4-1化工企业通用节能技术课件.ppt
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- 化工企业 通用 节能 技术 课件
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1、化工企业通用节能技术化工企业通用节能技术主讲人:尹洪超主讲人:尹洪超大连理工大学能源与动力学院 教授 博士生导师 化工系统工程研究所 博士热力工程与节能设计研究所 所长电 话:13940865971传 真:0411-84708460 E-mail:主讲人目录目录 冷凝水回收节能技术 热电联产节能技术 锅炉、加热炉节能技术 热管及热管换热器节能技术 热泵节能技术 余热回收节能技术 低温热制冷节能技术 蓄热蓄冷技术目录一、冷凝水回收节能技术一、冷凝水回收节能技术1 1、冷凝水的产生、冷凝水的产生间接换热产生冷凝水 产生饱和冷凝水:无论是高于,等于还是低于大气压力(或系统压力),冷凝水都有饱和状态,
2、只是冷凝水的温度分别大于、等于和低于100(饱和温度)。等于大气压力时,冷凝水处于常压状态,低于大气压时,冷凝水处于真空状态。产生过冷冷凝水:当被加热介质流速过快时,换热器面积足够大时,蒸汽在换热器中完全放出汽化潜热变成饱和冷凝水后,仍进一步降温冷却,成为过冷冷凝水。冷凝水回收节能技术1 1、冷凝水的产生、冷凝水的产生冷启动、输送和加热过程产生冷凝水u 冷启动时产生冷凝水 间接换热设备冷启动时产生冷凝水(考虑疏水阀排量)蒸汽输送管网冷启动时产生冷凝水(考虑疏水阀排量)u蒸汽输送管网产生冷凝水 无保温管网产生冷凝水 有保温管网产生冷凝水u用汽系统产生产生冷凝水 间接加热产生冷凝水冷凝水回收节能技
3、术2 2、冷凝水直接排放的危害、冷凝水直接排放的危害 如果不能有效和合理的对冷凝水进行回收利用,而直接排放,会造成:l 水资源污染l 环境热污染l 能源,尤其是热能的浪费冷凝水回收节能技术高温冷凝水做锅炉补水,燃料费节约例如冷凝水回收温度100;补给水温度15;运行24小时/天,300天/年,锅炉效率70%,燃煤热值5000kcal/kg,煤价300元/吨,燃油锅炉效率80%,燃油2.2元/升,燃油热值41100kg/L。回收1t/h冷凝水相当于节煤量:吨/年年节约价值:万元回收1t/h冷凝水相当于节油量:升/年年节约价值:万元3 3、冷凝水回收价值、冷凝水回收价值冷凝水回收节能技术水及水处理
4、费用节约 例如水费1.7元/t,水处理费1.5元/t,则回收1t/h冷凝水相当于价值:其他费用 密闭式冷凝水回收可减少蒸汽泄漏量及二次闪蒸量,同开式比较按增加背压0.2MPa,即减少闪蒸压差0.2MPa。万元万元 疏水阀泄漏量减少:二次闪蒸量减少:总汽量减少:冷凝水回收节能技术3 3、冷凝水回收价值、冷凝水回收价值4 4、冷凝水回收方式、冷凝水回收方式 用汽设备使用蒸汽压力P1,冷凝水回收集水罐压力P2,大气压力为P0 开式回收:集水罐压力P2等于大气压力P0 闭式回收:集水罐压力P2大于大气压力P0 关系式:P1 P2 P0 完善程度:P2越接近P1回收系统越完善。影响因素:P2受用汽设备始
5、端压力、管网长度、管径大小,管道构件及设备管网高度等影响。冷凝水回收节能技术4 4、冷凝水回收方式、冷凝水回收方式1).开式回收系统定义:即凝结水收集水箱(罐)和大气想通的系统,不同压力的用汽设备排放的凝结水通过一条或几条凝结水回收管路,汇集到一个开式凝结水收集水箱(罐),通过凝结水泵将凝结水输送到锅炉房蓄水池,再和生水一起进行软化、脱碳、除氧处理,重新用于锅炉给水的系统。开式回收系统特点:排放闪蒸汽排放闪蒸汽凝结水水温低凝结水水温低受污染程度大受污染程度大系统投资小系统投资小自来水自来水冷凝水箱冷凝水箱软水箱软水箱软水处理交换器软水处理交换器锅炉锅炉除氧器除氧器低压低压用汽用汽设设 备备中压
6、中压用汽用汽设设 备备高压高压用汽用汽设设 备备7米米减温减压器减温减压器开式回收系统工艺流程开式回收系统工艺流程4 4、冷凝水回收方式、冷凝水回收方式2).闭式回收系统定义:从冷凝水管网到收集水罐,整个回收过程中系统处于大气压力以上运行,凝结水收集水罐除设计安全考虑超压放外,其它部分始终不与大气接触,凝结水通过专门设计的防汽蚀水泵输送至锅炉房热力除氧器或锅炉汽包。凝结水无需特别软化、脱碳霍除氧处理。闭式回收系统特点:很少排放闪蒸汽很少排放闪蒸汽回收水温高回收水温高冷凝水无污染冷凝水无污染系统投资相对小系统投资相对小4 4、冷凝水回收方式、冷凝水回收方式自来水自来水软水箱软水箱锅炉锅炉低低压压
7、用用汽汽设设备备中中压压用用汽汽设设备备高高压压用用汽汽设设备备减温减压器减温减压器压力集水罐压力集水罐P1P1P2P2除氧器除氧器蒸汽蒸汽闭式回收系统工艺流程闭式回收系统工艺流程4 4、冷凝水回收方式、冷凝水回收方式 开放式水箱蒸汽设备疏水阀凝水泵锅炉水箱特点特点:开放式水箱开放式水箱低的回收温度低的回收温度水质变坏水质变坏汽蚀现象发生汽蚀现象发生5 5、冷凝水回收的技术难点、冷凝水回收的技术难点冷凝水回收节能技术5 5、冷凝水回收的技术难点、冷凝水回收的技术难点防止汽蚀的产生冷凝水回收节能技术装置汽蚀余量=P1/gH1+hP/g装置汽蚀余量 必需汽蚀余量(0.6 1.0 m)冷凝水泵提高冷
8、凝水泵的水头6 6、疏水阀工作原理、疏水阀工作原理冷凝水回收节能技术右图为内置疏水器的疏水泵的工作原理7 7、疏水器分类、疏水器分类冷凝水回收节能技术机械型疏水器 自由浮球型疏水器浮筒式疏水器 杠杆型疏水器热静力型疏水器液体膨胀型疏水器液体压力式疏水器波纹管型疏水器双金属片式疏水器热动力型疏水器圆盘式疏水器迷宫式疏水器 脉冲式疏水器其它疏水器8 8、疏水器经济意义、疏水器经济意义冷凝水回收节能技术 在蒸汽供热系统中,常因疏水器的失灵而引起严重的泄漏。据统计,平均每吨蒸汽需用疏水器4.57只。然而,在常用的疏水器中,平均每年每只漏汽量约为21吨;平均有30%的疏水器属于严重泄漏,平均每年每只漏汽
9、量达60吨,折合标准煤7.74吨。在许多企业中,对于正确使用、维护疏水器这个重要环节未予重视,有的疏水器安装后无人过问,有的甚至干脆折除掉,让汽、水任意排放,造成大量的能源浪费。因此,充分认识,管好、用好疏水器在提高能源利用率、节省燃料、减少热能损失等方面均具有很重要的经济意义。疏水器节能效益极其可观9 9、维护疏水器注意事项、维护疏水器注意事项冷凝水回收节能技术 发现疏水阀跑汽,要及时排污和清理过滤网,根据实际使用情况勤检查,遇有故障随时修理。每年至少要检修一次,清除里面的杂质。疏水阀在整个蒸汽系统中被认为是个小配件,但对系统工作和经济运行影响很大,所以疏水阀的维护和检修也是至关重要的,只有
10、充分重视疏水阀在生产上的重要作用。勤检修,使疏水阀经常处在良好的工作状态下,才能保证达到最佳节能效果和提高经济效益。1010、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目冷凝水回收节能技术测试仪器:TM5型疏水器检测仪高温冷凝水不回收现场高温冷凝水不回收现场 1010、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目1)疏水器故障的分类(1)堵塞(Blocked):由于疏水器排水不畅造成;(2)吹放(Blowing):蒸汽随冷凝水一起排出造成,也 称为内部泄漏;(3)泄漏(Leak):蒸汽和冷凝水非正常排放至环境;(4)温度设定不合适:即热静力式疏水器实际排水温
11、度与 设定温度不一致造成;(5)异常低温(Low Temperature):有冷凝水滞留,温 度低于饱和温度的40%。(6)水锤:疏水器一旦发生故障,不仅影响蒸汽系统的效率,严重的还会由于蒸汽管内带水 发生“水击”现象,对安全生产造成威胁。1010、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目2)疏水器故障的原因(1)没有选择合适的疏水器;(类型、排水容量)(2)不正确的口径选型;(3)疏水器本身的质量问题;(4)蒸汽携带杂质,产生水垢,造成疏水器堵塞;(5)未能较好地维护过滤器;(6)酸性冷凝水引起腐蚀;(7)水锤(水击);(8)冷冻;(9)错误的安装方式;(10)疏水器缺
12、乏足够的维护1010、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目3)单个疏水器完全泄露全年经济损失泄漏量大于15kg/h时为完全吹放泄露,即使仅仅有一个疏水器泄漏,按全年工作8000小时,每吨蒸汽260元计算,则单个疏水器完全泄漏每年至少造成的经济损失为:1010、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目4)冬季的测试 1980个疏水器中,正常工作的疏水器1063个,故障率为46.31%,其中:吹放的为92个,少量泄漏的为394个,中等泄露的为222个,大量泄漏的为209个,。经初步核算,因疏水器故障问题,重油加氢等十六个 装置大约每小时损失各种蒸汽约
13、10.085t/h。按照每年冬季运行120天计算,则全厂损失各种蒸汽约为10.085 t/h24 h/d120 d=29045 t。每吨蒸汽的价格按照260元计算,则每年冬季因疏水器故障而浪费的费用为260元/t29045 t=7551648元755万元。1010、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目5)夏季的测试 1107个疏水器中,正常工作的疏水971,故障率12.29%:吹放的为9个,少量泄漏的为53个,中等泄露的为45个,大量泄漏的为29个。经初步核算,因疏水器故障问题,重油加氢等十六个装置 大约每小时损失各种蒸汽约1.420t/h。按照每年运行240天计算,
14、则全厂损失各种蒸汽约为1.420 t/h24 h/d240 d=8179.2 t。每吨蒸汽的价格按照260元计算,则每年夏季因疏水器故障而浪费的费用为 260元/t8179.2 t=2126592元即213万元。1010、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目、蒸汽疏水器系统检测分析改造项目无内置疏水器的疏水泵无内置疏水器的疏水泵1111、动力疏水泵原理、动力疏水泵原理图为内置疏水器的图为内置疏水器的疏水泵的工作原理疏水泵的工作原理1111、动力疏水泵原理、动力疏水泵原理图为内置疏水器的图为内置疏水器的疏水泵的工作原理疏水泵的工作原理1111、动力疏水泵原理、动力疏水泵原理动动力力疏疏水水泵泵应应用用
15、动力疏水泵动力疏水泵应用(开式系统和闭式系统举例)应用(开式系统和闭式系统举例)1212、动力疏水泵应用、动力疏水泵应用闭式系统的管路安装闭式系统的管路安装开式系统的管路安装开式系统的管路安装二、热电联产节能技术二、热电联产节能技术 通过采用热电联产技术,用蒸汽透平或燃气透平发电,同时排汽或用通过采用热电联产技术,用蒸汽透平或燃气透平发电,同时排汽或用烟道气加热工艺物流,减少烟道气加热工艺物流,减少CO2CO2排放和燃料消耗。利用现场热电联产装置排放和燃料消耗。利用现场热电联产装置取代工艺装置中常规的高负荷主加热炉;用一套热电联产装置将整个工艺取代工艺装置中常规的高负荷主加热炉;用一套热电联产
16、装置将整个工艺装置需要的所有热量联系起来。装置需要的所有热量联系起来。1 1、热电联产与、热电联产与多联产多联产节节能技术分类能技术分类 热电联产集中供暖系统 热电冷三联产集中空调系统 热电气三联产城市煤气系统 热电水三联产海水淡化系统 热电气冷水多联产系统 液化天然气联合循环热电气冷水多联产系统 煤的气化()联产系统锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵集中供热集中供热1234热电联产节能技术年份年份 总装机容总装机容量(亿量(亿KW)火电火电%水电水电%核电核电%非水再生非水再生能源能源发电发电%201097520.41.23.42020151664.820.34.410.52030
17、202151.119.19.620.22050272831.616.414.537.5 到到2050年,火电将下降到总容量的年,火电将下降到总容量的31.6%,核电占,核电占14.5%,水电占,水电占16.4%,非水再生能源将占,非水再生能源将占37.5%2 2、我国未来电力结构发展、我国未来电力结构发展热电联产节能技术 与同容量亚临界火电机组的热效率比,在理论上采用超临界参数可提高效率22.5%,采用更高参数可提高约45%。机组类型机组类型蒸汽压力蒸汽压力MPa(22.1 MPa)蒸汽温度蒸汽温度(374.15 )电厂效率电厂效率%供电煤耗供电煤耗g/kWh亚临界机组亚临界机组17.0540
18、/54038324超临界机组超临界机组25.5567/56741300高温超临界高温超临界25.0600/60044278超超临界机组超超临界机组30.0600/600/60048256高温超超临界高温超超临界30.070057215与同容量亚临界火电机组的热效率比,在理论上采用超临界参数可提高效率与同容量亚临界火电机组的热效率比,在理论上采用超临界参数可提高效率22.5%,采用更高参数可提高约,采用更高参数可提高约45%。3 3、超临界发电技术、超临界发电技术热电联产节能技术美国能源部提出计划开发35MPa/760/760/760 的超超临界火电机组,使其热效率高于55%,污染物排放比亚临界
19、机组减少30%。欧盟EuroStar启动700级超超临界参数的 AD700计划,目标将供电效率提高到55(深海水冷却)或52(内陆电厂)缺点:将煤炭全部直接燃烧用于发电(USC等),只是将煤单纯作为燃料,导致煤炭中高附加值成分的损失。超超临界燃煤发电机组超超临界燃煤发电机组气化气化燃气轮机燃气轮机燃料电池燃料电池净化净化制氧制氧煤煤电电合成气合成气液体燃料液体燃料合成合成日本新能源EAGLE计划日本新能源EAGLE计划热电联产节能技术3 3、超临界发电技术、超临界发电技术4 4、热电联产的概念、热电联产的概念 动力设备同时供应电能和热能,而且供热是利用热转变为功的过程中工质的余热(或不可避免的
20、冷源损失的能量)来进行的,这种能量生产方式成为热电联合生产,进行热电联合生产的火电厂成为热电厂。如利用汽轮机中做过功的蒸汽对外供热,它是将燃料的化学能转化为具有较高压力和温度的高品位的热能用以发电,同时将已在汽轮机中做了部分功后的低品位热能,对外供热,这种热电联合能量生产符合按质用能的原则,可提高电厂的经济效益。热电联产节能技术5 5、蒸汽轮机热电联产、蒸汽轮机热电联产蒸汽轮机热电联产燃用的是化石燃料,通过较成熟完善的原动机汽轮机把热能转换成电能并对外供热。目前这种形式的热电联产仍是国内外发展热化事业的基础,是联产集中供热的最主要形式。供热式汽轮机有背压式汽轮机、抽气式汽轮机和凝汽采暖两用机组
21、等形式。热电联产节能技术 蒸汽轮机热电联产燃用的是化石燃料,通过较成熟完善的原动机汽轮机把热能转换成电能并对外供热。目前这种形式的热电联产仍是国内外发展热化事业的基础,是联产集中供热的最主要形式。供热式汽轮机有背压式汽轮机、抽气式汽轮机和凝汽采暖两用机组等形式。热电联产节能技术5 5、蒸汽轮机热电联产、蒸汽轮机热电联产背压式汽轮机(背压式汽轮机(B B型,型,CBCB型型)B型汽轮机利用排汽向外供热,热用户作为它的冷源,是典型的热电联产机组。其优点是热能利用率高,结构简单,不需要凝汽器,投资少。但其运行按“以热定电”的方式进行,背压机电功率取决于热负荷,热和电不能独立调节,因此难以同时满足热负
22、荷、电需求,必须有稳定可靠的热负荷时才能采用背压式汽轮机。CB型表示抽汽背压式汽轮机,其特点是在背压排汽供热的同时,还有一级较高压力的调节抽汽供热。热电联产节能技术5 5、蒸汽轮机热电联产、蒸汽轮机热电联产抽汽式汽轮机(抽汽式汽轮机(C C型,型,CCCC型型)C型表示汽轮机带有一级调整抽汽,抽汽可供工业用汽,压力调整范围一般为0.78-1.23MPa;也可供采暖用汽,压力调整范围一般为0.118-0.245MPa。CC型表示汽轮机带有两级调整抽汽,抽汽压力调整范围与C型形同。抽汽式汽轮机的特点是:热电负荷可独立调节,运行灵活。抽汽式汽轮机有最小凝汽流量,以保证低压缸有通风冷 却蒸汽。凝汽流绝
23、对内效率比同参数的凝汽机组低,对该类机组 的节能有不利影响。热电联产节能技术5 5、蒸汽轮机热电联产、蒸汽轮机热电联产6 6、凝汽采暖两用机组、凝汽采暖两用机组 这是一种把大型凝汽机组改造为供热机组的形式。它是在中低压之间的导汽管上装了蝶阀以调节抽汽量,在采暖期供热,在非采暖期或暂无热负荷时仍以凝汽机组运行。凝汽采暖两用机的特点是:由于两用机是将凝汽机改造为供热机,高压缸通流容积是按 凝汽流设计的,所以当抽汽供热时,电功率减少,以牺牲电 功率来增加供热。由于在导汽管上装了蝶阀,有压损的影响,在非采暖期虽为 凝汽机组,热经济性仍会下降约0.1%0.5%。在抽汽运行时具有抽汽式汽轮机的特点,但其设
24、计、制造简 单,成本低,是适应热电联产供事业迅速发展的有效措施。热电联产节能技术7 7、燃气轮机热电联产、燃气轮机热电联产 燃气轮机热电联产是利用燃气轮机发电后的排气进入余热锅炉产生蒸汽,蒸汽作为供热热源。燃气轮机热电联产系统如图所示:热电联产节能技术 燃气轮机热电联产可以有效配置资源,稳定、持续地利用天然气、煤气等资源,减少燃气的调节,降低因燃气调峰导致的储采比下降、地下储气库损失等不必要的资源浪费,减少燃气管网的建设投资,提高设备运行效率,从而降低燃气利用成本,提高用气企业的竞争能力。如果燃气轮机系统再增加一个蒸汽轮机,即余热锅炉出来的水蒸汽进入蒸汽轮机膨胀做功,就组成了燃气蒸汽联合循环,
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