蒸汽回收利用节能技术研究-北极星环保网

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随着环境污染的加剧和全球能源的紧缺，要求中国必须降低能源消耗，实现可持续发展。余热利用属于二次能源，若不回收利用，既浪费能源，又污染环境。因此，深入分析蒸汽系统这支节能“潜力股”，提高运行质量，将对企业整体节能发挥重要作用。

以大连大化集团节能项目为例，目前，合成氨变换废锅副产0.5 MPa饱和蒸汽30 t~40 t没有被充分利用。本系统就是将此直接排放的蒸汽回收使用，减少排放损失和污染，提高能源利用效率和企业经济效益。

1 工艺流程设计

1.1 合成氨副产低压蒸汽回收利用系统设计要点

a) 原有除盐水系统为双回路设计，互为备用，以确保电厂锅炉补水的可靠性。本研究也保证该原则，不影响其原设计;

b) 防止换热器腐蚀漏泄，造成不安全介质进入电厂。因副产蒸汽来源于变换废热锅炉，其热源为变换气(主要成分为H2、N2和微量的CO、CO2、H2S)，由于H2和H2S等的腐蚀性，一旦废热锅炉腐蚀发生泄漏，原料气将漏入到蒸汽并被带入且腐蚀换热器。换热器腐蚀泄漏后，原料气将直接漏入到除盐水，随除盐水进入锅炉、汽轮机等电厂主要设备，造成危害。为避免发生此种情况，本方案在以下3个方面采取措施：(a)采用防腐性能优良的换热器，适当加大换热器面积，降低流速，最大限度地减小漏泄机率;(b)控制系统设置参数时，换热器水侧压力高于汽侧压力，保证即使发生换热器泄漏，也只能是水漏入到汽中而不是汽漏入到水中;(c)设置泄漏保护切换装置，保证一旦发生泄漏，立刻把泄漏回路与除盐水系统隔离;

c) 保证蒸汽中冷凝后可能存在的易燃易爆气体及时排放，不能积存，防止发生爆燃等事故，为此在冷凝水箱上设置防爆风机对水箱上部保持通风;

d) 保持电厂低压除氧器运行的稳定。由于电厂除盐水补水量巨大，其除氧效果好坏对锅炉等设备的安全至关重要，另外除氧器是汽水直接混合换热器，汽水配比的大幅波动极易造成汽水冲击，以上2个因素都要求除盐水运行工况相对平稳。而合成氨厂机组的起停、负荷波动及煤种变化都可能造成副产蒸汽量的波动，进而造成除盐水温度的变化。为保证低压除氧器运行平稳，本方案设置监控系统，要求其在蒸汽量突然波动的情况下，能及时提醒运行人员，保持除氧水出水温度的稳定;

e) 防止换热器汽水冲击。汽水冲击极易造成换热器损坏，在本项目中，还会增加不安全介质进入电厂各系统的危害。为避免汽水冲击，本项目选择板式换热器，以减小汽水冲击的危害，同时在控制系统参数设置上，对投入换热器时蒸汽电动阀开启时间采取措施，强化预热，减小汽水冲击;

f) 管道材质选择。由于除盐水系统为开式系统，不能阻止自然溶氧和CO2的进入，因此原系统除盐水管道从除盐水箱直至汽机厂房皆采用衬PE无缝管。由于本系统投入使除盐水流程延长了近1 000 m，且由于温度的提升，将使腐蚀加剧，因此所增加管线仍进行防腐设计，在水温低于50 ℃的进余热换热器除盐水管道，仍采用衬PE(长期耐温50 ℃)无缝管，在水温达90 ℃的出余热换热器除盐水管道，则采用衬PO(长期耐温100 ℃)无缝管。

1.2 合成氨副产低压蒸汽回收利用系统工艺流程

在充分结合大连大化集团生产实际的基础上，决定采用合成氨副产低压蒸汽回收利用技术。

1.2.1 回收利用方式

采用利用合成氨变换工序副产低压蒸汽对电厂除盐水加热的办法，将废热回收回电厂锅炉，以减少电厂低压蒸汽的消耗。

1.2.2 电厂除盐水补水工艺流程和运行参数

经过电厂化学处理的除盐水进入除盐水箱，用除盐水泵加压，经冷凝水换热器吸收合成氨部分高温冷凝水热量后进入低压除氧器，除盐水经低压除氧器热力除氧后被除氧水泵加压打至高压除氧器，在各化工分厂正常生产情况下，除盐水运行参数为：流量370 m3/h左右，温度约为15 ℃，过冷凝水换热器后温度升至18 ℃，至低压除氧器被电厂低压蒸汽直接加热至104 ℃。

1.2.3 回收利用流程设计

在冷凝水换热器和低压除氧器之间的除盐水管线上设置切换阀门，将除盐水先引至合成氨厂，在合成氨厂低压蒸汽排放口附近设置换热器，用排放蒸汽对除盐水进行加热后，再将除盐水引回电厂低压除氧器。

1.2.4 除盐水提升温度计算

按照本研究合成氨最大排放蒸汽量30 t计算，蒸汽可将370 m3除盐水(18 ℃)加热到温度约为50 ℃。

2 回收利用系统的应用

2.1主要设备选型

主要设备包括换热器和水泵，其选型如下：

a) 换热器选型。考虑实际工况对换热器的防腐、密封性及防汽水冲击的要求，本方案换热器设计采用全焊接板式换热器。全焊接板式换热器的换热板片是由特种不锈钢以特制模具压制而成，表面光滑不易结垢。根据计算，换热面积取400 m2;

b) 水泵选型。原除盐水加压泵的参数为：流量188 m³/h，量程55 m，电机功率55 kW。共3台，两用一备。由于此前该3台除盐水泵运行流量略显不足，因此结合本次改造，调整水泵参数为：流量280 m³/h，量程70 m，电机功率90 kW。共4台，两用、一联动备、一检修备。

2.2 回收利用系统控制策略

a) 除盐水压力控制。本项目除盐水压力采用水泵变频恒压控制，压力设置原则上高于合成氨副产蒸汽压力，并保证进低压除氧器压力不低于低限值;

b) 回收利用系统与原除盐水管路的切换。原除盐水管线上设置电动开关阀，回收系统进回水设置电动开关阀，使回收系统的投入和切除可自动完成;

c) 换热器漏泄保护。除盐水供回管线上设流量计，测量供回流量偏差，保证漏泄发生后能及时发现，及时切换;

d) 除盐水温度控制。各换热器蒸汽进汽管线上设电动调节阀，对各换热器出口温度进行调节，保证除盐水出水温度恒定;

e) 蒸汽压力控制。低压蒸汽放空管侧设电动调节阀，除盐水流量突然变低时，及时排出富裕蒸汽。

3 数据来源和改造结果

本研究的数据主要来自实地工程生产及运行数据。

3.1 节能效益的确定

3.1.1 节能效益的计算办法

节能效益△C指项目实施后各类能耗节能量乘以能源单价之后的和，计算公式如下：

， (1)

排版时，去掉公式边框。，R用正体

式(1)中，△C为节能效益，元;△QR为结算期的节热量，GJ;CR为结算期热费单价，按照此化工集团内部购买热量单价(53.2元/GJ)进行计算。目前该化工集团内部采购1 t 0.8 MPa过热蒸汽(焓值为2.89 GJ)的单价为154元(含税价格);△QS为结算期的节水量，t;CS为结算期水费单价，按照3.8元/t计算。

3.1.2 节能量的计量

本研究主要节能种类为热量和水。

热量计量采用超声波热量表进行计量，安装在换热器除盐水侧，节热量△QR以实际计量为准。

水量计量采用凝结水计量仪表进行计量，计量凝结水量即为节约水量△QS。

3.2 回收利用系统投入应用后的效益分析

合成氨副产低压蒸汽回收利用系统投入应用后，能回收全部的合成氨副产低压蒸汽，即热量和水。

原标题：合成氨副产低压蒸汽回收利用节能技术研究

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