煤化工供熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)-PPT

2014年8月主講人：蔡國紅（Tel

煤化工

供熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)Page2目錄煤化工供熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案選擇與優(yōu)化

4.1全廠熱平衡方案（4個(gè)實(shí)例）

4.2管網(wǎng)參數(shù)設(shè)置

4.3鍋爐機(jī)組裝機(jī)方案

4.4工藝透平驅(qū)動(dòng)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余熱發(fā)電方案

4.9減溫減壓方案

4.10IGCC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(shè)備配置和輔助系統(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(fēng)機(jī)配置6.6除塵系統(tǒng)的配置

目錄目錄1.煤化工供熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義

通過準(zhǔn)確地確定供熱負(fù)荷來合理地選擇供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到以下目標(biāo)：

較高的熱效率極高的供熱穩(wěn)定性控制工程投資費(fèi)用較低的操作維護(hù)費(fèi)用良好的環(huán)保性能

十二五規(guī)劃.doc

2.煤化工供熱系統(tǒng)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(dòng)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(dòng)力裝置、換熱系統(tǒng)、直接用戶）3.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：熱負(fù)荷規(guī)模大管網(wǎng)級數(shù)多熱用戶多，性質(zhì)復(fù)雜余熱量較大，種類較多多實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)方案工藝流程較長，開車工況復(fù)雜冬夏工況負(fù)荷變化大3.2煤制烯烴（70萬噸/年規(guī)模）供熱系統(tǒng)主要特征：空分裝置高壓蒸汽負(fù)荷大中壓蒸汽負(fù)荷相對較小變換裝置、甲醇裝置副產(chǎn)低壓蒸汽量大，導(dǎo)致全廠低品位余熱過剩，較難處理，需建設(shè)一定規(guī)模的熱電聯(lián)產(chǎn)或余熱發(fā)電裝置3.煤化工供熱系統(tǒng)主要特征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(fù)荷大費(fèi)托合成裝置低品位余熱量大費(fèi)托合成裝置外送燃料氣量大工藝裝置中、低壓熱負(fù)荷需求量小，余熱回收即可滿足需求需建設(shè)燃?xì)獍l(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(fù)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中、低品味余熱量大工藝裝置低壓熱負(fù)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(fù)荷需求量大需建設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)裝置3.煤化工供熱系統(tǒng)主要特征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(fù)荷大尿素合成裝置2.5MPa蒸汽消耗量大中品位余熱量大，可滿足中壓驅(qū)動(dòng)需求工藝裝置低壓熱負(fù)荷需求量相對較小，其低品位余熱量也不大，可用作電站回?zé)嵯到y(tǒng)熱源可建設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)裝置4.供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇與優(yōu)化4.1全廠熱平衡方案（4個(gè)實(shí)例）全廠熱平衡過程：蒸汽管網(wǎng)參數(shù)設(shè)置熱負(fù)荷統(tǒng)計(jì)工藝熱負(fù)荷調(diào)整工藝余熱回收方案調(diào)整冷凝水系統(tǒng)余熱回收方案確定熱源建設(shè)方案確定全廠熱平衡二維計(jì)算減溫減壓系統(tǒng)設(shè)置全廠熱平衡圖審查、修改與發(fā)布關(guān)鍵詞：①熱平衡方案貫穿設(shè)計(jì)全過程，直至開車階段

②統(tǒng)一協(xié)調(diào)，小平衡服從大平衡

4.供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇與優(yōu)化4.2管網(wǎng)參數(shù)設(shè)置4.2.1常用管網(wǎng)參數(shù)超高壓蒸汽：1.37MPa,540℃(主要用于驅(qū)動(dòng)大功率透平，＞50MW）高壓蒸汽：9.8MPa,540℃(主要用于驅(qū)動(dòng)大功率透平，＞25MW）次高壓蒸汽：5.3~6.4MPa,485℃(主要用于驅(qū)動(dòng)小功率透平,＜25MW）中壓蒸汽：3.8~4.2MPa,400~450℃（主要用于驅(qū)動(dòng)小功率透平和加熱,＜12MW)

次中壓蒸汽：1.6~2.5MPa,飽和或250~300℃(主要用于加熱）低壓蒸汽I:1.0~1.6MPa,飽和200~250℃(主要用于加熱)

低壓蒸汽II:0.3~0.6MPa,飽和200~250℃(主要用于加熱)4.2.2管網(wǎng)參數(shù)設(shè)置依據(jù)：化工裝置熱負(fù)荷需求量和用熱參數(shù)；同類工程經(jīng)驗(yàn)；工藝透平軸功率；熱電聯(lián)產(chǎn)方案工藝余熱特征當(dāng)?shù)貧夂驐l件關(guān)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4.供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇與優(yōu)化4.3鍋爐裝機(jī)方案4.2.1常用鍋爐額定容量參數(shù)

0.5,1.0,2.0,4.0,6.0,10,15,20,35,65,75,130,220,410,480,670t/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(fù)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(fù)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(fù)荷需求90%

開工鍋爐4.2.3鍋爐臺數(shù)確定基本原則

應(yīng)不少于兩臺分期建設(shè)規(guī)劃最多不應(yīng)超過6臺原則上設(shè)置備用鍋爐，備用爐設(shè)置與否應(yīng)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(yùn)轉(zhuǎn)周期對工藝生產(chǎn)的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。

4.供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇與優(yōu)化4.4工藝透平驅(qū)動(dòng)方案工藝透平選用蒸汽驅(qū)動(dòng)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以上有條件盡量選用副產(chǎn)蒸汽量過剩時(shí)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(yīng)由全廠熱平衡方案確定4.供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇與優(yōu)化4.5熱電聯(lián)產(chǎn)方案熱電裝機(jī)方案主要設(shè)計(jì)原則：符合當(dāng)?shù)仉娏σ?guī)劃總裝機(jī)容量不宜超過全廠總用電量依據(jù)確定供熱負(fù)荷，合理選擇汽輪發(fā)電機(jī)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(jī)組充分考慮國內(nèi)汽輪機(jī)制造水平缺水地區(qū)應(yīng)優(yōu)先考慮空冷機(jī)組充分研究汽輪發(fā)電機(jī)組停運(yùn)對供熱系統(tǒng)的影響4.供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xué)反應(yīng)熱能和合成氣物理熱能兩種，化學(xué)反應(yīng)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：

①中壓蒸汽用于驅(qū)動(dòng)或余熱發(fā)電

②次中壓蒸汽多用于工藝裝置自用、鍋爐給水二級高加或余熱發(fā)電

③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

④盡量不設(shè)廢鍋，直接加熱鍋爐給水煤制烯烴項(xiàng)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(xiàng)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(fèi)托合成低壓廢鍋煤制天然氣項(xiàng)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(xiàng)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4.供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xiàng)目，閉式回收多用于小型項(xiàng)目，煤化工項(xiàng)目（除個(gè)別煤制化肥項(xiàng)目）外多采用開式回收系統(tǒng)。凝結(jié)水管網(wǎng)一般按透平冷凝液和工藝?yán)淠汗芫W(wǎng)分別回收。透平冷凝液（如空分透平冷凝液、汽輪發(fā)電機(jī)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(dòng)階段如鹽分超標(biāo)，可排入回用水系統(tǒng)或去工藝?yán)淠鋬?yōu)點(diǎn)：節(jié)能，節(jié)水工藝?yán)淠禾幚矸绞剑?/p>

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)

4.供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇與優(yōu)化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(jì)的，盡量不采用。余熱發(fā)電方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)：臺數(shù)盡量減少必需設(shè)置蒸汽旁路系統(tǒng)合理選擇凝汽系統(tǒng)能力余熱發(fā)電廠房總圖布置時(shí)應(yīng)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(shè)計(jì)要點(diǎn)：

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(shè)置地點(diǎn)應(yīng)考慮管線投資問題4.供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇與優(yōu)化4.10燃?xì)獍l(fā)電方案

燃?xì)獍l(fā)電有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組和顏巴赫內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組兩種。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組適用于單臺額定容量15MW以上，顏巴赫內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組適用于15MW以下。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：純IGCC方案目前技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較差，暫不宜選用，除非環(huán)保因素才予以考慮燃?xì)獍l(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(yīng)考慮裝置開車的滯后性

各種燃機(jī)主要性能參數(shù)

“B”級燃機(jī)：簡單循環(huán)出力為42MW等級、透平進(jìn)氣初溫低于1150℃，如GE公司的PG6581B、西門子公司的SGT800；

“E”級燃機(jī)：簡單循環(huán)出力為150MW等級、透平進(jìn)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

4.供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇與優(yōu)化

“F”級燃機(jī)：簡單循環(huán)出力為250MW等級、透平進(jìn)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(jī)：簡單循環(huán)出力為300MW等級、透平進(jìn)氣初溫約為1425℃，如GE的PG9391H和三菱的701G。5.蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)控制5.1管網(wǎng)壓力控制

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(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)進(jìn)入各壓力等級蒸汽母管的汽源、是否設(shè)置有汽輪機(jī)、開停車、事故時(shí)用汽熱負(fù)荷發(fā)生大波動(dòng)的應(yīng)急處理以及其他因素，通過優(yōu)化后確定，并應(yīng)符合下列基本要求：

①進(jìn)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)

②放空壓力調(diào)節(jié)閥（自控與遙控并兼），當(dāng)蒸汽系統(tǒng)內(nèi)只有低壓蒸汽母管時(shí)可不設(shè)置放空調(diào)節(jié)閥

③各壓力等級蒸汽母管之間的備用減溫減壓裝置

④母管上必須設(shè)置安全閥（安全閥宜為2~3個(gè)，整定值應(yīng)有差異，排放總能力應(yīng)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(shè)備的出口蒸汽溫度波動(dòng)范圍應(yīng)符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。6.主要設(shè)備配置和輔助系統(tǒng)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)

SCR\SNCR\SCR+SNCR方案選擇應(yīng)考慮的因素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(yīng)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(shè)置