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文檔簡介
.,低溫余熱的回收與利用,.,石化工業(yè)有大量的低溫余熱(一般指熱源溫度在150以下),低溫余熱回收和利用的好壞也標(biāo)志著一個(gè)企業(yè)的用能水平,故它始終是困擾節(jié)能工作的一個(gè)問題。在許多情況下,低溫?zé)岬睦弥饕枪?jié)約蒸汽。80以上的低溫余熱量:500萬噸常減壓裝置11MW140萬噸催化裂化裝置22MW100萬噸延遲焦化裝置8MW,.,1低溫余熱的回收利用原則(1)首先改進(jìn)降低工藝用能,優(yōu)化工藝裝置換熱流程,系統(tǒng)熱集成,盡量少產(chǎn)低溫余熱;(2)低溫余熱的回收和利用必須經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠。已經(jīng)發(fā)現(xiàn):有些企業(yè)在確定低溫余熱利用方案時(shí),低溫余熱的價(jià)格確定不合理;另外有時(shí)將回收利用的系統(tǒng)管道投資沒有考慮。這兩個(gè)方面均會(huì)導(dǎo)致不合理的方案產(chǎn)生。(3)低溫余熱的利用應(yīng)優(yōu)先考慮長周期運(yùn)行的同級(jí)利用(低溫?zé)崃恐苯哟媪嗽褂玫亩文茉矗?,其次考慮全年中部分時(shí)間利用的同級(jí)利用,最后才考慮升級(jí)利用。,.,2低溫余熱的用途同級(jí)利用方式:(1)作工藝裝置重沸器熱源,如氣體分餾裝置;(2)預(yù)熱除鹽水;(3)預(yù)熱加熱爐空氣;(4)采暖與生活熱水;升級(jí)利用方式:(1)發(fā)電;(2)制冷;(3)第二種吸收式熱泵。(4)作海水淡化的熱源;,.,3低溫余熱方式的節(jié)能效果,幾種低溫余熱利用方式的折能系數(shù)(定義為低溫?zé)崂盟娴囊淮文茉戳空嫉蜏責(zé)崃康陌俜直龋┮娤卤恚耗壳皣鴥?nèi)低溫?zé)釘U(kuò)容發(fā)電投用的企業(yè)有長嶺和錦西煉廠。,.,4同級(jí)利用目前,低溫余熱的主要利用方式為同級(jí)利用,這種利用方式的節(jié)能效果最顯著,并且在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi),將仍是該種利用方式。濟(jì)南分公司全廠性低溫余熱回收與利用措施,投資2000萬元,現(xiàn)已投用,年節(jié)標(biāo)油20000噸,年效益約6000萬元。安慶分公司煉油廠全廠性低溫余熱回收與利用措施,投資2000萬元,節(jié)約1.0Mpa蒸汽29t/h,年節(jié)標(biāo)油16000噸,年效益約2442萬元。,.,5升級(jí)利用5.1熱機(jī)目前國內(nèi)主要采用二級(jí)水?dāng)U容動(dòng)力循環(huán)方式發(fā)電,這種方式的優(yōu)化是運(yùn)行可行,缺點(diǎn)是效率低。據(jù)報(bào)導(dǎo),國外有采用有機(jī)工質(zhì)動(dòng)力循環(huán)方式,這種方式的優(yōu)點(diǎn)是效率較高,但缺點(diǎn)是可靠性差。以某煉油廠催化裂化6條低溫物流提供低溫?zé)?8.7MW,延遲焦化裝置2條物流提供7.6MW為例。,.,.,.,5.2制冷低溫?zé)嶂评渲饕捎娩寤囆问剑迫〉睦渌疁囟葹?20C。低溫?zé)嶂评涞闹饕猛荆荷钪评洌照{(diào));生產(chǎn)制冷催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng);延遲焦化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng);氣體分餾裝置;其它工藝裝置等。,.,典型溴化鋰制冷機(jī)的主要參數(shù),.,金陵分公司對(duì)3#延遲焦化裝置進(jìn)行改造,使用13070、150t/h低溫?zé)崴?在熱水站增加一套制冷量150萬大卡/h的熱水型溴化鋰機(jī)組,將7-10的冷媒水引入延遲焦化裝置。措施投用后,裝置干氣中C3及以上組分含量降低3個(gè)百分點(diǎn)(由原來的6%降到3%),每年增產(chǎn)液化氣約2500-3000噸,直接經(jīng)濟(jì)效益至少400萬元,該項(xiàng)目投資不超過200萬元,投資回收期不超過半年。,.,5.3熱泵,熱泵分壓縮式和吸收式二種形式。壓縮式熱泵主要在氣體分餾裝置上使用,將丙烯塔頂?shù)牡蜏責(zé)釅嚎s后做塔底熱源,但目前該種形式的熱泵在煉油廠沒有新的應(yīng)用,原因是低溫?zé)嶂苯幼鳠嵩矗?jié)能效果大大提高。吸收式熱泵有二種形式,第一種需要較高溫位的低溫?zé)?,溫度約為(120130),使更低溫位(2050)的低溫?zé)釡囟壬?0左右,這種熱泵一般對(duì)煉油廠不合適。第二種方式是不需較高溫位的低溫?zé)?,僅耗少量的泵功,就可使7090的低溫?zé)嵘咧?50200,這種方式一般稱為吸收式變熱器(absorptionheattransformer),應(yīng)是在煉油廠非常實(shí)用的一種節(jié)能措施。,.,吸收式熱泵原理圖C冷凝器G發(fā)生器E蒸發(fā)器A吸收器H1、H2換熱器P1、P2液泵V節(jié)流閥,.,制冷劑和吸收劑組成的工質(zhì)對(duì)作為運(yùn)行工質(zhì),其工作原理是:在發(fā)生器中,制冷劑工質(zhì)吸收溫度為T1(如70100)的低溫?zé)酫G,蒸發(fā)形成壓力較高的飽和蒸氣,蒸汽在換熱器H2中預(yù)冷降溫后,流入冷凝器C并在此冷凝,在環(huán)境溫度T0下向環(huán)境放出品位更低的熱量QC。冷凝后的液體由液泵P2升壓并經(jīng)H2吸熱形成壓力為p1,溫度為T1的過冷液,送入蒸發(fā)器E,并在這里吸收溫度為T1的低品位熱量QE而蒸發(fā),蒸發(fā)后的蒸氣流入吸收器A,而沒有蒸發(fā)的液體則經(jīng)節(jié)流閥V降壓重新流入發(fā)生器G,由發(fā)生器G流出的稀溶液由液泵P1升壓并經(jīng)換熱器H1預(yù)熱后打入吸收器A,并在這里吸收由蒸發(fā)器流過來的制冷劑蒸氣,由于吸收劑在吸收制冷劑蒸氣時(shí)發(fā)生放熱效應(yīng),因此在吸收器A中就放出品位較高的溫度為T2(如150200)的熱量QA,吸收器A中的濃溶液則經(jīng)H1放熱,并與蒸發(fā)器來的流體匯合經(jīng)節(jié)流閥V降壓重新流入發(fā)生器G。這種循環(huán)方式的結(jié)果是僅耗費(fèi)了很少的液泵泵功,就能將低品位的熱量QG+QE轉(zhuǎn)化成一部分接近環(huán)境溫度的熱量QC,和另一部分有用的中品位熱量QA。,.,目前,變熱器還處于研究階段,據(jù)報(bào)導(dǎo)德國已有樣機(jī)運(yùn)行。國外研究最多的是含有TFE的工作流體,其中TFE-H20-E181溶液和TFE-Pyr溶液有較為滿意的效果。常規(guī)的吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)對(duì)是氨水溶液和溴化鋰水溶液,但在變熱器中,若采用氨水溶液,由于溫度較高,易造成系統(tǒng)內(nèi)的壓力過高;若采用溴化鋰水溶液,則在流體經(jīng)換熱器H1時(shí),易結(jié)晶而堵塞管路。吸收式變熱器的性能系數(shù)為0.4左右,即可將100份的低品位熱量轉(zhuǎn)化為40份的中品位熱量。燕化公司橡膠廠5000KW降膜吸收式熱泵,熱源溫度為90,熱泵產(chǎn)出熱水110。操作性能參數(shù)COP為0.45-0.48,供熱規(guī)模為6270kW時(shí),總投資820萬元(2001年)。一般只有回收的余熱溫度高于60及可回收的熱負(fù)荷大于2000kW時(shí)才具有經(jīng)濟(jì)意義。,.,6高壓低溫余熱的回收利用,前述的低溫余熱利用還僅是在低壓范圍內(nèi)。隨著油品質(zhì)量的進(jìn)一步提高,加氫過程越來越多,產(chǎn)生的較高壓力的低溫余熱也越來越多,其高壓低溫余熱的回收和利用將是提高用能水平一個(gè)新的課題。高壓低溫余熱一直沒有回收的原因主要有三個(gè):(1)是壓力高,換熱回收投資大;(2)由于壓力高,認(rèn)為運(yùn)行安全性差。(3)煉油廠普遍存在低壓低溫余熱過剩并難以回收利用的問題。,.,高壓低溫余熱的利用分析,最近對(duì)加氫裂化反應(yīng)流出物采用水?dāng)U容發(fā)電的情況做了探討。仔細(xì)分析反應(yīng)流出物余熱的特點(diǎn),可以看出:盡管反應(yīng)流出物壓力高,換熱回收投資大,但由于此股物流流量較大熱量集中,為回收熱量所需的管道投資相對(duì)較小,回收利用的總投資不一定大。如某0.8Mt/a加氫裂化裝置為全循環(huán)、冷高壓分離器流程,80以上反應(yīng)流出物余熱量達(dá)15.8MW。而某新建4.0Mt/a大型加氫裂化裝置為全循環(huán)、熱高壓分離器流程,80以上的反應(yīng)流出物余熱量達(dá)67.4MW。從安全角度講:在回收反應(yīng)流出物熱量的過程中,已經(jīng)投用了許多高壓換熱器、高低壓換熱器(如利用高壓分離器氣體熱量直接產(chǎn)生低壓蒸汽)和高壓空冷器,因此也不能認(rèn)為用高低壓換熱器(在回收大量低溫余熱時(shí),一般用水作介質(zhì),壓力在0.5MPa以下,故使用高低壓換熱器)代替高壓空冷器就存在安全性的問題。,.,某加氫裂化反應(yīng)流出物余熱發(fā)電的探討,選擇的基準(zhǔn)價(jià)格數(shù)據(jù)為:電0.45元/kWh,除鹽水14元/t,冷卻水0.25元/t,1.0MPa蒸汽100元/t。投資:以2002年投資概算價(jià)格為基準(zhǔn),新建加氫裂化裝置回收41MW低溫位余熱(下稱新建裝置動(dòng)力回收)和已有裝置改造回收(下稱改造裝置動(dòng)力回收)兩種方案的動(dòng)力回收系統(tǒng)工程投資見下表。,.,效益分析,效益發(fā)電3500kW,年效益1260萬元;換熱器代替高壓空冷器后,減少風(fēng)機(jī)用電160kW,年效益57.6萬元。因此低溫余熱發(fā)電的年總效益為1317.6萬元。低溫余熱電站的有關(guān)消耗及費(fèi)用如下:冷卻水3340t/h,年費(fèi)用660萬元;電站自耗電(包括熱水泵)200kW,年費(fèi)用72萬元;熱水補(bǔ)充用除鹽水2.5t/h,年費(fèi)用28萬元;消耗1.0MPa蒸汽0.5t/h,年費(fèi)用40萬元。上述4項(xiàng)相加,年總費(fèi)用800萬元。投資回收期:低溫發(fā)電的年凈效益為517.6萬元,新建和改造裝置動(dòng)力回收方案的簡單投資回收期分別為3.6,4.4年。這兩種情況下的回收期均在一般可接受的5年以內(nèi),說明采用動(dòng)力回收方式是經(jīng)濟(jì)可行的。另一方面也說明,新建裝置動(dòng)力回收方案更合理,投資回收期比改造裝置動(dòng)力回收短0.78年。節(jié)能效果:發(fā)電3500kW并減少風(fēng)機(jī)用電160kW,節(jié)能量為1098kg標(biāo)油/h,各種消耗折一次能源量為438kg標(biāo)油/h,此方案凈節(jié)能量為660kg標(biāo)油/h,每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)燃料油5280噸,節(jié)能效果也是非常顯著的。,.,不同地區(qū)的影響,對(duì)不同地區(qū)不同煉油廠來說,所建低溫余熱電站的投資變化不大,但有時(shí)效益差別比較大,這是由煉油廠不同的公用工程價(jià)格所引起的。以南方某煉油廠的價(jià)格為例進(jìn)行分析。有關(guān)價(jià)格為:電0.62元/kWh,除鹽水8元/t,冷卻水0.34元/t,1.0M
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