尿素裝置高壓調溫水熱能綜合利用總結

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尿素裝置高壓調溫水熱能綜合利用總結

王金光衡墩梅

(江蘇晉煤恒盛化工股份有限公司江蘇新沂221400)

江蘇晉煤恒盛化工股份有限公司(以下簡稱恒盛公司)具有年產800 kt合成氨、950 kt尿素、300 kt甲醇、100 kt硫酸鉀復合肥、200 kt磷酸一銨及200 kt高濃度磷復肥的生產能力。

1尿素生產工藝流程

恒盛公司有2套CO2汽提法尿素生產裝置，其流程如下：液氨通過泵加壓后經高壓噴射器與來自高壓洗滌器甲銨液混合，然后進入高壓甲銨冷凝器與來自汽提塔氣相混合后進行反應，反應生成的甲銨液進入尿素合成塔，在尿素合成塔內生成尿素。尿液進入汽提塔與逆流來的CO2產生汽提，汽提氣又返回高壓甲銨冷凝器繼續反應，尿液由減壓閥依次經預分離器、精餾塔、閃蒸槽、一段蒸發器、二段蒸發器，然后進入造粒塔。在尿素合成塔內，未反應完氣體由塔頂部進入高壓洗滌器，被高壓甲銨泵送來的甲銨液吸收，生成更高濃度的甲銨液，生成熱由閉路循環的高壓調溫水帶走。高壓調溫水在循環水泵、循環水冷卻器及高壓洗滌器中閉路循環，其溫度由循環水冷卻器的高壓調溫水主、副線調節閥來調節，出循環水冷卻器溫度在100 ℃左右，經高壓洗滌器后溫度在126 ℃左右。

2高壓調溫水熱能綜合利用工藝流程

針對尿素裝置高壓調溫水的熱量較大(溫度126 ℃)，其流量為200 m3/h，需消耗較多循環水進行冷卻，造成熱量浪費，在充分調研的基礎上，對高壓調溫水的熱量進行優化利用(工藝流程見圖1)：①新增間接換熱器、熱水泵、熱水槽進行換熱，熱水閉路循環，供冬季全公司辦公及崗位采暖；富余的熱水外賣，減少1.0 MPa蒸汽用量。②新增溴化鋰制冷機組、壓縮入口總管水冷器，可制冷水300 t/h，水溫8～12 ℃；夏季，用于冷卻壓縮入口總管半水煤氣，冷卻水閉路循環，增加了壓縮機的打氣量，以降低電耗。

圖1　高壓調溫水熱能綜合利用工藝流程

3節能量測量方案

(1) 冬季，原水回收高壓調溫水余熱，在換熱器前后新增2只流量計(所測流量分別為F1和F2)、2只溫度計(所測溫度分別為T1和T2)。計算回收用于采暖的高壓調溫水熱量，從而折算出節約1.0 MPa蒸汽用量。在尿素控制室DCS系統上增加1個熱負荷統計參數Q，計算公式為：

Q=F1×(T2-T1)×4.187×1 000/3 600

式中：Q——熱負荷統計參數，kW；

4.187——原水比熱容，kJ/(kg·℃)。

計量起始時間，DCS畫面Q值讀數Q1；計量結束時間，DCS畫面Q值讀數Q2。當期取出熱量ΔQ=Q2-Q1，ΔQ折合蒸汽用量F=Q÷Q3(Q3為1 t 1.0 MPa蒸汽提供的熱量)。按蒸汽價格100元/t、熱水價格10元/t計，則當期節能效益為100F、外賣熱水效益為10F2。

(2) 夏季，高壓調溫水余熱通過溴化鋰制冷機組制冷水，用于冷卻壓縮入口總管半水煤氣，計算其當月噸氨電耗平均值W2和日產氨平均值G2。

噸氨節電量：W1-W2(其中W1為改造前同期噸氨電耗平均值)；

壓縮機打氣量增加率：(G2-G1)÷G1×100%(其中G1為改造前同期日產氨平均值)。

4新增設備與投資

(1) 溴化鋰制冷機組：300萬元；

(2) 壓縮水冷卻器：100萬元；

(3) 高壓調溫水換熱器1臺，利用原壓縮機舊水冷卻器改造，投資10萬元；

(4) 熱水槽：20萬元；

(5) 原水管線、高壓調溫水管線、管道附件、閘閥及截止閥等：12萬元；

(6) 流量計、溫度計、調節閥、儀表電纜、儀表管線及橋架等：10萬元；

(7) 管廊及鋼筋混凝土基礎等：6萬元；

(8) 施工費用：10萬元。

本項目總投資共計468萬元。

5運行情況和效益分析

2014年5月大修后投入運行，合成氨、尿素系統裝置運行穩定，單套合成氨產量超過300 kt/a，尿素產量超過400 kt/a。尿素裝置高壓調溫水的熱量得到了優化利用：冬季，保證了全公司辦公及崗位采暖，折合1.0 MPa飽和蒸汽3 t/h，還可制熱水20 t/h外賣；夏季，通過溴化鋰制冷機組可制冷水300 t/h，水溫為8～12 ℃，供壓縮入口總管水冷器使用，冷卻半水煤氣。壓縮機進口氣量參數：半水煤氣流量140 000 m3/h，原夏季(6月至9月)溫度35～45 ℃，經冷卻后溫度降至17～30 ℃。改造前，平均日產氨990 t，噸氨電耗1 210 kW·h；改造后，平均日產氨1 040 t，噸氨電耗1 155 kW·h，達到預期效果。

(1) 冬季，供全公司辦公及崗位采暖，按蒸汽價格100元/t、取暖時間3個月計，可節約取暖費用65萬元；還可制熱水20 t/h，制熱水時間可達9個月(除7月至9月外)，按熱水10元/t計，則年可產生效益120萬元。

(2) 夏季，用溴化鋰制冷機組供壓縮機入口總管水冷器使用，冷卻半水煤氣，則壓縮機打氣量增加了5.05%，噸氨電耗下降55 kW·h，按電價0.65元/(kW·h)計，則年節約電費475萬元。

由上可知，年節約費用660萬元左右，1年即可收回投資成本。

6設備操作規程

(1) 冬季，切斷夏季用閥門，打開冬季用閥門，停運溴化鋰制冷機組、壓縮入口總管水冷器；投用新增換熱器、熱水泵、熱水槽、計量儀表、全公司所有部門采暖設備，通過高壓調溫水主、副線調節閥來調節，將進、出高壓洗滌器高壓調溫水溫度分別控制在100 ℃和126 ℃左右，保證全公司辦公及崗位采暖，富余熱水外賣。

(2) 夏季，切斷冬季用閥門，打開夏季用閥門，停用新增換熱器、熱水泵、熱水槽、計量儀表、全公司所有部門采暖設備；投運溴化鋰制冷機組、壓縮入口總管水冷器，將進、出高壓洗滌器高壓調溫水溫度分別控制在100 ℃和126 ℃左右。

7結語

化肥企業屬高能耗企業，做好企業節能技術改造、加強節能管理及提高能源利用率，對降低單位產品成本、提高企業經濟效益、減少環境污染及促進企業可持續發展有著十分重要的意義。

(收稿日期2015- 09- 16)