余熱回收技術(shù)在煤化工裝置的應(yīng)用

王永安 蔡可慶

江蘇索普(集團(tuán))有限公司 江蘇 鎮(zhèn)江 212000

近年來,我國(guó)逐步成為全球能源消耗大國(guó)。但化工產(chǎn)品綜合能耗相對(duì)偏高,主要是由于化工行業(yè)內(nèi)的余熱利用技術(shù)水平發(fā)展相對(duì)落后,導(dǎo)致至少有50%的工業(yè)耗能以各種形式的余熱被直接廢棄,不僅造成環(huán)境污染,而且造成巨大的能源浪費(fèi)[1]。因此綜合利用余熱,是企業(yè)節(jié)能降耗的重要手段。現(xiàn)以某企業(yè)煤化工裝置為案例,對(duì)現(xiàn)有裝置中存在的余熱進(jìn)行分析,結(jié)合現(xiàn)有余熱回收的案例,討論余熱綜合利用的最佳方式以及今后需要努力的方向。

1 企業(yè)技改前現(xiàn)狀

某企業(yè)以氣化爐為源頭的煤化工裝置,配套熱電鍋爐和空分,年產(chǎn)甲醇和一氧化碳產(chǎn)品,主要原料為化工煤。原工藝設(shè)計(jì)中,已考慮大部分的熱量回收利用。通過廢鍋、除鹽水換熱回收利用粗煤氣中的熱量；系統(tǒng)中甲醇反應(yīng)放出熱量主要通過氣泡副產(chǎn)蒸汽移走；對(duì)于精餾裝置充分利用蒸汽冷凝液對(duì)進(jìn)料進(jìn)行加熱,實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝水熱量綜合利用。

熱電鍋爐定連排污水高溫余熱利用[2]。低溫余熱相對(duì)于高溫余熱回收利用的技術(shù)難度要高很多,本文主要對(duì)低溫余熱回收的案例進(jìn)行分析,并對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。同時(shí)分析兩個(gè)技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)效益,推廣余熱回收技術(shù)運(yùn)用。

2 低溫余熱工藝方案選擇

常見的工業(yè)余熱回收方式根據(jù)在資源轉(zhuǎn)換過程的特點(diǎn),主要為熱交換器技術(shù)、熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)、余熱制冷制熱技術(shù)。目前裝置不缺少低溫冷量,也無新增需要加熱的用戶。因此針對(duì)企業(yè)特點(diǎn),選擇熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)是最佳方案。

綜合考慮,本項(xiàng)采用蒸汽汽輪機(jī)直接發(fā)電方案。從2017年底本裝置投運(yùn)至今,運(yùn)行較為穩(wěn)定。

圖1 工藝流程圖

3 余熱回收的效果

表1 汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

額定進(jìn)汽量 T/H 19.1 18汽輪機(jī)內(nèi)效率 % 78汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速 rpm 3000 3012潤(rùn)滑油壓 MPa 0.08－0.12 0.108軸承油溫(正常) ℃ 35－75 43冷卻水進(jìn)口溫度 ℃ ≤32 30循環(huán)水流量 T/H 1500 1400發(fā)電機(jī)額定功率 1950KW發(fā)電機(jī)額定電壓 10KV裝置凈發(fā)電量 k W/h 1500

我們選擇異步發(fā)電機(jī)機(jī)型,主要考慮不需要?jiǎng)?lì)磁組件,減少投資、安裝和維修成本。因本電網(wǎng)系統(tǒng)有兩臺(tái)同步發(fā)電機(jī)組,解決了異步機(jī)需要系統(tǒng)補(bǔ)償無功的弊端,因此針對(duì)本企業(yè)特點(diǎn),更適合選擇異步發(fā)電機(jī)。

4 經(jīng)濟(jì)效益

4.1 高溫定連排熱水回收經(jīng)濟(jì)效益 采用本技術(shù)后,鍋爐排污率可以降低至0.5%以下,減少污水排放量115800 t/年。按照除鹽水價(jià)格10元/噸,減少生產(chǎn)成本：115800*10＝115.8萬元

熱水焓值為340 Kcal/噸,年節(jié)標(biāo)煤：115800*340/7000＝5624噸標(biāo)煤

年節(jié)省煤炭消耗效益：5624×600＝337.4萬元

項(xiàng)目總效益453.2萬元,本項(xiàng)目投資500萬元,靜態(tài)投資回收期：1.1年。

4.2 低溫閃蒸汽發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益 年回收發(fā)電量＝1500*7000＝1050萬KWh

按照0.6元/KWh計(jì)算,每年發(fā)電效益：630萬元

本項(xiàng)目投資800萬元,靜態(tài)投資回收期：1.3年。

5 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

5.1 該股蒸汽中含有較高的鈣鎂離子,因循環(huán)水在夏季存在負(fù)荷不足,裝置檢修發(fā)現(xiàn)蒸汽冷凝器結(jié)垢問題較為明顯；

5.2 在氣化倒?fàn)t過程中系統(tǒng)負(fù)荷較低,閃蒸系統(tǒng)溫度低造成閃蒸效果降低,不凝氣更易與蒸汽一起進(jìn)入汽輪機(jī),降低汽輪機(jī)的冷凝換熱效果,真空泵易出現(xiàn)汽蝕跳停,聯(lián)鎖導(dǎo)致汽輪機(jī)跳車。因此在氣化爐倒?fàn)t操作過程中,需主動(dòng)將整套發(fā)電機(jī)停車處理。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過高、低溫余熱回收項(xiàng)目,降低了企業(yè)污水排放量,減少蒸汽無組織排放問題,改善現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生,同時(shí)每年產(chǎn)生1083萬元效益,提高企業(yè)主動(dòng)進(jìn)行余熱回收的積極性。另外對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),裝置系統(tǒng)中還存在低溫余熱挖掘點(diǎn)。