• 神華寧煤化工甲醇廠富余蒸汽拖動循環水泵項目

      一、案例名稱

      神華寧煤化工甲醇廠富余蒸汽拖動循環水泵項目

          二、案例業主

      寧夏煤業集團有限責任公司成立于2006年1月18日,是國家能源集團和寧夏回族自治區黨委政府合資合作組建的國有能源企業。
      寧夏煤業集團有限責任公司主營業務為煤炭和煤制油化工,經營范圍涉及煤炭深加工及綜合利用、機械加工制造與維修、能源工程建設等。
      集團先后榮獲全國文明單位、“五一”勞動獎狀、民族進步模范單位,以及中央企業先進基層黨組織等榮譽稱號。
      神華寧夏煤業集團有限公司煤炭化學工業分公司甲醇廠由兩個25萬噸/年甲醇建設項目和83萬噸/年二甲醚項目組成,分別生產甲醇224526.927和631339.27噸。
      神華寧夏煤業集團有限公司神寧煤化工公司甲醇廠甲醇二套裝置產生的2.5MPa飽和蒸汽,由于沒有合理用途,在夏季以50t/h、冬季10t/h流量進行放空,不但浪費大量的能源,也造成對環境的熱污染。
      三、項目實施單位
      山東桑特節能工程有限公司
      四、案例內容
      1、技術原理及優勢
      低品位蒸汽在我國化工企業中廣泛存在,因生產過程中無用汽工藝,很多企業選擇排空或食堂、浴室利用部分,利用率低,成了名副其實的富余蒸汽,造成企業能源無形流失。
      低品位蒸汽可以作為汽輪機的動力源,驅動壓縮機、風機、拖動水泵等,利用汽輪機將低壓飽和蒸汽的低品位熱能轉化為旋轉機械能是低品位能源的主要利用途徑,可以完全取代電機,不但節約電能,提高企業能源利用率,而且降低產品成本,創造經濟效益。
      低壓飽和蒸汽汽輪機特指蒸汽壓力范圍為0.2-2.50MPa、功率范圍為100-6000kW、蒸汽溫度為相應壓力下的飽和溫度、轉速為300-18000r/min的汽輪機。
      汽輪機驅動水泵是一種高效的節能解決方式,利用項目單位現場的低壓飽和蒸汽,通過汽輪機主汽門進入氣缸,帶動轉子轉動,再通過聯軸器與水泵相連,帶動水泵轉動,省去了原來帶動水泵的電機,進而節省電能消耗。汽輪機排出來的蒸汽還可以回收再利用,保證了蒸汽的利用率。
      汽輪機可根據循環水泵的需要和要求采用變速調節,變速調節可使水泵運行效率提高,可靠性增加。另外,改變給水泵轉速來調節給水流量經濟性高,消除了閥門因長期節流造成的磨損,同時簡化了給水調節系統,操作簡單。而電動機因受電網頻率的限制只能以定轉速運行,要實現變頻調節需要加裝變頻器,變頻器價格昂貴,且操作運行復雜,故障率高。

      另外從機組安全運行角度考慮,大型電動機的啟動電流大,在投入和切除運行時,廠用電負荷變化大,對用電系統運行不利,采用汽輪機拖動循環水泵安全性要高于電機拖動循環水泵。

      工業汽輪機在熱-電-動力系統中使用示意圖
      2、蒸汽拖動循環水泵項目優點:

     ?。?)實現能源梯級利用,提高整個機組熱效率;

           (2)充分利用蒸汽熱量,提高能源利用率,同時節約用電,降低生產成本;提高整個機組熱效率;

           (3)投資小,不需要增加價格昂貴的變頻器而實現無級調速;

          3、項目改造具體內容

      本項目利用汽輪機將低壓飽和蒸汽的低品位熱能轉化為旋轉機械能,實現能量的梯級利用,達到節能目的。
      當前汽輪機最常見機組形式有:背壓式、冷凝式兩種。
      凝汽式機組是指進入機組的蒸汽在汽輪機中做完功后進入凝汽器,凝結成水,一般排汽相對壓力和溫度比較低。排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機稱為背壓式汽輪機,其排汽溫度和壓力都比較高,排汽不進入凝汽器,而是蒸汽管路繼續用于生產過程中。
      背壓式汽輪機排汽壓力高,蒸汽的焓降較小,與排汽壓力很低的凝汽式汽輪機相比,發出同樣的功率,所需蒸汽量大。

      從投資方面比較看,凝汽式汽輪機投資建設成本較背壓式汽輪機投資要高,但其運行成本要低于背壓式汽輪機。


    比較項目

    背壓式汽輪機

    凝汽式汽輪機

    參數范圍

    進汽P≧0.4MPa,功率3000kW以下

    進汽壓力0.2-2.5MPa,功率6000kW以下

    汽耗率

    熱效率

    運行成本

    較高

    一次投資

    較低,無需冷凝系統

    較高

    工質輸出

    工藝再利用

    凝結水循環利用


      結合現場調研結果項目單位無需額外用汽,同時遵循以下原則“技術先進、安全可靠、經濟合理、管理方便;利用原有能力和設施,節約占地、投資和運行能耗”,確定本項目采用凝汽式汽輪機。
      本項目采用一臺N1.0-2.5凝汽式汽輪機回收利用12t/h壓力為2.5MPa的低壓飽和蒸汽拖動甲醇一套裝置中一臺額定功率為1250kW循環水泵,采用一臺N2.5-2.5凝汽式汽輪機回收利用18t/h壓力為2.5MPa的低壓飽和蒸汽拖動甲醇二套裝置中一臺額定功率為2500kW循環水泵。
      項目實施后,不改變原生產裝置,產品方案保持不變,不影響企業的產品工藝和生產規模。
      4、項目具體實施內容
      本項目建設工程為改造工程,在原有電動泵基礎上改造,具體實施包括以下工作:
     ?。?)汽輪機基礎施工;
     ?。?)凝汽器基礎施工;

     ?。?)甲醇二套裝置至循環水泵蒸汽管道閥門安裝;

          (4)凝結水回收管道施工;

     ?。?)汽輪機及其附屬設備安裝;
     ?。?)凝汽器安裝及其與汽輪機連接;

     ?。?)凝汽水泵安裝就位及凝結水回收管道接入;

          (8)蒸汽管道與汽輪機進汽口連接,汽輪機稀油站等附屬設備安裝就位,并連接汽輪機與油站之間的潤滑油管路;

          (9)汽輪機控制柜就位及儀表連接;

     ?。?0)汽輪機本體及蒸汽管道保溫;
     ?。?1)汽輪機進行暖管、疏水等;
     ?。?2)汽輪機運行調試及驗收。
      五、項目年產節能量及年節能效益
      1、年節能量
      根據項目單位提供資料,冬季(5個月)部分蒸汽將用于供熱,汽量較少,因而節能量暫不考慮冬季節能情況,因此計算周期按照每年7個月即210天,共計5040小時進行計算。通過項目實施,可節約循環水泵1200kW/h及2500kW/h電機各一臺,節約能源計算如下:
     ?。?250+2500)kW×5040h=18900000kWh,折合標準煤6331.5t。
      2、節能效益
      根據項目單位現有電價0.406元/kWh計算,全年可節省電費18900000kWh×0.406元/kWh=767.34萬元。


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