某能源化工企業(yè)能效提升項目技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jīng)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(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：化工;節(jié)約資源;技術(shù)經(jīng)濟(jì)

能源化工工業(yè)是一個與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)的重要產(chǎn)業(yè)學(xué)工業(yè)在各國的國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，是許多國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。化工工業(yè)的發(fā)展速度和規(guī)模對社會經(jīng)濟(jì)的各個部門有著直接影響，由于化學(xué)工業(yè)門類繁多、工藝復(fù)雜、產(chǎn)品多樣。化工工藝過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(guān)注點主要在水的供應(yīng)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(chǎn)生氯氣、氫氣和氫氧化鈉;硫酸分廠硫磺生產(chǎn)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(chǎn)品為脂肪酸、脂肪醇、甘油;新材料分廠產(chǎn)品為對甲苯磺酰異氰酸脂（PTSI）、鄰對位系列產(chǎn)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(wǎng)，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(chǎn)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(tuán)企業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)的30%堿、32%堿、48%堿、液氯、10%次鈉和氫氣等主要產(chǎn)品的產(chǎn)量比例發(fā)生了變化，而每種產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的單位能耗存在差別，由此造成了本次清潔生產(chǎn)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(shù)經(jīng)濟(jì)分析

方案1：熱電分廠乏汽回收利用

本方案主要技術(shù)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(shù)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(shè)備氧腐蝕。

理想的熱力除氧器等乏汽的回收，應(yīng)該是盡可能多地將乏汽凝結(jié)，而氧氣等其它不凝結(jié)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(nèi)形成微負(fù)壓，利于乏汽的排出。

裝置內(nèi)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(shù)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(chǎn)中，為達(dá)到系統(tǒng)工藝指標(biāo)，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(dāng)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(zhì)的潔凈水損失，導(dǎo)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(zhì)蒸汽的使用量，達(dá)到無排放，無污染，節(jié)能環(huán)保的目的。

（3）經(jīng)濟(jì)可行性評估

本方案預(yù)計共投入270萬元。

經(jīng)濟(jì)效益：

企業(yè)蒸汽鍋爐總?cè)萘繛?30t/h，方案實施后，進(jìn)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(jīng)濟(jì)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(fēng)冷卻塔，冷卻能力8000～10000m3/h，循環(huán)水泵房一座，已設(shè)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(nèi)外圍分別供水，內(nèi)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(guān)閉內(nèi)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(dá)35-36℃，煤耗增高，凝汽器真空下降，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組正常運行，導(dǎo)致發(fā)電成本激增。為了改變這種狀況，使機(jī)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(jìn)行全面的技術(shù)更新改造。

（1）技術(shù)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度好的改進(jìn)型S波PVC塑料淋水填料，片距30mm，根據(jù)風(fēng)水匹配的原理采用不等高布置。

除水器更換為通風(fēng)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(dá)到和超過原設(shè)計能力，即在設(shè)計氣象工況條件下冷卻塔出塔水溫低于32℃，比原設(shè)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(shù)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(jī)組背壓，提升機(jī)組真空度，節(jié)約標(biāo)煤，減少企業(yè)能源消耗，具有很好的環(huán)境效益。

（3）經(jīng)濟(jì)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(jié)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(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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