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1、工业过程最小能耗分析及设计,上海理工大学 关 欣,节能项目分类,1、工艺设备的改造项目（运用新的节能技术改造工艺设备，提高效率）如蓄热燃烧技术改造，汽化冷却技术，冷却塔改造，水泵变频改造 2、工艺流程的优化项目（对企业的工艺流程进行优化，提高整个工艺系统的能源利用效率）如：干熄焦后置换热器，水厂管网优化，MDA污水处理改造,150t/h冷凝液回收，急冷器余热回收。 3、大能耗、低效率设备的淘汰与更换（适合于早期效率较低的设备，由于运行年限较长，改造成本较高，且由于科技的发展，已经有先进节能的设备投入市场）例如 变压器的更新，高效风机、水泵的更换。,企业简介,宝钢集团有限公司是中国当今规模最大、
2、现代化程度最高、最具竞争力的特大型联合钢铁企业，目前已形成年产近4000万吨的生产能力，并步入世界级钢铁企业前列。目前宝钢净资产2430亿元，年产钢3887万吨，用能总量1420.39万吨标煤，位列全球钢铁企业第三位。实现营业总收入1953亿元，利润总额149亿元，资产总额4020亿元。,1、干熄焦循环风机前置换热器节能改造 2、宝钢1580热轧水处理节能改造项目 3、条钢厂大方坯配套加热炉改造项目,节能改造项目,干熄焦循环风机前置换热器节能改造,干熄焦装置的处理能力为75吨时，干熄焦装置的功能是将焦炉炼好的焦炭（约1050）冷却到250以下，冷却焦炭用的循环气体，进入干熄炉时温度约140，出
3、干熄炉时约850，回收的焦炭显热用以生产蒸汽，干熄焦工艺流程和设计参数如图所示。,项目简介,节能原理,风机前设置预热器可降低进入干熄炉循环气体温度约30，即进入干熄炉的循环气体温度可从140降到110左右，预热器回收的热量用作锅炉用纯水加热，使出水温度从36增加到54。因此可降低除氧器低压蒸汽消耗（来自汽轮机抽汽），同时由于进入干熄炉的气体温度降低，使得排焦温度从219降低到197，产焦率增加。,项目改造前工艺流程简图,219 ,项目改造后工艺流程简图,锅炉纯水温度升高，使得除氧器的低压蒸汽消耗减少（即减少了从汽轮机中抽汽）,110,850,1050,197,节能量的计算,干熄焦装置增设预热器
4、后，每年节约蒸汽13362吨 (蒸汽参数：260，1.6MPa，焓704kCal/kg)。 折合标煤为： 13362t*704kCal/kg/7000kCal/kg1343吨。,吴泾化工150t/h冷凝液回收项目1,1、项目简介,近几年来，随着吴泾公司的迅速发展，特别是20万吨/年、30万吨年醋酸装置以及10万吨/年乙酸乙酯等大型化工装置的建成投产后，化工装置中大量使用蒸汽，产生了较多的工业冷凝液。如直接排放，既造成环境的热污染和水资源的浪费。 150t/h冷凝液回收装置建成后，从醋酸、乙酸乙酯等装置回收工业冷凝液，经过在线分析、除盐水热交换后，视水质情况，分别通过进阳塔或进中间水箱及进混合床
5、进行脱盐处理合格后，作为锅炉用水。,吴泾化工150t/h冷凝液回收项目2,2、150t/h冷凝水回收温度、流量对应表,吴泾化工150t/h冷凝液回收项目3,3、150t/h冷凝液回收热量示意图,蒸汽伴热,吴泾化工150t/h冷凝液回收项目4,4、节能效果,本装置的节能有以下五块组成： 1）、以送75t/h锅炉除氧器的85t/h除盐水作为冷源进行热交换，所利用的热能（除盐水由38上升至60） Q=CMt=4.1868kJ/Kg85t/h103(60-38) 8000=6.261010 kJ 全年可节约标煤:6.261010kJ/（29.3106）=2.14103吨标煤 2）、由于脱盐水工艺的需要
6、，经除盐水进行热交换后的65冷凝水110 t/h，必须再经循环水冷却等手段冷却至38后（该部分的热量不回收，故在此不进行计算），全部进行脱盐处理后，整体提高除盐水的温度所吸收和利用的热量。（全年的平均水温以25计）。 Q=CMt=4.1868KJ/Kg110 t/h103(38-25)8000=4.791010KJ 全年可节约标煤:4.791010KJ/（29.3106）=1.63103吨标煤。 3）、用于浴室，冷凝液与自来水热交换所回收利用的热量。（以蒸汽计量表为准） 09年自来水用水总量为37919吨，其中80%（30335.2吨）为冷凝液与自来水热交换所回收利用的热量，另外20%（758
7、3.8吨）为冲洗调节水。因此用于浴室的冷凝液热量利用为： 全年可节约标煤:Q=CMt=4.1868KJ/Kg30335.2103(45-25)/29.3106=86.67吨标煤。,吴泾化工150t/h冷凝液回收项目5,5、节能效果,4）、回收冷凝液，减少过滤水量，节省用电数。 对比现有的工艺流程，以经过除盐水和循环水热交换后的冷凝水作为脱盐水的水源和循环水的补充水，对照自黄浦江水源通过水质预处理和过滤，可减少3次增压输送，冷凝水需经热水泵增压输送，故参照新除盐水站中间泵的有关参数，如输送130t/h冷凝水所需泵的配套电机为37KW， 节电量：W总= 减少三次增加输送耗电-热水泵输送耗电-循环水
8、冷却耗电 W总=37KW38000-18.5KW28000-0.5度/吨1006000=29.2万度 全年可节约标煤:29.2万度4.04=118吨标煤。 5）、用于#4、#5灌区醋酸储藏及醋酸管道伴热代替蒸汽，利用部分热量为： 经工艺查定：2009年一季度#4、#5灌区月平均用汽量为358t,每吨蒸汽按0.129吨标煤折算，则每月用汽折标煤为：46.225吨标煤。全年气温 16以下以5个月计,因此全年可节约标煤:46.2255=231.125吨标煤。 150t/h冷凝液回收项目全年节约标煤：2140+1630+87+118+231=4206吨标煤。,急冷器余热蒸汽合理利用项目1,上海三爱富新
9、材料股份有限公司是专业从事含氟聚合物、氟制冷剂和氟精细化学品等各类含氟产品的研究、开发、生产和经营的高新技术企业，公司主要产品是聚四氟乙烯树脂、聚全氟乙丙烯树脂、氟橡胶和聚偏氟乙烯树脂。 公司总资产达11.8多亿元，2009年完成工业总产值38980万元，全年能耗为45692吨标煤，全年电耗为8167万kWh。,1、企业简介,急冷器余热蒸汽合理利用项目2,2、项目简介,项目改造前公司的四氟乙烯(TFE)8000t/a装置中，采用F22过热水蒸汽稀释裂解得到含有四氟乙烯的裂解气，其中过热水蒸汽是外网水蒸汽经过蒸汽缓冲器进入蒸汽过热炉，将蒸汽加热后成为过热水蒸汽与F22混合进入反应器，反应后裂解气
10、经急冷器冷却后进入冷凝器，急冷器中产生的高温水蒸汽进入汽包，加热汽包中水，生成饱和蒸汽，这些饱和蒸汽用于精馏塔釜加热，多余饱和蒸汽排放，另外，蒸汽过热炉的高温废气直接排入空气，因而在生产过程中存在以下不足之处： (1) 浪费了蒸汽和余热； (2) 在放空过程中发出刺耳的啸声，造成环境噪声污染； (3) 外网水蒸汽杂质含量多，引起过热炉的炉管产生高温腐蚀，缩短了炉管的使用寿命； (4) 精馏塔压力不稳定，影响了分馏效果，降低了产品质量。,急冷器余热蒸汽合理利用项目3,3、项目改造前工艺流程,4、项目改造后工艺流程,急冷器余热蒸汽合理利用项目4,项目改造前，2007年3月至2008年2月TFE单体
11、产量为7264吨，蒸汽消耗为48191吨，则蒸汽单耗为6.634吨蒸汽/吨TFE。 项目改造后，2008年8月至12月及2009年3月至9月，TFE单体的产量为6893吨，蒸汽消耗为25103吨，则蒸汽单耗为3.642吨蒸汽/吨TFE。 年节约蒸汽量=（6.634-3.642）*7264=21734吨； 年节能量=21734*2.98*0.03412=2210吨标煤。 （蒸汽的热值按2.98百万千焦/吨计算，蒸汽折标系数为0.03412吨标煤/百万千焦）,5、节能量审核,MDA单元污水处理节能改造项目1,上海联恒异氰酸酯有限公司成立于2006年7月试生产，2007年8月后全套装置高负荷运行，在
12、2009年度综合耗能60727吨标准煤，总耗电量约9562.71万千瓦时，工业总产值达218400.7万元。 本项目主要产品粗MDI（二苯甲基二异氰酸酯），平均供给上海亨斯迈聚氨酯有限公司(HPS)和上海巴斯夫聚氨酯有限公司(SBPC)装置作为原料。配套硝基苯、苯胺装置所产的硝基苯、苯胺用于下游粗MDI生产。,1、企业简介,MDA单元污水处理节能改造项目2,2、项目简介,上海联恒异氰酸酯有限公司工艺生产流程图,项目所在的MDA单元是公司24万吨/年CMDI装置的一部分，其产品MDA全部用来生产CMDI。按照设计，MDA单元会产生810吨/小时工艺污水,其中含有毒有害、腐蚀性等污染物。该污水设计
13、通过中和釜R6123进行汽化、闪蒸等工序净化处理，整个过程相应消耗16bar蒸汽810吨/小时。,MDA单元污水处理节能改造项目3,3、项目简介,通过利用现有的溶剂萃取方法替代原汽化、闪蒸净化处理。2009年6月份对装置进行了技术改造，将约68吨/小时污水改为萃取处理，从而可以节约16bar蒸汽6-8吨/时，由于萃取剂在原工艺中是过量的，所以萃取这部分污水没有增加萃取剂的使用量.,MDA单元污水处理节能改造项目4,4、节能效果,项目改造前，蒸汽单耗为0.587吨/吨， 项目改造后，蒸汽单耗为0.284吨/吨， 每生产一吨MDA所消耗的蒸汽量减少了51.6%。 2008年全年MDA的实际产量是1
14、59352吨。 年节能量为：（0.587-0.284）* 159352 * 0.0989 = 48283.6* 0.0989 = 4775吨标准煤。 依据蒸汽外购厂家提供的操作参数得到蒸汽的折标系数0.0989。,变频调速原理1,1.什么是变频技术 通过改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的技术 。 变频技术的核心是变频器。 2.变频器 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频50Hz变换为另一频率（如30130 Hz）的电能控制装置 。 常用的变频器主要采用交-直-交的方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控的交流电源供给电动机。一般哟恒压控
15、制和恒流控制两种方式。 3.为什么要变频 风机、水泵是工程上常用的通用机械，目前大中型风机水泵基本上采用档板、阀门或回流来调节风量或流量，以满足负荷变化的要求，其电能浪费相当严重，如若采用变频来实现调节风量或流量，节能效果十分明显。,变频调速原理2,根据流体力学原理， 流 量 Q n 压 力 H n2 轴功率 P n3 因此当所需流量减少，转速降低时，其功率按转速的三次方下降。 例如Q下降为80%，则转速n也下降为80%， 而轴功率下降为原来0.83=51.2%；相当于减少了48.8%的用电量。 当然，实际转速降低时，效率也会有所下降，同时还应考虑控制装置的 附加损耗等影响。一般实际节能效果可
16、达到35%-50%。,宝钢1580热轧水处理节能改造项目,公司简介,宝钢股份公司热轧厂现有三条热轧生产线2050mm产线、1580mm产线、1880mm产线。其中1580热轧于1996年12月建成投产、年产量300万吨。主要生产普通碳素钢、碳素结构钢、低合金高强度钢、微合金钢、高碳钢、不锈钢等板材，其生产流程为板坯库、加热炉、粗轧、精轧、卷取组成。,1580热轧为板坯轧制工艺生产流程图,1580水处理系统简介,1580水处理分间冷系统（A系统）、层流冷却系统（B系统）、直冷系统（C系统）。下图为层流冷却系统,层流冷却系统简介1,层流冷却泵组供水首先经过高位稳压水箱再经过中位水箱喷向带钢，由于层流冷却流量变化大，需要靠生产过程中二个水箱处于常溢流状态来稳定供水，因此带来的是大量能源损失。,层流冷却系统简介2,层流冷却泵组有5台供水泵，供水用于热轧带钢冷却，控制卷取温度，是影响带钢产品质量的一个重要因素。,层流冷却泵电机的
