楊安成 ， 顧朝暉 ， 徐嚴(yán)偉 ， 呂云辰 ， 樊安靜

(河南心連心化肥有限公司 ， 河南 新鄉(xiāng)　453731)

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蒸汽熱力管網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化

楊安成 ， 顧朝暉 ， 徐嚴(yán)偉 ， 呂云辰 ， 樊安靜

(河南心連心化肥有限公司 ， 河南 新鄉(xiāng)453731)

蒸汽作為化工企業(yè)日常產(chǎn)品生產(chǎn)中重要的能源之一，有著耗量大、使用環(huán)節(jié)多、管網(wǎng)分布廣等特點(diǎn)。結(jié)合公司“24.40”系統(tǒng)合成氨、尿素生產(chǎn)裝置蒸汽生產(chǎn)、使用過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析并提出優(yōu)化措施，提高蒸汽網(wǎng)絡(luò)使用能效。

蒸汽管網(wǎng) ； 節(jié)能 ； 優(yōu)化

0　前言

河南心連心化肥有限公司“24.40”(240 kt/a合成氨，400 kt/a尿素；以下簡(jiǎn)稱二期系統(tǒng))系統(tǒng)蒸汽網(wǎng)絡(luò)中分布有5.3、3.0、2.2、1.3、0.5 MPa等不同等級(jí)的蒸汽管路，來(lái)源包括熱電車間、合成廢鍋、低壓甲醇、造氣夾套自產(chǎn)等，同時(shí)“24.40”蒸汽管網(wǎng)與其他系統(tǒng)(“18.30”工程系統(tǒng)；以下簡(jiǎn)稱一期系統(tǒng))蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行管道串聯(lián)。日常裝置生產(chǎn)運(yùn)行工況的改變對(duì)蒸汽的生產(chǎn)與消耗具有顯著的影響，高效的產(chǎn)出、減少潛能浪費(fèi)、合理利用蒸汽等級(jí)等措施，能夠降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1　蒸汽使用現(xiàn)狀

1.1鍋爐生產(chǎn)負(fù)荷低，蒸汽熱力生產(chǎn)效率有待提高

公司二期系統(tǒng)蒸汽熱力生產(chǎn)使用的是次高壓、次高溫TG-130/5.29-M型鍋爐，采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)鍋爐熱力生產(chǎn)效率進(jìn)行計(jì)算，耗煤熱量和蒸汽熱量計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均為2月份系統(tǒng)運(yùn)行較正常生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算得出。

蒸汽熱力生產(chǎn)效率(%)=η1/η2=79.2%

結(jié)果顯示，二期工程系統(tǒng)蒸汽熱力生產(chǎn)效率不到80%，鍋爐生產(chǎn)負(fù)荷較低，系統(tǒng)實(shí)際蒸汽產(chǎn)量?jī)H90 t/h，與鍋爐自身額定負(fù)荷相比還有很大提升空間。

1.2蒸汽分級(jí)利用不合理

二期系統(tǒng)合成廢鍋副產(chǎn)約35 t/h的3.0 MPa蒸汽通過(guò)烴化預(yù)熱器后，約10 t/h輸送至變換工段，另富余的25 t/h的3.0 MPa蒸汽經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓后并入1.3 MPa蒸汽管網(wǎng)，存在蒸汽熱能浪費(fèi)現(xiàn)象。6機(jī)生產(chǎn)時(shí)，造氣夾套產(chǎn)生約26 t/h的較低溫飽和蒸汽與管網(wǎng)中合成廢鍋產(chǎn)生的高溫蒸汽匯合，調(diào)節(jié)至200 ℃左右送至尿素工段使用。

1.3跑冒滴漏、冷凝液亂排造成資源浪費(fèi)

管道腐蝕或密封不嚴(yán)等因素造成多處蒸汽“跑冒滴漏”現(xiàn)象，例如：合成疏水閥、蒸汽控制閥腐蝕嚴(yán)重，造成蒸汽泄漏；變換工段配液槽開放式操作，特別冬季氣溫低，溶劑熱量散失較快，加熱蒸汽的“跑冒滴漏”現(xiàn)象更顯著。

通過(guò)蒸汽換熱設(shè)備所排放的冷凝液，不能及時(shí)回收或回收量較少，從而加大脫鹽水使用量，并損失大量熱量。例如變換工段熔硫后冷凝液量較少(3～4 t/d)，冷凝液集中送水管網(wǎng)循環(huán)使用的周期為5 d，影響冷凝液熱量的及時(shí)回收利用。

2　節(jié)能優(yōu)化措施

2.1提高鍋爐負(fù)荷，增加效益

二期工程系統(tǒng)蒸汽熱力實(shí)際生產(chǎn)效率僅80%左右，提高鍋爐生產(chǎn)負(fù)荷，實(shí)際蒸汽產(chǎn)量能夠增加30 t/h。由于公司生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)模較之周邊小企業(yè)占優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)出的蒸汽品質(zhì)較優(yōu)，可以外售周邊企業(yè)供熱、生產(chǎn)等使用。

2.2增加中壓甲醇系統(tǒng)

二期系統(tǒng)中壓甲醇出口CO+CO2含量較高，原有裝置需要通過(guò)加開經(jīng)循環(huán)機(jī)提壓后，繼續(xù)循環(huán)反應(yīng)，以降低該工藝指標(biāo)。針對(duì)這種情況，二期合成現(xiàn)場(chǎng)增加一套中壓甲醇工序。合成廢鍋過(guò)熱蒸汽產(chǎn)量，剛好滿足中壓甲醇裝置中的烴化蒸汽加熱器和醇化蒸汽加熱器使用(烴化蒸汽加熱器需要蒸汽量為17.60 t/h，醇化蒸汽加熱器需要蒸汽量為14.08 t/h，需要總蒸汽量為31.68 t/h)。

2.3合新增汽輪拖動(dòng)造氣風(fēng)機(jī)

針對(duì)合成廢鍋富余的3.0 MPa蒸汽，現(xiàn)場(chǎng)增加一套汽輪機(jī)，通過(guò)汽輪機(jī)拖動(dòng)造氣1#風(fēng)機(jī)運(yùn)行，代替電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以達(dá)到余熱余壓的合理利用，富余的電量傳到電網(wǎng)。

2.4冷凝液回收利用

冷凝液回收及其熱量的利用，是蒸汽供熱系統(tǒng)中節(jié)約能源的重要部分之一。例如回收高溫冷凝水的熱量，可以減少鍋爐排放污染，并降低水處理量。另外排查現(xiàn)場(chǎng)冷凝液產(chǎn)量0.2 t/h以上的工序，增設(shè)回收管道，及時(shí)回收并合理利用這些分散的冷凝液熱效，減少能量消耗。

2.5加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)蒸汽能源管理，做好保溫工作，及時(shí)消除泄漏

對(duì)存在蒸汽漏損的管網(wǎng)進(jìn)行重新保溫、加固、消缺補(bǔ)漏，從源頭上降低蒸汽熱損失和“跑冒滴漏”現(xiàn)象發(fā)生，最大限度地提高熱利用率?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)本工段現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)蒸汽閥門和排水閥進(jìn)行排查，杜絕“跑汽、漏汽”現(xiàn)象。并且加強(qiáng)各班組對(duì)生產(chǎn)設(shè)備用汽狀況的巡查，防止蒸汽內(nèi)漏的發(fā)生，隨發(fā)現(xiàn)隨整改，提高蒸汽使用效率，避免浪費(fèi)的發(fā)生。

3　效果分析

3.1多產(chǎn)蒸汽效益

通過(guò)提高二期工程系統(tǒng)鍋爐負(fù)荷，可以增加30 t/h蒸汽的產(chǎn)量進(jìn)行外售。公司噸蒸汽成本90元(電耗、煤耗、脫鹽水成本、人工等其他費(fèi)用綜合計(jì)算)，按照年運(yùn)行8 000 h計(jì)算：年蒸汽生產(chǎn)量= 30 t/h×8 000 h= 240 000 t；外售價(jià)格為102元/t，則多產(chǎn)蒸汽效益288萬(wàn)元。

3.2醇后氣達(dá)標(biāo)

新一套中壓甲醇運(yùn)行能夠促使氣體循環(huán)反應(yīng)完全，保證控制醇后氣CO+CO2含量。新增中壓甲醇運(yùn)行，同時(shí)可以關(guān)停一臺(tái)608 kW功率循環(huán)機(jī)，降低了用電消耗。

3.3汽輪拖動(dòng)節(jié)電效益

新增的汽輪機(jī)利用3.0 MPa蒸汽減壓至1.3 MPa的能量差拖動(dòng)造氣1#風(fēng)機(jī)運(yùn)行。改造前1#風(fēng)機(jī)電耗功率230 kW，按照每年8 000 h運(yùn)行時(shí)間，電價(jià)0.52元/kW·h計(jì)算：年節(jié)電總費(fèi)用95.6萬(wàn)元。

3.4高溫冷凝水回收

系統(tǒng)蒸汽管道中疏水通過(guò)增設(shè)管道至低壓閃蒸擴(kuò)容器進(jìn)行回收，每小時(shí)的疏水量約7 t，冷凝水的回收溫度約為90 ℃。補(bǔ)給冷水溫度約為20 ℃，則ΔT=70 ℃，升高1 kg補(bǔ)給水至90 ℃，所需能量Q=293 kJ，設(shè)蒸汽負(fù)荷1 000 kJ/h，按1年8 000 h運(yùn)行時(shí)間，則加熱補(bǔ)給水能量為：Q(總)=293×1 000×8 000=2.344×109kJ。

燃料煤熱值23 023 kJ；按照鍋爐效率80%，燃煤?jiǎn)蝺r(jià)420元/t計(jì)算，節(jié)約的原料費(fèi)用5.35萬(wàn)元。水需要量統(tǒng)計(jì)56 000t/年，水單價(jià)4元，水的費(fèi)用24.64萬(wàn)元。按脫鹽水成本費(fèi)用3.6元/t計(jì)算，水處理費(fèi)用20.16萬(wàn)元。回收冷凝水節(jié)約的總費(fèi)用50.16元。

4　結(jié)語(yǔ)

隨著“十三五”中持續(xù)提出節(jié)能環(huán)保指標(biāo)，煤化工系統(tǒng)中不斷優(yōu)化升級(jí)，蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)是重要的節(jié)能優(yōu)化部分，公司生產(chǎn)系統(tǒng)逐漸優(yōu)化整合過(guò)程中，也開始了化工園區(qū)總體蒸汽用量及特點(diǎn)統(tǒng)計(jì)新的蒸汽平衡工作。在化工園區(qū)用能規(guī)劃中做好蒸汽系統(tǒng)利用研究，能夠保證蒸汽管網(wǎng)產(chǎn)汽、用汽、發(fā)電平衡，同時(shí)做好熱能電能聯(lián)產(chǎn)，減少最小外部損失，加大蒸汽管網(wǎng)的管理，合理調(diào)配，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1003-3467(2016)07-0047-02

2016-05-29

楊安成(1985-)，女，助理工程師，從事化工工藝和管道設(shè)計(jì)工作，電話：13663034194。

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