某能源化工企業(yè)能效提升項目技術經濟分析

劉晨 陳浣秀 吳攀 李坤 陳庸嘉

摘 要：能源化工企業(yè)的能源消耗主要在是水、電、蒸汽、原煤。本次能效提升項目為熱電分廠乏汽回收利用、冷卻塔節(jié)水改造和蒸汽噴射真空泵更換改造，總投入資金約390萬元，通過這些已經實施的方案后，年節(jié)水9.75萬t/年、節(jié)約能量折原煤6028.9t，每年可節(jié)約費用457.12萬元，具有良好的環(huán)境效益和經濟效益。

關鍵詞：化工;節(jié)約資源;技術經濟

能源化工工業(yè)是一個與國民經濟發(fā)展息息相關的重要產業(yè)學工業(yè)在各國的國民經濟中占有重要地位，是許多國家的基礎產業(yè)和支柱產業(yè)?；すI(yè)的發(fā)展速度和規(guī)模對社會經濟的各個部門有著直接影響，由于化學工業(yè)門類繁多、工藝復雜、產品多樣?；すに囘^程中主要的能源消耗是水、電、蒸汽、原煤，本文中，能源化工企業(yè)能效提升的關注點主要在水的供應系統(tǒng)中[1]。

1 廠區(qū)現(xiàn)狀及能源消耗

1.1廠區(qū)現(xiàn)狀

企業(yè)目前分五個廠區(qū)，分別為熱電廠區(qū)、燒堿廠區(qū)、硫酸廠區(qū)、新材料廠區(qū)和脂肪醇廠區(qū)。

燒堿分廠主要電解鹽產生氯氣、氫氣和氫氧化鈉;硫酸分廠硫磺生產硫酸主要將液體硫磺制成不同成分98%酸、98%酸（精）、22%酸等;酯肪醇分廠產品為脂肪酸、脂肪醇、甘油;新材料分廠產品為對甲苯磺酰異氰酸脂（PTSI）、鄰對位系列產品（商品級對甲苯磺酰氯對位氯、精制級對甲苯磺酰氯）等。

1.2供水系統(tǒng)

企業(yè)用水分為兩部分，一部分來自市政自來水管網，該部分水主要是職工生活和辦公消耗，一部分來自園區(qū)工業(yè)自來水廠的工業(yè)用水，主要是生產工藝消耗為熱電分廠（動力中心），用電部分有三臺自備130t/h燃煤鍋爐（兩用一備），兩臺220t/h燃煤鍋爐發(fā)電，主要供集團企業(yè)生產和生活用電，不足部分由電廠購入，蒸汽由自備燃煤鍋爐提供，多余蒸汽外供。

1.3供電系統(tǒng)

企業(yè)燒堿分廠用電分為兩個部分，其一是熱電聯(lián)產分廠的自發(fā)電，另一部分外購電。另外用到的水主要是將工業(yè)鹽制成一次鹽水和二次鹽水消耗。燒堿分廠單位綜合能源消耗整體呈現(xiàn)微小的上升量，主要是因為燒堿分廠生產的30%堿、32%堿、48%堿、液氯、10%次鈉和氫氣等主要產品的產量比例發(fā)生了變化，而每種產品生產過程中的單位能耗存在差別，由此造成了本次清潔生產審核的燒堿分廠單位綜合能源消耗整體呈現(xiàn)了微小上升。

2 改造方案技術經濟分析

方案1：熱電分廠乏汽回收利用

本方案主要技術措施是通過增加乏汽回收裝置，將排空的乏汽回收利用，節(jié)水節(jié)煤。

（1）技術可行性評估

除氧器乏汽回收的主要困難是蒸汽中混有一定的氧氣，如作為蒸汽回收，則氧氣會被帶入用汽系統(tǒng)，增加系統(tǒng)設備氧腐蝕。

理想的熱力除氧器等乏汽的回收，應該是盡可能多地將乏汽凝結，而氧氣等其它不凝結氣體，通過分離器排出。

為此，企業(yè)乏汽回收采用動態(tài)兩相流原理、文丘里管原理和微過冷度原理，利用低溫軟化水吸收鍋爐連定排疏水閥汽，除氧器乏汽，在乏汽吸收器內形成微負壓，利于乏汽的排出。

裝置內置汽水分離器，能自動將乏汽中可能混有的不凝汽體排出。因此，技術上可行。

（2）能源環(huán)境可行性評估

乏汽排汽是較低壓力的飽和蒸汽和空氣的混合物，在熱電生產中，為達到系統(tǒng)工藝指標，需要把一部分乏汽排空。鍋爐給水的除氧通常采用熱力除氧方式，這種除氧方式具有簡單、可靠和除氧效果的優(yōu)點，但也造成相當多蒸汽隨著廢氣排出。乏汽由于其做功能力低，一般都直接對外排放，未加以利用，帶來較大的熱量損失和高品質的潔凈水損失，導致能源的浪費和環(huán)境的熱污染。

乏汽作為沒被污染的低壓蒸汽，可以回收作為鍋爐補水，也可以與脫鹽水混合以后以提高補給水的溫度。將回收后的乏汽和升溫后的脫鹽水送至除氧器水箱，充分利用熱量和脫鹽水，減少高品質蒸汽的使用量，達到無排放，無污染，節(jié)能環(huán)保的目的。

（3）經濟可行性評估

本方案預計共投入270萬元。

經濟效益：

企業(yè)蒸汽鍋爐總容量為830t/h，方案實施后，進入鍋爐省煤器水溫從25℃上升到90℃以上。

除氧器乏汽壓力為0.4MPa，溫度151℃，熱焓值655kCal/kg，其他乏汽壓力為0.2MPa，溫度133℃，熱焓值650.2kCal/kg。

熱電分廠年運行時間8000h，原煤發(fā)熱量5126kCal。原煤價格500元/t，除鹽水成本5元/t。

除氧器乏汽回收包含以下兩部分效益：

回收的熱量折成原煤為：3.56t/h×103×655kCal/kg×8000h/5126kCal/103=3628.56t

回收利用的軟水量為：3.56t/h×8000h=28480t

其他乏汽回收包含以下兩部分效益：

回收的熱量折成原煤為：2.37t/h×103×650.2kCal/kg×8000h/5126kCal/1000=2399.53t

回收利用的軟水量為：2.37t/h×8000h=18.97萬t

由此，回收原煤：3628.56t+2399.53t=6028.09t，回收水：28480t+18960t=47440t

總計回收費用為：6028.09t×500元+47440t×5元=325.12萬元。

方案實施后，具有明顯的經濟效益，且回收了乏汽，減少了用煤量，減少了二氧化硫的排放，具有明顯的環(huán)境效益。因此，推薦實施。

方案2：冷卻塔節(jié)水改造

動力中心現(xiàn)有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)建有1座2000m2自然通風冷卻塔，冷卻能力8000～10000m3/h，循環(huán)水泵房一座，已設循環(huán)水泵4臺，其性能為Q=1807～3300m3/h，H=25～17m。冷卻塔配水系統(tǒng)采用內外圍分別供水，內區(qū)供水面積635m2，占全塔淋水面積的31.75%，外區(qū)供水面積1365 m2，占全塔淋水面積的68.25%，冬季運行時關閉內圍供水，僅供外區(qū)循環(huán)，全塔由配水系統(tǒng)由一個中央豎井和呈十字形的主水槽及配水管組成。補充水源為地表水，PH值偏酸性，煤灰較多。

該冷卻塔近2-3年以來，冷卻水溫越來越高，尤其是夏季，最高時可達35-36℃，煤耗增高，凝汽器真空下降，嚴重影響發(fā)電機組正常運行，導致發(fā)電成本激增。為了改變這種狀況，使機組投入正常運行，提高發(fā)電效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，擬對該冷卻塔進行全面的技術更新改造。

（1）技術可行性評估

考慮到填料的長期運行和今后檢修的方便，更重要的是冷卻效果的穩(wěn)定性，更換填料選型為冷效高、孔徑大、不易堵塞、結構強度好的改進型S波PVC塑料淋水填料，片距30mm，根據風水匹配的原理采用不等高布置。

除水器更換為通風阻力小、剛度好的BO-160/45型改性PVC塑料除水器，使全塔氣流流場趨于均勻，有助于降低阻力，提高綜合冷卻效果。

通過對填料的更換和配水系統(tǒng)的清理、對噴頭的改型、對除水器和填料托架的更換，要求使冷卻效果達到和超過原設計能力，即在設計氣象工況條件下冷卻塔出塔水溫低于32℃，比原設計降低1℃。冷卻效果更佳，同時節(jié)約了大量的用電消耗。因此，技術上可行。

（2）能源環(huán)境可行性評估

該方案投入使用后，對環(huán)境不會造成影響，同時由于該方案有較好的節(jié)約水資源，同時降低機組背壓，提升機組真空度，節(jié)約標煤，減少企業(yè)能源消耗，具有很好的環(huán)境效益。

（3）經濟可行性評估

該方案總投資約為120萬元。方案實施后節(jié)約費用估算：

年可節(jié)約電費132萬元。因此，投資效益很好

3 結論

本次能效提升項目總投入約390萬元，年節(jié)水9.75萬t/年、節(jié)約能量折原煤6028.9t，每年可節(jié)約費用457.12萬元，具有良好的環(huán)境效益和經濟效益。

參考文獻：

[1]王慶一.能源效率及其政策和技術（上）[J].節(jié)能與環(huán)保，2001，（06）：11-14.