生产装置和公用工程整体最优化技术

发布时间: 2011-03-31 12:54:41   作者:   来源:

  蒸汽系统优化和热量利用(合理安排锅炉负荷,优化蒸汽系统运行方案;实施装置间热联合;低温位热源优化利用;低温油罐改为高温油罐)

一、 提高蒸汽品位

  一般来说,蒸汽的应用在生产和生活中,主要有三种用途:一是利用蒸汽直接或间接进行加热;二是得用蒸汽推动汽轮机做功,将热能转换成机械能;三是通过蒸汽加湿器对空气进行加湿。而一般化工厂中最常用的功能就是利用蒸汽直接或间接进行加热。对于蒸汽的加热应用,应使用饱和蒸汽进行加热,因为饱和蒸汽可以在瞬间释放出所含有的巨大蒸汽潜热,变成冷凝水,并在换热器内换热面的表面产生激烈的汽水湍流,大大提高了换热系数,进而提高了换热效率。蒸汽的品位直接决定了传热效率。为了提高蒸汽的品位,对于现有蒸汽系统,优化蒸汽品质主要可以从以下几个方面入手。

1. 安装合适的疏水装置。

  干度较低的湿蒸汽不适宜加热,由于蒸汽中的水分增加,冷凝水会在换热器壁面的表层中形成水膜,增加了传热阻力,从而降低了换热效率。因此,必须及时除去蒸汽中凝结水。所以,在蒸汽的加热应用中,保证蒸汽的干度,提升蒸汽的品质是至关重要的。蒸汽干度通常要求>0.95,如果冷凝水没有及时的排除,不仅会影响蒸汽的品质和传热效率,有时还会造成严重的水锤,导致设备的损坏。合适,高效,并能随时监控的疏水装置是解决蒸汽中冷凝水的有效方法。应该注意的是不仅用汽设备要装疏水阀,总管分汽缸上都应该装,以减少蒸汽在输送时的能耗,提高蒸汽品位。

2.及时消除泄漏

  据统计,杜绝泄漏可省蒸汽达30%。一个7.5mm的小孔,在0.6Mpa蒸汽系统中,一年漏汽达880t,折合人民币13万元(蒸汽价格150/吨)。因此在化工生产中,必须及时做好设备检修工作,消灭泄漏点,以减少能源浪费。

3.做好保温工作

  蒸汽管道没有保温,不仅损失热量,同时降低了蒸汽品位,造成浪费,如仅10m长一段DN25管道,若通0.6Mpa蒸汽,在没有保温情况下,一年热量损失相当于42吨蒸汽。在保温时要选择导热系数小、容质轻,有一定坚固性的耐温、耐湿材料,且要有保护层和合理厚度。

4. 安装汽水分离器

  在用汽设备前安装汽水分离器是保证蒸汽干燥的最好办法。汽水分离器能最大限度地除去蒸汽中的冷凝水和夹带的小水滴,一般能使蒸汽的干度达到0.98以上,能有效地提高蒸汽的品质和传热效率,使蒸汽的潜能获得充分的利用,从而节省单位做功时蒸汽的用量。

5. 安装排空气阀

  由于蒸汽系统在停车启动阶段或运行不稳定时,系统中难免会有空气进入,蒸汽中的空气会严重影响蒸汽的品质,影响蒸汽换热效率。于是在蒸汽系统的最高点和设备中易集聚空气的位置安装自动排空气阀是很有必要的。

二、 冷凝水回收利用

  冷凝水回收及其热量的利用,是蒸汽供热系统中节约能源的生要组成部分,提高蒸汽系统的冷凝水回收率对提高企业蒸汽系统的经济性具有重要意义。通过蒸汽换热设备所排出的冷凝水,如果不回收或回收量很少,则不仅浪费大量的软化水,而且还将损失大量热量。冷凝水损失,通常约占蒸汽本身热量的12%~15%,如果包括疏水阀漏气,则可达20%~50%或更高。因此回收冷凝水,对提高能源利用率,节约燃料和减少软化水的处理费用,具有非常重要的意义。为提高冷凝水回收率,必须正确选择冷凝水的回收系统,合理地进行设计和安装。

  目前我国很多企业凝结水回收率很低,原因主要有以下几个方面:

(1)存在大量关于蒸汽疏水阀选型、安装等方面的认知问题及疏水阀本身质量等问题,致使间接用汽设备无法正常疏水,或影响加热,或漏汽严重;

(2)未能彻底解决凝结水对水泵的汽蚀、水击、气塞等问题,或通过开放式方法回收,闪蒸降温的损耗十分普遍;

(3)不同用汽设备产生的凝结水压力不同而出现的高低压共网问题未能得到根本解决,使得各蒸汽用户不得不选择单独排放,从而造成了凝结水资源不能进行有效综合利用。

  冷凝水的余热利用方式一是利用水-水热交换器将饱和(或过热)冷凝水冷却降温回收利用冷凝水的热量,用以提高水温度;其二是设置二次蒸发器或闭式冷凝水箱,分离过热冷凝水的二次蒸汽,根据压力不同,可将二次蒸汽直接接入低压蒸汽管网或通过喷射加压器将二次蒸汽升压,送入中压蒸汽管网,回收利用二次蒸汽的潜热。化工企业的冷凝水系统,过去大多采用开式系统,蒸汽在设备中放热变成冷凝水后,经疏水阀后直接排入冷凝水管网,依靠疏水阀背压将冷凝水送至常压的冷凝水箱,直接放掉产生的二次蒸汽,热能浪费严重。近年大多改用闭式系统,将用热设备的各种压力的高温冷凝水依靠背压或蒸汽冷凝水自动泵先引入专门的二次蒸发箱,在箱内分离出二次蒸汽并被利用。闭式冷凝水回收系统的二次蒸汽和冷凝水的余热被充分利用,同时也减少腐蚀,保护环境,提高了管道和设备的使用年限。

  较先进回收系统为无泵背压式回收,通过疏水器和合理的回收管道形成疏水器回收系统。该系统结构简单、安全可靠、无需动力、投资少、收效高,全封闭式,可100%杜绝跑、冒、滴、漏,是实实在在的高效节能,效益十分可观。

三、 输汽主管优化

  很多工厂进行蒸汽节能改造后,达到了很好的效果,蒸汽用量也比以前少了很多,有些工厂甚至节能达到了原蒸汽用量的一半以上。可是这些节能措施实施后,还有一个很大的节能环节却往往被忽视,那就是蒸汽输送主管的优化节能。

  很多化工厂在设计时,一般都是在锅炉房附近或者在外部供热管网接入工厂后,设计一个分气缸,将蒸汽按各个车间的需求减压后送往各用户。实际上这是一个很大的能量浪费。一般蒸汽系统的设计应尊偱“高压输送,低压使用”的原则,高压输送蒸汽有以下优点:一是蒸汽管道口径小,热损失少,产生的冷凝水少;二是通过减压后在用汽设备点可以得到更加干燥的蒸汽,提高蒸汽的热效率;三是蒸汽管道的安装费用,支撑费用,人工费用,隔热费用都会减少。低压使用蒸汽有以下的优点:一是压力降低时可以提供蒸汽中更大比例的潜热;二是减压后不仅可以使蒸汽的干度提高,还可以减少冷凝水所含的热量,以减少二次蒸汽产生的量,提高蒸汽中热量利用的效率。虽然很多工厂在设计之初已经定型,对整个系统进行大的改造投资过于巨大而且在生产过程中对生产的影响过大,实行起来有很大的难度。但是即使对于本身存在设计问题的蒸汽主管输送系统,同样也有对主管进行改造和优化的有效措施。如在流量允许的条件下对并行的数条管道进行合并,减少输送主管的数量以减少管路的热量损失;对节能量较大的主管进行管道缩径,高压输送蒸汽,到用汽车间再进行减压使用等。

 

2.4.3燃料系统优化(干气脱硫后作加热炉燃料,自备电站实施焦代油和煤代油)

炼油

  对炼油企业进行系统节能改造,包括:炼油生产全厂能量系统优化,含装置改造、热联合、热力系统优化、节能燃烧器等;催化裂化过程能量优化,含回收余热、热进料、减少生焦量、利用再生烟气能量、优化换热等;常减压过程能量优化,含优化流程、控制过汽化率、减少加热能耗、干式减压蒸馏、热联合等;蒸汽动力系统能量优化,含热电联产、凝结水回收、管网保温、安全控制等。

乙烯

  对乙烯企业进行系统节能改造,包括:乙烯生产全厂能量系统优化,含优化原料、燃气轮机-发电机-裂解炉联合、优化蒸汽管网、提高收率、先进控制技术等;乙烯裂解炉节能优化,含更换短炉管、改造对流段等;低品位热量利用,含增设空气预热设施等。

合成氨

  采用原料路线优化、回收发生炉煤气、回收造气炉余热、造气煤渣循环流化床锅炉、燃气轮机-空压机联合循环、联醇或二甲醚多联产、蒸汽自给或热电联产等技术对有条件的合成氨生产企业进行全厂系统节能改造;应用干粉煤加压气化、变压煤气化、多段炉碎煤气化、高效新型催化剂、新型转化炉管、新型烧嘴、高效换热器、新型保温材料等新技术对合成氨生产装置进行节能示范改造。

钢铁

  钢铁企业能量系统优化工程包括:建立钢铁生产能源管理中心;建立炼铁高炉专家操作系统;建立副产煤气高效燃烧控制系统;原料准备工序系统节能工程;转炉炼钢综合节能工程;高效连铸连轧系统节能工程。主要推广技术有:高炉大型化、转炉大型化、利用废钢和二次资源、合理利用国内矿石、减少煤气放空量、蓄热式燃烧技术、干法熄焦技术、动力系统节能技术等。