煤化工供熱系統(tǒng)優(yōu)化設計PPT

1、2014年8月主講人：蔡國紅（ Tel:) 煤化工供熱系統(tǒng)優(yōu)化設計(shj)共二十四頁Page 2目錄(ml)煤化工供熱系統(tǒng)優(yōu)化設計的意義煤化工供熱系統(tǒng)范圍煤化工供熱系統(tǒng)主要特征 3.1 煤化工供熱系統(tǒng)通用特征 3.2 煤制烯烴供熱系統(tǒng)主要特征 3.3 煤制油供熱系統(tǒng)主要特征 3.4 煤制天然氣供熱系統(tǒng)主要特征 3.5 煤制化肥供熱系統(tǒng)主要特征供熱系統(tǒng)設計方案選擇與優(yōu)化 4.1 全廠熱平衡方案（4個實例(shl)） 4.2 管網(wǎng)參數(shù)設置 4.3 鍋爐機組裝機方案 4.4 工藝透平驅(qū)動方案 4.5 熱電聯(lián)產(chǎn)方案 4.6 余熱回收方案 4.7 凝結(jié)水回收方案 4.8 余熱

2、發(fā)電方案 4.9 減溫減壓方案 共二十四頁4.10 IGCC方案 5. 蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)控制 5.1 管網(wǎng)壓力控制 5.2 管網(wǎng)溫度控制6. 主要設備(shbi)配置和輔助系統(tǒng)方案選擇 6.1 燃料煤煤質(zhì)問題 6.2 煙氣脫硝系統(tǒng) 6.3 煙氣脫硫系統(tǒng) 6.4 鍋爐給水泵配置 6.5 風機配置 6.6 除塵系統(tǒng)的配置 目錄(ml)目錄共二十四頁1.煤化工供熱系統(tǒng)優(yōu)化設計(shj)的意義 通過準確地確定(qudng)供熱負荷來合理地選擇供熱系統(tǒng)設計方案，從而達到以下目標： 較高的熱效率 極高的供熱穩(wěn)定性控制工程投資費用 較低的操作維護費用 良好的環(huán)保性能 十二五規(guī)劃.doc 共二十四頁2.煤化工供熱

3、系統(tǒng)(xtng)范圍一套完整的供熱系統(tǒng)主要包括：供熱熱源系統(tǒng)（自建鍋爐房或動力站、自備熱電站或外部熱源）工藝余熱回收系統(tǒng)（廢鍋、鍋爐給水加熱(ji r)系統(tǒng)或其它熱回收系統(tǒng)）供熱管網(wǎng)系統(tǒng)（熱源和熱用戶之間的供熱管網(wǎng)、減溫減壓系統(tǒng)）凝結(jié)水回收系統(tǒng)（凝結(jié)水處理系統(tǒng)和熱用戶之間的凝結(jié)水管網(wǎng)和熱回收系統(tǒng)）熱用戶系統(tǒng)（動力裝置、換熱系統(tǒng)、直接用戶）共二十四頁3.煤化工供熱系統(tǒng)(xtng)主要特征3.1 煤化工供熱系統(tǒng)通用特征：熱負荷規(guī)模大管網(wǎng)級數(shù)多 熱用戶多，性質(zhì)復雜 余熱量較大，種類較多 多實行熱電聯(lián)產(chǎn)方案(fng n)工藝流程較長，開車工況復雜冬夏工況負荷變化大3.2 煤制烯烴（70萬噸/年規(guī)模）供

4、熱系統(tǒng)主要特征：空分裝置高壓蒸汽負荷大 中壓蒸汽負荷相對較小變換裝置、甲醇裝置副產(chǎn)低壓蒸汽量大，導致全廠低品位余熱過剩，較難處理，需建設一定規(guī)模的熱電聯(lián)產(chǎn)或余熱發(fā)電裝置共二十四頁3.煤化工供熱系統(tǒng)主要(zhyo)特征3.3 煤制油（100萬噸/年規(guī)模）供熱系統(tǒng)主要特征：空分裝置高壓蒸汽負荷大 費托合成裝置低品位余熱量大費托合成裝置外送燃料氣量大工藝裝置中、低壓熱負荷需求量小，余熱回收即可滿足需求需建設燃氣發(fā)電和余熱發(fā)電裝置無需熱電聯(lián)產(chǎn)3.4 煤制天然氣（20億Nm3/年規(guī)模）供熱系統(tǒng)主要特征：空分裝置高壓蒸汽負荷大 魯奇氣化爐中壓蒸汽消耗量大，其參數(shù)較為特殊甲烷化裝置中品位余熱量大加壓氣化廢鍋

5、中、低品味(pnwi)余熱量大工藝裝置低壓熱負荷需求量相對較小，公用工程（污水回用、鍋爐給水除氧）低壓負荷需求量大需建設熱電聯(lián)產(chǎn)裝置共二十四頁3.煤化工供熱系統(tǒng)主要(zhyo)特征3.5 煤制化肥（4套50/80規(guī)模）供熱系統(tǒng)主要特征：空分裝置高壓蒸汽負荷大 尿素合成(hchng)裝置2.5MPa蒸汽消耗量大中品位余熱量大，可滿足中壓驅(qū)動需求工藝裝置低壓熱負荷需求量相對較小，其低品位余熱量也不大，可用作電站回熱系統(tǒng)熱源可建設熱電聯(lián)產(chǎn)裝置共二十四頁4. 供熱系統(tǒng)(xtng)設計方案選擇與優(yōu)化4.1 全廠熱平衡方案（4個實例）全廠熱平衡過程：蒸汽管網(wǎng)參數(shù)設置熱負荷統(tǒng)計工藝熱負荷調(diào)整工藝余熱回收方案

6、調(diào)整冷凝水系統(tǒng)余熱回收方案確定熱源建設方案確定全廠熱平衡二維計算減溫減壓系統(tǒng)設置全廠熱平衡圖審查、修改與發(fā)布 關鍵詞：熱平衡方案貫穿設計全過程，直至開車階段 統(tǒng)一(tngy)協(xié)調(diào)，小平衡服從大平衡 共二十四頁4. 供熱系統(tǒng)(xtng)設計方案選擇與優(yōu)化4.2 管網(wǎng)參數(shù)設置4.2.1 常用管網(wǎng)參數(shù)超高壓蒸汽(zhn q)：1.37MPa, 540 (主要用于驅(qū)動大功率透平，50MW）高壓蒸汽： 9.8MPa, 540 (主要用于驅(qū)動大功率透平，25MW）次高壓蒸汽：5.36.4 MPa, 485 (主要用于驅(qū)動小功率透平, 25MW）中壓蒸汽： 3.84.2MPa, 400450 （主要用于驅(qū)動

7、小功率透平和加熱, 12MW) 次中壓蒸汽：1.62.5MPa, 飽和或250300 (主要用于加熱） 低壓蒸汽I: 1.01.6MPa, 飽和200250 (主要用于加熱) 低壓蒸汽II: 0.30.6MPa, 飽和200250 (主要用于加熱)4.2.2 管網(wǎng)參數(shù)設置依據(jù)：化工裝置熱負荷需求量和用熱參數(shù)；同類工程經(jīng)驗；工藝透平軸功率； 熱電聯(lián)產(chǎn)方案 工藝余熱特征 當?shù)貧夂驐l件關鍵詞：盡力保證工藝需求，盡量減少管網(wǎng)等級，適宜選取過熱度共二十四頁4. 供熱系統(tǒng)(xtng)設計方案選擇與優(yōu)化4.3 鍋爐裝機方案4.2.1 常用鍋爐額定容量參數(shù) 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 6.0, 1

8、0, 15, 20, 35, 65, 75, 130, 220, 410, 480, 670t/h 對于現(xiàn)代大型煤化工常用的有130, 220, 410, 480t/h4.2.2 鍋爐額定總?cè)萘看_定基本原則 滿足全廠冬季最大、事故和開車工況的蒸汽總負荷需求 對于煤粉爐，宜不低于全廠冬季正常工況的蒸汽總負荷需求90% 對于循環(huán)流化床鍋爐，宜不高于全廠冬季蒸汽正常工況的總負荷需求90% 開工鍋爐4.2.3 鍋爐臺數(shù)確定基本原則 應不少于兩臺 分期建設規(guī)劃最多不應超過6臺 原則上設置(shzh)備用鍋爐，備用爐設置(shzh)與否應根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)方案確定 根據(jù)臺數(shù)和爐型考慮鍋爐連續(xù)運轉(zhuǎn)周期對工藝生產(chǎn)的

9、影響 利于選用常用的鍋爐額定容量 盡可能減少臺數(shù)4.2.3 鍋爐爐型確定基本原則 現(xiàn)代煤化工基本采用煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐兩種爐型，燃料來源與特性決定爐型的首要因素，環(huán)保因素其次。 共二十四頁4. 供熱系統(tǒng)(xtng)設計方案選擇與優(yōu)化4.4 工藝透平驅(qū)動方案 工藝透平選用蒸汽驅(qū)動方案及選型原則烯烴、煉油行業(yè)多為防爆區(qū)，選用較普遍軸功率在2000KW以上有條件盡量(jnling)選用副產(chǎn)蒸汽量過剩時盡量就近選用軸功率大于50MW透平主蒸汽宜選用超高壓參數(shù)軸功率大于12MW透平主蒸汽宜選用高壓參數(shù)軸功率小于6000KW透平主蒸汽宜選用中、低壓參數(shù)透平型式應由全廠熱平衡方案確定共二十四頁4. 供熱

10、系統(tǒng)(xtng)設計方案選擇與優(yōu)化4.5 熱電聯(lián)產(chǎn)方案 熱電裝機方案主要設計原則：符合當?shù)?dngd)電力規(guī)劃總裝機容量不宜超過全廠總用電量依據(jù)確定供熱負荷，合理選擇汽輪發(fā)電機組抽汽能力優(yōu)先考慮純背壓或抽汽背壓式汽輪發(fā)電機組充分考慮國內(nèi)汽輪機制造水平缺水地區(qū)應優(yōu)先考慮空冷機組充分研究汽輪發(fā)電機組停運對供熱系統(tǒng)的影響共二十四頁4. 供熱系統(tǒng)(xtng)設計方案選擇與優(yōu)化4.6 余熱回收方案 煤化工余熱主要為工藝聚合（或合成）化學反應熱能和合成 氣物理熱能兩種，化學反應熱能多為一級回收，而物理熱能根據(jù)其工藝介質(zhì)物理參數(shù)的變化多為逐級回收。通用回收方案： 中壓蒸汽用于驅(qū)動或余熱發(fā)電 次中壓蒸汽多用于

11、工藝裝置自用、鍋爐(gul)給水二級高加或余熱發(fā)電 低壓蒸汽多用于工藝裝置自用、鍋爐給水一級高加、除氧器、鍋爐給水低加、采暖和其他公用工程裝置 盡量不設廢鍋，直接加熱鍋爐給水 煤制烯烴項目余熱廢鍋主要有： MTO裝置廢鍋、甲醇合成廢鍋、合成氣變換中壓廢鍋、合成氣變換低壓廢鍋、硫回收廢鍋 煤制油（間接液化）項目余熱廢鍋主要有： 合成氣中壓變換廢鍋、合成氣低壓變換廢鍋、費托合成低壓廢鍋 煤制天然氣項目余熱鍋爐主要有： 甲烷合成廢鍋、加壓氣化中壓廢鍋、加壓氣化低壓廢鍋、變換低壓廢鍋、硫回收低壓廢鍋 煤制化肥項目余熱鍋爐主要有：氨合成廢鍋、合成氣變換中壓廢鍋、合成氣變換低壓廢鍋、硫回收廢鍋共二十四頁4

12、. 供熱系統(tǒng)(xtng)設計方案選擇與優(yōu)化4.7 凝結(jié)水回收方案 凝結(jié)水回收方式分開式和閉式兩種，開式回收多用于大型、多裝置項目，閉式回收多用于小型項目，煤化工項目（除個別煤制化肥項目）外多采用開式回收系統(tǒng)。 凝結(jié)水管網(wǎng)一般按透平冷凝(lngnng)液和工藝冷凝(lngnng)液管網(wǎng)分別回收。 透平冷凝液（如空分透平冷凝液、汽輪發(fā)電機組透平冷凝液）處理方式： 冷凝水泵過濾裝置除鐵裝置鍋爐給水系統(tǒng) 啟動階段如鹽分超標，可排入回用水系統(tǒng)或去工藝冷凝水箱 優(yōu)點：節(jié)能，節(jié)水 工藝冷凝液處理方式： 冷凝水泵 熱回收系統(tǒng)除鐵裝置除油裝置混床脫鹽水系統(tǒng) 共二十四頁4. 供熱系統(tǒng)(xtng)設計方案選擇與優(yōu)化

13、4.8 余熱發(fā)電方案 與其它熱回收方案相比，余熱發(fā)電方案是最不經(jīng)濟的，盡量不采用。 余熱發(fā)電方案設計要點：臺數(shù)盡量減少必需設置蒸汽(zhn q)旁路系統(tǒng)合理選擇凝汽系統(tǒng)能力余熱發(fā)電廠房總圖布置時應盡量靠近熱源合理選擇額定排汽背壓4.9 減溫減壓方案 設計要點： 逐級減壓 綜合正常工況、開車工況和事故工況確定減溫減壓器流量 熱備原則上不少于兩臺，如兩臺單臺流量按70%冬季防凍問題設置地點應考慮管線投資問題共二十四頁4. 供熱系統(tǒng)(xtng)設計方案選擇與優(yōu)化4.10 燃氣發(fā)電方案 燃氣發(fā)電有燃氣輪機發(fā)電機組和顏巴赫內(nèi)燃機發(fā)電機組兩種。 燃氣輪機發(fā)電機組適用于單臺額定容量15MW以上，顏巴赫內(nèi)燃機

14、發(fā)電機組適用于15MW以下。 設計要點：純IGCC方案目前技術經(jīng)濟性較差，暫不宜選用，除非環(huán)保因素才予以考慮燃氣發(fā)電可依據(jù)富裕的燃料氣熱量和氣化爐備用能力確定其容量余熱鍋爐所產(chǎn)蒸汽納入全廠蒸汽平衡，不宜直接發(fā)電，但應考慮裝置開車的滯后性 各種( zhn)燃機主要性能參數(shù) “B”級燃機：簡單循環(huán)出力為42MW等級、透平進氣初溫低于1150，如GE公司的PG6581B、西門子公司的SGT800； “E”級燃機：簡單循環(huán)出力為150MW等級、透平進氣初溫低于1205，如GE公司的GE9171E、西門子公司的V94.2、ALSTOM公司GT11N2和三菱公司的701D 共二十四頁4. 供熱系統(tǒng)(xtn

15、g)設計方案選擇與優(yōu)化 “F”級燃機：簡單循環(huán)出力為250MW等級、透平(tu pn)進氣初溫約為1315，如GE公司的PG9351FA、西門子公司的V94.3A、ALSTOM公司GT26和三菱公司的701F； “H”級燃機：簡單循環(huán)出力為300MW等級、透平進氣初溫約為1425，如GE的PG9391H和三菱的701G。共二十四頁5. 蒸汽(zhn q)管網(wǎng)系統(tǒng)控制5.1 管網(wǎng)壓力(yl)控制 為確保蒸汽母管壓力的穩(wěn)定，各壓力等級蒸汽母管的壓力調(diào)節(jié)、控制設計，應根據(jù)進入各壓力等級蒸汽母管的汽源、是否設置有汽輪機、開停車、事故時用汽熱負荷發(fā)生大波動的應急處理以及其他因素，通過優(yōu)化后確定，并應符合

16、下列基本要求： 進入各壓力等級蒸汽母管的可調(diào)節(jié)主汽源的壓力跟蹤調(diào)節(jié) 放空壓力調(diào)節(jié)閥（自控與遙控并兼），當蒸汽系統(tǒng)內(nèi)只有低壓蒸汽母管時可不設置放空調(diào)節(jié)閥 各壓力等級蒸汽母管之間的備用減溫減壓裝置 母管上必須設置安全閥（安全閥宜為23個，整定值應有差異，排放總能力應大于本壓力等級蒸汽母管最大連續(xù)供汽量）5.2 管網(wǎng)溫度控制 汽源設備的出口蒸汽溫度波動范圍應符合系統(tǒng)設計要求。共二十四頁6.主要設備配置和輔助系統(tǒng)(xtng)方案選擇 6.1 燃料煤煤質(zhì)問題 校核煤種主要成分（N、S、灰分、水分）的確定和對輔助系統(tǒng)方案的影響 6.2 煙氣脫硝系統(tǒng) SCRSNCRSCR+SNCR方案選擇應考慮(kol)的

17、因素 6.3 煙氣脫硫系統(tǒng) 石灰石濕式脫硫、氨法脫硫、半干法脫硫、CFB爐內(nèi)脫硫方案選擇應考慮的因素 （ 燃料特性、節(jié)水、防凍、防腐、脫硫劑來源） 6.4 鍋爐給水泵配置 給水泵流量的裕量系數(shù) 備用給水泵的設置 定速、調(diào)速、變頻水泵的配置 共二十四頁6.主要(zhyo)設備配置和輔助系統(tǒng)方案選擇 6.5 風機配置 類似于鍋爐給水泵 6.6 除塵系統(tǒng)的配置 靜電除塵器、袋式除塵器、電袋復合除塵器、濕式除塵器方案選擇應考慮的因素 灰的比電阻(dinz)（104.cm5x1010.cm) 灰中Na2O、Al2O3、SiO2的含量 煤中硫分 出口濃度限值為30mg/m3時 出口濃度限值為50mg/m3

18、時 共二十四頁Page 22Page:22Wison Confidential工程(gngchng)成就美好世界A passion for engineering achievement共二十四頁Page 23Thank you惠生工程（中國）有限公司(yu xin n s)Wison Engineering (China) Engineering Ltd.中國上海浦東張江張衡路1399號1399 Zhangheng Road, Zhangjiang Pudong, Shanghai, P.R. China電話：+862120306789 Tel: +862120306789 傳真：+862158557211 Fax: +862158557211 共二十四頁內(nèi)容摘要2014年8月。通過準確地確定供熱負荷來合理地選