低溫余熱的回收與利用PPT課件

.,1,低溫余熱的回收與利用,.,2,石化工業(yè)有大量的低溫余熱（一般指熱源溫度在150以下），低溫余熱回收和利用的好壞也標志著一個企業(yè)的用能水平，故它始終是困擾節(jié)能工作的一個問題。在許多情況下，低溫熱的利用主要是節(jié)約蒸汽。80以上的低溫余熱量：500萬噸常減壓裝置11MW140萬噸催化裂化裝置22MW100萬噸延遲焦化裝置8MW,.,3,1低溫余熱的回收利用原則（1）首先改進降低工藝用能，優(yōu)化工藝裝置換熱流程，系統(tǒng)熱集成，盡量少產(chǎn)低溫余熱;（2）低溫余熱的回收和利用必須經(jīng)濟合理、運行可靠。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：有些企業(yè)在確定低溫余熱利用方案時，低溫余熱的價格確定不合理；另外有時將回收利用的系統(tǒng)管道投資沒有考慮。這兩個方面均會導致不合理的方案產(chǎn)生。（3）低溫余熱的利用應優(yōu)先考慮長周期運行的同級利用（低溫熱量直接代替了原使用的二次能源），其次考慮全年中部分時間利用的同級利用，最后才考慮升級利用。,.,4,2低溫余熱的用途同級利用方式：（1）作工藝裝置重沸器熱源，如氣體分餾裝置；（2）預熱除鹽水；（3）預熱加熱爐空氣；（4）采暖與生活熱水；升級利用方式：（1）發(fā)電；（2）制冷；(3)第二種吸收式熱泵。（4）作海水淡化的熱源；,.,5,3低溫余熱方式的節(jié)能效果,幾種低溫余熱利用方式的折能系數(shù)（定義為低溫熱利用所代替的一次能源量占低溫熱量的百分比）見下表：目前國內(nèi)低溫熱擴容發(fā)電投用的企業(yè)有長嶺和錦西煉廠。,.,6,4同級利用目前，低溫余熱的主要利用方式為同級利用，這種利用方式的節(jié)能效果最顯著，并且在相當長的時期內(nèi)，將仍是該種利用方式。濟南分公司全廠性低溫余熱回收與利用措施，投資2000萬元，現(xiàn)已投用，年節(jié)標油20000噸，年效益約6000萬元。安慶分公司煉油廠全廠性低溫余熱回收與利用措施，投資2000萬元，節(jié)約1.0Mpa蒸汽29t/h，年節(jié)標油16000噸，年效益約2442萬元。,.,7,5升級利用5.1熱機目前國內(nèi)主要采用二級水擴容動力循環(huán)方式發(fā)電，這種方式的優(yōu)化是運行可行，缺點是效率低。據(jù)報導，國外有采用有機工質(zhì)動力循環(huán)方式，這種方式的優(yōu)點是效率較高，但缺點是可靠性差。以某煉油廠催化裂化6條低溫物流提供低溫熱28.7MW，延遲焦化裝置2條物流提供7.6MW為例。,.,8,.,9,.,10,5.2制冷低溫熱制冷主要采用溴化鋰形式，制取的冷水溫度為720C。低溫熱制冷的主要用途：生活制冷（空調(diào)）；生產(chǎn)制冷催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)；延遲焦化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)；氣體分餾裝置；其它工藝裝置等。,.,11,典型溴化鋰制冷機的主要參數(shù),.,12,金陵分公司對3#延遲焦化裝置進行改造，使用13070、150t/h低溫熱水,在熱水站增加一套制冷量150萬大卡/h的熱水型溴化鋰機組,將7-10的冷媒水引入延遲焦化裝置。措施投用后，裝置干氣中C3及以上組分含量降低3個百分點（由原來的6%降到3%），每年增產(chǎn)液化氣約2500-3000噸，直接經(jīng)濟效益至少400萬元，該項目投資不超過200萬元，投資回收期不超過半年。,.,13,5.3熱泵,熱泵分壓縮式和吸收式二種形式。壓縮式熱泵主要在氣體分餾裝置上使用，將丙烯塔頂?shù)牡蜏責釅嚎s后做塔底熱源，但目前該種形式的熱泵在煉油廠沒有新的應用，原因是低溫熱直接作熱源，節(jié)能效果大大提高。吸收式熱泵有二種形式，第一種需要較高溫位的低溫熱，溫度約為（120130），使更低溫位（2050）的低溫熱溫度升高30左右，這種熱泵一般對煉油廠不合適。第二種方式是不需較高溫位的低溫熱，僅耗少量的泵功，就可使7090的低溫熱升高至150200，這種方式一般稱為吸收式變熱器（absorptionheattransformer)，應是在煉油廠非常實用的一種節(jié)能措施。,.,14,吸收式熱泵原理圖C冷凝器G發(fā)生器E蒸發(fā)器A吸收器H1、H2換熱器P1、P2液泵V節(jié)流閥,.,15,制冷劑和吸收劑組成的工質(zhì)對作為運行工質(zhì)，其工作原理是：在發(fā)生器中，制冷劑工質(zhì)吸收溫度為T1（如70100）的低溫熱QG，蒸發(fā)形成壓力較高的飽和蒸氣，蒸汽在換熱器H2中預冷降溫后，流入冷凝器C并在此冷凝，在環(huán)境溫度T0下向環(huán)境放出品位更低的熱量QC。冷凝后的液體由液泵P2升壓并經(jīng)H2吸熱形成壓力為p1,溫度為T1的過冷液，送入蒸發(fā)器E，并在這里吸收溫度為T1的低品位熱量QE而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的蒸氣流入吸收器A，而沒有蒸發(fā)的液體則經(jīng)節(jié)流閥V降壓重新流入發(fā)生器G，由發(fā)生器G流出的稀溶液由液泵P1升壓并經(jīng)換熱器H1預熱后打入吸收器A，并在這里吸收由蒸發(fā)器流過來的制冷劑蒸氣，由于吸收劑在吸收制冷劑蒸氣時發(fā)生放熱效應，因此在吸收器A中就放出品位較高的溫度為T2（如150200）的熱量QA，吸收器A中的濃溶液則經(jīng)H1放熱，并與蒸發(fā)器來的流體匯合經(jīng)節(jié)流閥V降壓重新流入發(fā)生器G。這種循環(huán)方式的結果是僅耗費了很少的液泵泵功，就能將低品位的熱量QG+QE轉(zhuǎn)化成一部分接近環(huán)境溫度的熱量QC，和另一部分有用的中品位熱量QA。,.,16,目前，變熱器還處于研究階段，據(jù)報導德國已有樣機運行。國外研究最多的是含有TFE的工作流體，其中TFE-H20-E181溶液和TFE-Pyr溶液有較為滿意的效果。常規(guī)的吸收式制冷循環(huán)工質(zhì)對是氨水溶液和溴化鋰水溶液，但在變熱器中，若采用氨水溶液，由于溫度較高，易造成系統(tǒng)內(nèi)的壓力過高；若采用溴化鋰水溶液，則在流體經(jīng)換熱器H1時，易結晶而堵塞管路。吸收式變熱器的性能系數(shù)為0.4左右，即可將100份的低品位熱量轉(zhuǎn)化為40份的中品位熱量。燕化公司橡膠廠5000KW降膜吸收式熱泵，熱源溫度為90，熱泵產(chǎn)出熱水110。操作性能參數(shù)COP為0.45-0.48，供熱規(guī)模為6270kW時，總投資820萬元(2001年)。一般只有回收的余熱溫度高于60及可回收的熱負荷大于2000kW時才具有經(jīng)濟意義。,.,17,6高壓低溫余熱的回收利用,前述的低溫余熱利用還僅是在低壓范圍內(nèi)。隨著油品質(zhì)量的進一步提高，加氫過程越來越多，產(chǎn)生的較高壓力的低溫余熱也越來越多，其高壓低溫余熱的回收和利用將是提高用能水平一個新的課題。高壓低溫余熱一直沒有回收的原因主要有三個：（1）是壓力高，換熱回收投資大；（2）由于壓力高，認為運行安全性差。（3）煉油廠普遍存在低壓低溫余熱過剩并難以回收利用的問題。,.,18,高壓低溫余熱的利用分析,最近對加氫裂化反應流出物采用水擴容發(fā)電的情況做了探討。仔細分析反應流出物余熱的特點，可以看出：盡管反應流出物壓力高，換熱回收投資大，但由于此股物流流量較大熱量集中，為回收熱量所需的管道投資相對較小，回收利用的總投資不一定大。如某0.8Mt/a加氫裂化裝置為全循環(huán)、冷高壓分離器流程，80以上反應流出物余熱量達15.8MW。而某新建4.0Mt/a大型加氫裂化裝置為全循環(huán)、熱高壓分離器流程，80以上的反應流出物余熱量達67.4MW。從安全角度講：在回收反應流出物熱量的過程中，已經(jīng)投用了許多高壓換熱器、高低壓換熱器（如利用高壓分離器氣體熱量直接產(chǎn)生低壓蒸汽）和高壓空冷器，因此也不能認為用高低壓換熱器（在回收大量低溫余熱時，一般用水作介質(zhì)，壓力在0.5MPa以下，故使用高低壓換熱器）代替高壓空冷器就存在安全性的問題。,.,19,某加氫裂化反應流出物余熱發(fā)電的探討,選擇的基準價格數(shù)據(jù)為：電0.45元/kWh,除鹽水14元/t,冷卻水0.25元/t，1.0MPa蒸汽100元/t。投資：以2002年投資概算價格為基準，新建加氫裂化裝置回收41MW低溫位余熱（下稱新建裝置動力回收）和已有裝置改造回收（下稱改造裝置動力回收）兩種方案的動力回收系統(tǒng)工程投資見下表。,.,20,效益分析,效益發(fā)電3500kW,年效益1260萬元；換熱器代替高壓空冷器后，減少風機用電160kW,年效益57.6萬元。因此低溫余熱發(fā)電的年總效益為1317.6萬元。低溫余熱電站的有關消耗及費用如下：冷卻水3340t/h,年費用660萬元；電站自耗電（包括熱水泵）200kW,年費用72萬元；熱水補充用除鹽水2.5t/h,年費用28萬元；消耗1.0MPa蒸汽0.5t/h,年費用40萬元。上述4項相加，年總費用800萬元。投資回收期：低溫發(fā)電的年凈效益為517.6萬元，新建和改造裝置動力回收方案的簡單投資回收期分別為3.6，4.4年。這兩種情況下的回收期均在一般可接受的5年以內(nèi)，說明采用動力回收方式是經(jīng)濟可行的。另一方面也說明，新建裝置動力回收方案更合理，投資回收期比改造裝置動力回收短0.78年。節(jié)能效果：發(fā)電3500kW并減少風機用電160kW,節(jié)能量為1098kg標油/h,各種消耗折一次能源量為438kg標油/h,此方案凈節(jié)能量為660kg標油/h，每年節(jié)約標準燃料油5280噸，節(jié)能效果也是非常顯著的。,.,21,不同地區(qū)的影響,對不同地區(qū)不同煉油廠來說，所建低溫余熱電站的投資變化不大，但有時效益差別比較大，這是由煉油廠不同的公用工程價格所引起的。以南方某煉油廠的價格為例進行分析。有關價格為：電0.62元/kWh,除鹽水8元/t,冷卻水0.34元/t，1.0M