。

選擇解聯點與自保範圍設置內部、外部解聯範圍以提高可靠度設定解聯條件並取得協調

卸載回路與條件之設定依工場停爐對工安環保之衝擊性，制訂 6段卸載回路。

獨立運轉期間依照蒸汽、發電平衡關係所反應到系統頻率作為卸載條件。

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定期分析暫態穩定度與保護協調檢討委託中山大學電機所：陳朝順博士研究暫 態穩定度分析與保護協調。90.07.03 林園工業區電力故障，本廠解聯 成功。

MCC 保護設定與多電源回路配置委託中山大學電機所：劉承宗博士針對四 輕 MCC 保護設定研究

本廠解聯自保策略本廠解聯自保策略 ((續續 ))

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…… HB3

#2 變壓器

油園一線

H201

HA3

H101

#1 變壓器

NO

NO

煉製負載

A BUS

煉製負載

B BUS

G

#19 鍋爐

#19 G

#15 鍋爐

#15 G

#12 鍋爐

#12 G

#16 鍋爐

#16

公用負載

B BUS

公用負載

A BUS

變壓器

G #22 鍋爐

#22

NO 煉製負載

D BUS

煉製負載

C BUS

CB620CB600

CB760

CB610

CB750CB770

油園二線

H1

…… …

…

……

……

……

HV-TIE

外部解聯點外部解聯點

內部解聯點內部解聯點69/11.4 KV

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Bus 1 69 KV

2 3 4 5

A C B DBus 6 11.4 KV

Bus 7 11.4 KV Bus 8 11.4 KV Bus 9 11.4 KV

1H1 2H5 10HA 11H4 8H2

3H8 4H6 1H9

G19 G15 G16 G12 G22

5H1

6H4 7H1 9H8 11H7

9H47H10

6H75H12

11H01

#22Boiler

#16Boiler

#15Boiler

#19Boiler

CB610

CB600 NC

CB620

CB770

CB760

CB750

Bus24 11.4 KV

Bus25 11.4 KV

H101 H201

H1H1

H2 H2 H2

H1

H3 H3 H3 H2

H1 H4 H5

林園石化廠電力系統 解聯後獨立運轉 單線圖

#12Boiler

Air CenterC-653/654

HC2HA2 HB2 HD2

備用配電H301

HB4

備用配電

H401

HB9

HB6

HB7

HB8

HB5

HB3

2H7 10HB

6H8 8HB 3H10

4H8

HC3

HC9

HC8

HC7

HC5

HC4

HA3

HA5

HA6

HA7

HA8

HA4

HA9

HD4

HD5

HD7

HD8

3000KW1200KW

1700KW3000KW

#22 發電機

供應全廠電力需求

3500KW 3500KW

黃色為分段卸載點

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汽電系統調度最適化汽電系統調度最適化曾與工研院能資所朱耀東博士等合作研究：蒸汽調度及發電負載調度最適化系統馬達與 Turbine 驅動設備依操作成本、低壓蒸汽過剩排放與否機動調整運轉模式

Fuel Oil 與 NG 使用量依最低成本切換工研院更擴充功能為能源管理監控技術示範， 在網路可以運用。網址為 http://emcs.erl.itri.org.tw/content/system1.htm#

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正與本公司煉研所與英國曼特斯徹大學製程整 合研究所研究汽電系統操作最佳化

依鍋爐、汽機效率曲線調度負載量鍋爐煙囪排放溫度管制，改善燃燒效率低壓蒸汽回收

利用 Deaerator 回收過剩排放的低壓蒸汽設置吸收式冰水機，充分利用低壓蒸汽能源。

與工研院化工所盧贊生博士合作研究冷凝水回收效率提升

汽電系統調度最適化汽電系統調度最適化 (( 續續 ))

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能源使用效率提昇操作能源使用效率提昇操作結合結合 PIPI系統管理使用效率：系統管理使用效率：

分享資訊給煉製工場、及時追蹤異常狀況過剩空氣 (Ex. O2) 、鍋爐效率追蹤管制。各公用物料質量平衡率追蹤。APH使用與管理。

以紅外線儀器檢測追蹤蒸汽管線保溫狀以紅外線儀器檢測追蹤蒸汽管線保溫狀況，減少熱能損失。況，減少熱能損失。

蒸汽袪水器檢修管理追蹤。蒸汽袪水器檢修管理追蹤。

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維持能源使用效率下作維持能源使用效率下作經濟效益操作經濟效益操作降低成本，增加收入

調整燃料種類 (NO.6 OIL 、 NG 、 PFO) 蒸汽收入：外售李長榮、東聯售電收入：依時間電價調整餘電躉售量

汰換老舊、效率低之設備汰換汽電共生計劃執行中

能源使用效率提昇操作能源使用效率提昇操作 ((續續 ))

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鍋爐效率 - 出入熱法

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鍋爐效率 - 熱損法

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蒸汽最適化分析系統

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蒸汽最適化調度後

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蒸汽最適化調度前

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實例介紹 鍋爐負載調度本例共有四座鍋爐，輸入項目為鍋爐之蒸汽量，按最適化鍵

即可算出各鍋爐在最適化後之蒸汽量。例如所需蒸汽量為 400 T/Hr ，若以平均分配方式，則每座鍋爐為 100 T/Hr ，成本為 180 KNT$/Hr ，若經由最適化計算則各鍋爐之蒸汽量分別為 100, 90, 119 及 91 ，此時所需之成本降為 177 KNT$/Hr ，所節省之成本為 3 KNT$/Hr ，相當於節省成本 1.67%。

(中油林園廠鍋爐最適化調度系統 )

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與台電系統並聯

與台電系統解聯

單獨運轉 -系統頻率及 #22G 發電量變化圖

蒸汽量不足，執行 5 段卸

載

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Dpiumist主畫面

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Dpiumist 系統條件

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Dpiumist 輸出結果

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http://emcs.erl.itri.org.tw/content/system1.htm#

能源管理監控技術示範 27

石化事業部石化事業部28

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離峰購電、半尖峰、尖峰售電

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本組重大節約能源改善案項目

項次改善內容 成果效益

1#12/15/16/19送風機採用液壓無段變速

節省電能約 25% ，燃燒控制較為精準，熱損失降低、效率提高

2冷凝水分流回收並增設專用回收 POLISHER

降低購水成本全年經濟效益為 552000元

3P-1202B透平機廢汽回收改善

有形效益 540萬元 / 年、增加調度彈性、操作穩定性並改善環境污染

4#12/15/16/19 發電機功率因素調整改善 全年節省電費支出約為 108萬元

5全廠低壓蒸汽回收低壓蒸汽再利用及熱量回收

回收年收益約 70萬元 (不含電費節省部份 )

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蒸汽管線紅外線熱影像保溫測試

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低壓蒸汽回收

LV-101

P-421A/B (existing)Deaerator Pump

D-231

D-232

FQ-720(new)

P-411A/B (existing)BFW Pump

P-422A/B (existing)Deaerator Pump

FV-131D-411

PV-720

LIC-101

PT-720

25 psi LS 全廠 管線

F-401

純 水

純 水

PV-110X

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結 論石化廠對電力品質要求甚高，一有電壓降，可能使煉製工廠跳車，製程品排放 Flare ，不但造成金錢損失，環境重大污染，甚至居民圍廠抗爭要求遷廠、關廠的事件。汽電共生系統適合解決此一問題。

石化製程蒸汽使用量多，熱電比率高，較適合整場效率高的背壓式機組。

如何最適化運轉，及提高能源使用效率是業界最關切的課題。

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燒油、氣的汽電廠要有運轉績效，除 盡量減少冷凝量外，尖、離峰經濟調度 發電量的執行要確實。各級蒸汽供需的平衡，影響整場效率， 建立監控系統，適時調整馬達、 Turbine 及減少過剩低壓蒸汽排放，邁 向最適化運轉。適時尋求工研院、汽電共生協會專家的 協助，解決問題。

結 論 (續 )

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敬 請批 評 指 教

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