撫順干餾裝置部分循環(huán)冷卻水余熱的回收利用

1、撫順干餾裝置部分循環(huán)冷卻水余熱的回收利用摘要:本文主要介紹撫順干餾裝置生產過程中循環(huán)冷卻水余熱的產生形式,應用熱交換技術實現熱能的轉化,以及這部分能量的回收所得到的環(huán)境和經濟效益。關鍵詞:撫順干餾裝置循環(huán)水余熱利用熱污染節(jié)能在石油工業(yè)生產過程中,無論是人造石油廠還是石油煉制工廠,十之八九都伴隨熱能進行輸入和輸出。撫順干餾裝置的特點決定了其在干餾生產過程中必然伴隨著大量的熱能,其中包括氣態(tài)蒸汽顯熱和液態(tài)高溫水顯熱,這部分顯熱如能全部或部分加以回收利用將會帶來巨大的經濟效益和社會效益。一、撫順式干餾裝置循環(huán)水余熱的產生撫順干餾裝置由三臺加熱爐、二十臺干餾爐以及洗滌飽和塔、冷卻塔和涼水塔等組成。頁巖

2、在干餾爐中進行干餾過程的熱源由兩部分組成,一部分是干餾爐發(fā)生段頁巖半焦中固定碳與爐底主風中的氧氣發(fā)生氧化反應放出大量的熱,約占干餾需要熱量的70%;另一部分是通過間歇式加熱爐提供的熱循環(huán)瓦斯氣,約占干餾需要熱量的30%,從干餾爐中部直接供熱。兩部分熱源于干餾爐混合室相遇,混合后給干餾段供熱。干餾爐出口的干餾產物經過一系列冷凝、冷卻后得到頁巖油產品。在冷凝、冷卻過程中存在著大量的傳熱。其主要是以對流傳熱的形式進行。無論是在加熱爐燃燒還是熱循環(huán)瓦斯氣加熱過程中都存在著大量的冷卻水的使用,并且存在著大量的熱能,另外洗滌飽和塔、冷卻塔和涼水塔的冷卻水也存在著大量的熱能。下面主要介紹一下這兩部分熱能的產

3、生。1、撫順加熱爐大砣回水余熱的產生三臺加熱爐其中兩臺燃燒加熱,另外一臺通熱的循環(huán)瓦斯給干餾爐干餾供熱,冷卻水通過泵送至三臺加熱爐大砣水封,通過熱交換加熱后的水由泵輸送至涼水池進行冷卻降溫后循環(huán)利用,冷卻過程中將能量釋放掉。冷卻水經過一、二部加熱爐大砣加熱前后的溫度及流量見圖-1及圖-2所示,通過圖-1中加熱爐上水溫度(1和加熱爐出水溫度(2兩條曲線可以看出,冷卻水平均被加熱15左右,如圖-2所示其流量在251-255 m3/h左右,按圖-1溫度差,按照公式(1計算:Q=C×G×T(1式中:Q:熱量C:水的比熱,取Kcal/Kg×G:水質量T:溫度差按下限向大氣中

4、散發(fā)熱量約Q=3.77×106Kcal/h的熱量。循環(huán)冷卻水中賦存的余熱量十分巨大,溫排放易引起嚴重的熱污染。這部分熱量可以通過設計、改造后回收利用。2、冷卻塔冷卻水余熱的產生干餾裝置冷卻塔主要作用是將干餾產物瓦斯氣的再次冷卻和洗滌,冷卻水通過熱交換加熱后通過泵送至涼水塔進行冷卻降溫再循環(huán)使用。冷卻水經過涼水塔冷卻前后溫度及流量見圖-3和圖-4所示,通過圖-3中涼水塔出口冷卻水溫度(1和涼水塔入口冷卻水溫度(2可以看出,在涼水塔冷卻過程中水溫度平均降低11-12左右,如圖-4所示其流量在705-715 m3/h左右,一、二、三部三臺冷卻泵同時作業(yè),按圖-3溫度差,按照公式(1計算,按

5、下限向大氣中散發(fā)熱量約Q=2.33×107Kcal/h的熱量。這部分熱量可以通過設計、改造后回收利用。在撫順干餾爐進行頁巖干餾生產的同時,有很多熱量伴隨著產生和消失,其中一部分可以計算得到其熱量并可以實現回收利用,但是大部分較難實現回收利用,例如干餾爐水盆每時每刻都在以蒸汽的形式向大氣及干餾爐中擴散熱量,這也是相當可觀但無法或很難實現回收利用的一部分能源;冷卻池、洗滌池每日通過散熱等形式向大氣中散熱,另外瓦斯排送機的軸承冷卻水的余熱,這部分能量也是較難回收利用的。二、循環(huán)冷卻水余熱對環(huán)境造成的污染及回收利用的價值對冷卻塔和涼水池而言,其蒸發(fā)散熱加以風吹影響,使大量熱量和水滴進入大氣環(huán)

6、境,會使空氣局部溫度、濕度升高。如前面介紹循環(huán)冷卻水在冷卻過程中向其排放的環(huán)境釋放出極其巨大的余熱能量,如此巨量的廢熱排放必將使局部生態(tài)環(huán)境遭受熱污染。必須重視循環(huán)水余熱的回收與利用,這是關系到節(jié)能、保護生態(tài)環(huán)境和資源綜合利用,轉害為利、化廢為寶的大好事情。在工業(yè)上,目前我國總的能源利用率也不高,平均還不到30%。歐美一些比較發(fā)達的國家,差不多已達到40%50%,而缺少能源資源的日本,達到57%。通過數據可以看出浪費掉的余熱比利用的熱量還多。查2004年資料,全世界煤炭生產量為55.38億噸,比上年增長6.81%。其中中國煤炭生產量為19.56億噸,增長13.19%,占世界煤炭生產總量的35.

7、32%。全世界煤炭消費量為55.64億噸,增長6.30%。其中中國煤炭消費量19.17億噸,增長14.64%,占世界消費總量的34.40%。中國的煤炭生產量與消費量占世界比重的1/3,均列世界第一位。如此巨量煤炭資源的消耗和如此低熱能的利用率之間的鮮明對比,使我們不得不在資源的有效利用上思考、研究、開發(fā)和利用。撫順干餾裝置循環(huán)水供應穩(wěn)定,有較穩(wěn)定的溫度差,其條件符合熱交換器對水源溫度和壓力的要求。通過對干餾裝置循環(huán)冷卻水余熱的回收,利用到鍋爐采暖、工業(yè)用途及民用等當中,可以減少燃料煤的消耗。我們每減少1t標準煤的燃燒,便可少排放CO2440kg、SO220kg、煙塵:15kg、灰渣:260kg

8、,能有效地改善大氣及環(huán)境質量。因此,利用循環(huán)冷卻水余熱節(jié)約煤炭資源,不僅是資源的節(jié)約,更可減少燃煤的負面環(huán)境效應,非常有利于環(huán)境保護。通過前面的計算,可以看出,僅加熱爐大砣、冷卻塔循環(huán)水向空氣中散發(fā)的熱量就達Q=2.71×107Kcal/h,這部分熱量僅是撫順干餾裝置循環(huán)水余熱的冰山一角。僅以熱交換器進行熱交換,計算利用余熱的經濟和環(huán)境效益,如果考慮到冬夏溫度差對水溫的影響,高溫可平均達到60左右,均屬于低品位熱能。利用熱交換器對這部分能量Q=2.71×107Kcal/h進行轉化,折合成5000 Kcal/Kg燃料原煤計算,按熱能利用率為60%計算,可節(jié)約燃料煤3.25t/

9、h 左右,按照年355天生產日計算可節(jié)約用煤2.77萬噸左右,按照當前市場價格418元/噸計算,年可節(jié)約資金1157.9萬元。不但節(jié)約了能源,創(chuàng)造經濟效益,更改造了環(huán)境效益。隨著社會的發(fā)展和創(chuàng)建節(jié)約型企業(yè)步伐的推進,以及企業(yè)的發(fā)展和能源的日益減少的矛盾促使企業(yè)正在向節(jié)約、環(huán)保、循環(huán)經濟方向努力。為保證社會經濟的可持續(xù)發(fā)展和資源的最大限度利用,在一些發(fā)達國家已經提出了建立“循環(huán)型社會”的21世紀發(fā)展的重大戰(zhàn)略目標,并從工業(yè)生產和人民生活等各個方面有機關聯(lián)的多層面予以實施。干餾裝置循環(huán)冷卻水余熱利用問題正是實施“循環(huán)型社會”戰(zhàn)略目標中的一個層面,它關系到節(jié)能、資源綜合利用以及生態(tài)環(huán)境保護等問題。上

10、文已談到,循環(huán)冷卻水余熱的可利用量很大,回收這部分熱能對于節(jié)約能源和煤炭資源的意義是重大的。如前所示循環(huán)水的前后溫度差都在10-15之間,這一熱量損失對干餾裝置生產過程是不可避免的,只有通過其它途徑加以利用,以期部分或全部回收。三、干餾裝置循環(huán)冷卻水余熱的回收利用在石油工業(yè)中,廣泛的應用各種換熱設備來完成物料的加熱和冷卻過程,目前應用較廣泛且較成熟的余熱回收設備是熱交換器和正在試生產階段的熱泵,已在工業(yè)余熱回收中得到部分應用。其中熱泵已有了多種類型:如壓縮式熱泵、吸收式熱泵、蒸汽噴射式熱泵,雖然,近年來國內、外陸續(xù)在太陽能利用和工業(yè)余熱利用領域開展了固體吸附式熱泵的應用性研究,也取得了不少較成

11、功的實驗結果,但是在商業(yè)化生產中只是初期的階段。熱交換器按結構分可分為:回轉型熱交換器、熱回收環(huán)熱交換器、熱管式熱交換器、靜止型板式熱交換器。由于高效率是所有熱交換器的目標,而節(jié)省能源是使用者的需求,密集化則是熱交換器的新趨勢,層板式熱交換器則是此項需求下的一項新產品。其種類可涵括板式熱交換器、層流熱交換器等等。這些熱交換器中,板式熱交換器可廣范應用。由于板式熱交換器的高密集度及高熱傳效率,所以在同樣的熱傳需求下,可有較少的體積。一方面可顯著提高工業(yè)生產中的熱能利用率,降低熱能和電能消耗,節(jié)約能源;另一方面,可以大幅度地減少換熱設備的傳熱面積,節(jié)約金屬材料,降低成本。1、循環(huán)冷卻水換熱的工藝流

12、程依照公式(1,如果Q一定,如圖-5所示,忽略傳熱系數及流動形式的影響,流量G和溫度T之間關系,可以通過控制流量G的大小,實現出口對溫度T在熱平衡范圍內的要求,從而達到生活或生產使用要求。通過公式(1參數可以看出,可以通過控制熱側和冷側的溫度及流量等參數來實現在熱平衡范圍內對熱側出口溫度的要求。由公式(1分別應用到冷側、熱側可以看出,在冷側入囗、熱側入口溫度一定的情況下,通過控制熱側出口流速和冷側入口流速的方法可以實現達到傳熱要求,另外可盡量提高冷側出口溫度以達到換熱器的設計要求。其工藝流程可如圖-6所示,其工藝流程簡單,不需要經過過多的處理,只通過泵加壓即可滿足生產要求,中間過程能量損失小。通過閥門控制出口和入口冷熱水流量,可達到使用要求。四、結論撫順干餾裝置產生巨大的循環(huán)水