某能源化工企业能效提升项目技术经济分析

时间：2024-04-25

刘晨陈浣秀吴攀李坤陈庸嘉

摘要：能源化工企业的能源消耗主要在是水、电、蒸汽、原煤。本次能效提升项目为热电分厂乏汽回收利用、冷却塔节水改造和蒸汽喷射真空泵更换改造，总投入资金约390万元，通过这些已经实施的方案后，年节水9.75万t/年、节约能量折原煤6028.9t，每年可节约费用457.12万元，具有良好的环境效益和经济效益。

关键词：化工;节约资源;技术经济

能源化工工业是一个与国民经济发展息息相关的重要产业学工业在各国的国民经济中占有重要地位，是许多国家的基础产业和支柱产业。化工工业的发展速度和规模对社会经济的各个部门有着直接影响，由于化学工业门类繁多、工艺复杂、产品多样。化工工艺过程中主要的能源消耗是水、电、蒸汽、原煤，本文中，能源化工企业能效提升的关注点主要在水的供应系统中[1]。

1 厂区现状及能源消耗

1.1厂区现状

企业目前分五个厂区，分别为热电厂区、烧碱厂区、硫酸厂区、新材料厂区和脂肪醇厂区。

烧碱分厂主要电解盐产生氯气、氢气和氢氧化钠;硫酸分厂硫磺生产硫酸主要将液体硫磺制成不同成分98%酸、98%酸（精）、22%酸等;酯肪醇分厂产品为脂肪酸、脂肪醇、甘油;新材料分厂产品为对甲苯磺酰异氰酸脂（PTSI）、邻对位系列产品（商品级对甲苯磺酰氯对位氯、精制级对甲苯磺酰氯）等。

1.2供水系统

企业用水分为两部分，一部分来自市政自来水管网，该部分水主要是职工生活和办公消耗，一部分来自园区工业自来水厂的工业用水，主要是生产工艺消耗为热电分厂（动力中心），用电部分有三台自备130t/h燃煤锅炉（两用一备），两台220t/h燃煤锅炉发电，主要供集团企业生产和生活用电，不足部分由电厂购入，蒸汽由自备燃煤锅炉提供，多余蒸汽外供。

1.3供电系统

企业烧碱分厂用电分为两个部分，其一是热电联产分厂的自发电，另一部分外购电。另外用到的水主要是将工业盐制成一次盐水和二次盐水消耗。烧碱分厂单位综合能源消耗整体呈现微小的上升量，主要是因为烧碱分厂生产的30%碱、32%碱、48%碱、液氯、10%次钠和氢气等主要产品的产量比例发生了变化，而每种产品生产过程中的单位能耗存在差别，由此造成了本次清洁生产审核的烧碱分厂单位综合能源消耗整体呈现了微小上升。

2 改造方案技术经济分析

方案1：热电分厂乏汽回收利用

本方案主要技术措施是通过增加乏汽回收装置，将排空的乏汽回收利用，节水节煤。

（1）技术可行性评估

除氧器乏汽回收的主要困难是蒸汽中混有一定的氧气，如作为蒸汽回收，则氧气会被带入用汽系统，增加系统设备氧腐蚀。

理想的热力除氧器等乏汽的回收，应该是尽可能多地将乏汽凝结，而氧气等其它不凝结气体，通过分离器排出。

为此，企业乏汽回收采用动态两相流原理、文丘里管原理和微过冷度原理，利用低温软化水吸收锅炉连定排疏水阀汽，除氧器乏汽，在乏汽吸收器内形成微负压，利于乏汽的排出。

装置内置汽水分离器，能自动将乏汽中可能混有的不凝汽体排出。因此，技术上可行。

（2）能源环境可行性评估

乏汽排汽是较低压力的饱和蒸汽和空气的混合物，在热电生产中，为达到系统工艺指标，需要把一部分乏汽排空。锅炉给水的除氧通常采用热力除氧方式，这种除氧方式具有简单、可靠和除氧效果的优点，但也造成相当多蒸汽随着废气排出。乏汽由于其做功能力低，一般都直接對外排放，未加以利用，带来较大的热量损失和高品质的洁净水损失，导致能源的浪费和环境的热污染。

乏汽作为没被污染的低压蒸汽，可以回收作为锅炉补水，也可以与脱盐水混合以后以提高补给水的温度。将回收后的乏汽和升温后的脱盐水送至除氧器水箱，充分利用热量和脱盐水，减少高品质蒸汽的使用量，达到无排放，无污染，节能环保的目的。

（3）经济可行性评估

本方案预计共投入270万元。

经济效益：

企业蒸汽锅炉总容量为830t/h，方案实施后，进入锅炉省煤器水温从25℃上升到90℃以上。

除氧器乏汽压力为0.4MPa，温度151℃，热焓值655kCal/kg，其他乏汽压力为0.2MPa，温度133℃，热焓值650.2kCal/kg。

热电分厂年运行时间8000h，原煤发热量5126kCal。原煤价格500元/t，除盐水成本5元/t。

除氧器乏汽回收包含以下两部分效益：

回收的热量折成原煤为：3.56t/h×103×655kCal/kg×8000h/5126kCal/103=3628.56t

回收利用的软水量为：3.56t/h×8000h=28480t

其他乏汽回收包含以下两部分效益：

回收的热量折成原煤为：2.37t/h×103×650.2kCal/kg×8000h/5126kCal/1000=2399.53t

回收利用的软水量为：2.37t/h×8000h=18.97万t

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

总计回收费用为：6028.09t×500元+47440t×5元=325.12万元。

方案实施后，具有明显的经济效益，且回收了乏汽，减少了用煤量，减少了二氧化硫的排放，具有明显的环境效益。因此，推荐实施。

方案2：冷却塔节水改造

动力中心现有循环冷却水系统建有1座2000m2自然通风冷却塔，冷却能力8000～10000m3/h，循环水泵房一座，已设循环水泵4台，其性能为Q=1807～3300m3/h，H=25～17m。冷却塔配水系统采用内外围分别供水，内区供水面积635m2，占全塔淋水面积的31.75%，外区供水面积1365 m2，占全塔淋水面积的68.25%，冬季运行时关闭内围供水，仅供外区循环，全塔由配水系统由一个中央竖井和呈十字形的主水槽及配水管组成。补充水源为地表水，PH值偏酸性，煤灰较多。

该冷却塔近2-3年以来，冷却水温越来越高，尤其是夏季，最高时可达35-36℃，煤耗增高，凝汽器真空下降，严重影响发电机组正常运行，导致发电成本激增。为了改变这种状况，使机组投入正常运行，提高发电效率，实现节能降耗的目的，拟对该冷却塔进行全面的技术更新改造。

（1）技术可行性评估

考虑到填料的长期运行和今后检修的方便，更重要的是冷却效果的稳定性，更换填料选型为冷效高、孔径大、不易堵塞、结构强度好的改进型S波PVC塑料淋水填料，片距30mm，根据风水匹配的原理采用不等高布置。

除水器更换为通风阻力小、刚度好的BO-160/45型改性PVC塑料除水器，使全塔气流流场趋于均匀，有助于降低阻力，提高综合冷却效果。

通过对填料的更换和配水系统的清理、对喷头的改型、对除水器和填料托架的更换，要求使冷却效果达到和超过原设计能力，即在设计气象工况条件下冷却塔出塔水温低于32℃，比原设计降低1℃。冷却效果更佳，同时节约了大量的用电消耗。因此，技术上可行。

（2）能源环境可行性评估

该方案投入使用后，对环境不会造成影响，同时由于该方案有较好的节约水资源，同时降低机组背压，提升机组真空度，节约标煤，减少企业能源消耗，具有很好的环境效益。

（3）经济可行性评估

该方案总投资约为120万元。方案实施后节约费用估算：

年可节约电费132万元。因此，投资效益很好

3 结论

本次能效提升项目总投入约390万元，年节水9.75万t/年、节约能量折原煤6028.9t，每年可节约费用457.12万元，具有良好的环境效益和经济效益。