低温余热的回收与利用.ppt
低温余热的回收与利用,石化工业有大量的低温余热（一般指热源温度在150以下），低温余热回收和利用的好坏也标志着一个企业的用能水平，故它始终是困扰节能工作的一个问题。在许多情况下，低温热的利用主要是节约蒸汽。80以上的低温余热量：500万吨常减压装置 11MW 140万吨催化裂化装置 22MW 100万吨延迟焦化装置 8MW,1 低温余热的回收利用原则（1）首先改进降低工艺用能，优化工艺装置换热流程，系统热集成，尽量少产低温余热;（2）低温余热的回收和利用必须经济合理、运行可靠。已经发现：有些企业在确定低温余热利用方案时，低温余热的价格确定不合理；另外有时将回收利用的系统管道投资没有考虑。这两个方面均会导致不合理的方案产生。（3）低温余热的利用应优先考虑长周期运行的同级利用（低温热量直接代替了原使用的二次能源），其次考虑全年中部分时间利用的同级利用，最后才考虑升级利用。,2 低温余热的用途 同级利用方式：（1）作工艺装置重沸器热源，如气体分馏装置；（2）预热除盐水；（3）预热加热炉空气；（4）采暖与生活热水；升级利用方式：（1）发电；（2）制冷；(3)第二种吸收式热泵。（4）作海水淡化的热源；,3 低温余热方式的节能效果,几种低温余热利用方式的折能系数（定义为低温热利用所代替的一次能源量占低温热量的百分比）见下表：目前国内低温热扩容发电投用的企业有长岭和锦西炼厂。,4 同级利用 目前，低温余热的主要利用方式为同级利用，这种利用方式的节能效果最显著，并且在相当长的时期内，将仍是该种利用方式。济南分公司全厂性低温余热回收与利用措施，投资2000万元，现已投用，年节标油20000吨，年效益约6000万元。安庆分公司炼油厂全厂性低温余热回收与利用措施，投资2000万元，节约1.0Mpa蒸汽29t/h，年节标油16000吨，年效益约2442万元。,5 升级利用 5.1热机目前国内主要采用二级水扩容动力循环方式发电，这种方式的优化是运行可行，缺点是效率低。据报导，国外有采用有机工质动力循环方式，这种方式的优点是效率较高，但缺点是可靠性差。以某炼油厂催化裂化6条低温物流提供低温热28.7MW，延迟焦化装置2条物流提供7.6MW为例。,5.2制冷低温热制冷主要采用溴化锂形式，制取的冷水温度为720C。低温热制冷的主要用途：生活制冷（空调）；生产制冷催化裂化装置吸收稳定系统；延迟焦化装置吸收稳定系统；气体分馏装置；其它工艺装置等。,典型溴化锂制冷机的主要参数,金陵分公司对3#延迟焦化装置进行改造，使用13070、150t/h低温热水,在热水站增加一套制冷量150万大卡/h的热水型溴化锂机组,将7-10的冷媒水引入延迟焦化装置。措施投用后，装置干气中C3及以上组分含量降低3个百分点（由原来的6%降到3%），每年增产液化气约2500-3000吨，直接经济效益至少400万元，该项目投资不超过200万元，投资回收期不超过半年。,5.3热泵,热泵分压缩式和吸收式二种形式。压缩式热泵主要在气体分馏装置上使用，将丙烯塔顶的低温热压缩后做塔底热源，但目前该种形式的热泵在炼油厂没有新的应用，原因是低温热直接作热源，节能效果大大提高。吸收式热泵有二种形式，第一种需要较高温位的低温热，温度约为（120130），使更低温位（2050）的低温热温度升高30左右，这种热泵一般对炼油厂不合适。第二种方式是不需较高温位的低温热，仅耗少量的泵功，就可使7090 的低温热升高至150200，这种方式一般称为吸收式变热器（absorption heat transformer)，应是在炼油厂非常实用的一种节能措施。,吸收式热泵原理图C冷凝器 G发生器 E蒸发器 A吸收器H1、H2换热器 P1、P2液泵 V节流阀,制冷剂和吸收剂组成的工质对作为运行工质，其工作原理是：在发生器中，制冷剂工质吸收温度为T1（如70100）的低温热QG，蒸发形成压力较高的饱和蒸气，蒸汽在换热器H2中预冷降温后，流入冷凝器C并在此冷凝，在环境温度T0下向环境放出品位更低的热量QC。冷凝后的液体由液泵P2升压并经H2吸热形成压力为p1,温度为T1的过冷液，送入蒸发器E，并在这里吸收温度为T1的低品位热量QE而蒸发，蒸发后的蒸气流入吸收器A，而没有蒸发的液体则经节流阀V降压重新流入发生器G，由发生器G流出的稀溶液由液泵P1升压并经换热器H1预热后打入吸收器A，并在这里吸收由蒸发器流过来的制冷剂蒸气，由于吸收剂在吸收制冷剂蒸气时发生放热效应，因此在吸收器A中就放出品位较高的温度为T2（如150200）的热量QA，吸收器A中的浓溶液则经H1放热，并与蒸发器来的流体汇合经节流阀V降压重新流入发生器G。这种循环方式的结果是仅耗费了很少的液泵泵功，就能将低品位的热量QG+QE转化成一部分接近环境温度的热量QC，和另一部分有用的中品位热量QA。,目前，变热器还处于研究阶段，据报导德国已有样机运行。国外研究最多的是含有TFE的工作流体，其中TFE-H20-E181溶液和TFE-Pyr溶液有较为满意的效果。常规的吸收式制冷循环工质对是氨水溶液和溴化锂水溶液，但在变热器中，若采用氨水溶液，由于温度较高，易造成系统内的压力过高；若采用溴化锂水溶液，则在流体经换热器H1时，易结晶而堵塞管路。吸收式变热器的性能系数为0.4左右，即可将100份的低品位热量转化为40份的中品位热量。燕化公司橡胶厂5000KW降膜吸收式热泵，热源温度为90，热泵产出热水110。操作性能参数COP为0.45-0.48，供热规模为6270kW时，总投资820万元(2001年)。一般只有回收的余热温度高于60 及可回收的热负荷大于2000kW时才具有经济意义。,6高压低温余热的回收利用,前述的低温余热利用还仅是在低压范围内。随着油品质量的进一步提高，加氢过程越来越多，产生的较高压力的低温余热也越来越多，其高压低温余热的回收和利用将是提高用能水平一个新的课题。高压低温余热一直没有回收的原因主要有三个：（1）是压力高，换热回收投资大；（2）由于压力高，认为运行安全性差。（3）炼油厂普遍存在低压低温余热过剩并难以回收利用的问题。,高压低温余热的利用分析,最近对加氢裂化反应流出物采用水扩容发电的情况做了探讨。仔细分析反应流出物余热的特点，可以看出：尽管反应流出物压力高，换热回收投资大，但由于此股物流流量较大热量集中，为回收热量所需的管道投资相对较小，回收利用的总投资不一定大。如某0.8Mt/a加氢裂化装置为全循环、冷高压分离器流程，80以上反应流出物余热量达15.8MW。而某新建4.0Mt/a大型加氢裂化装置为全循环、热高压分离器流程，80以上的反应流出物余热量达67.4MW。从安全角度讲：在回收反应流出物热量的过程中，已经投用了许多高压换热器、高低压换热器（如利用高压分离器气体热量直接产生低压蒸汽）和高压空冷器，因此也不能认为用高低压换热器（在回收大量低温余热时，一般用水作介质，压力在0.5MPa以下，故使用高低压换热器）代替高压空冷器就存在安全性的问题。,某加氢裂化反应流出物余热发电的探讨,选择的基准价格数据为：电0.45元/kWh,除盐水14元/t,冷却水0.25元/t，1.0MPa蒸汽100元/t。投资：以2002年投资概算价格为基准，新建加氢裂化装置回收41MW低温位余热（下称新建装置动力回收）和已有装置改造回收（下称改造装置动力回收）两种方案的动力回收系统工程投资见下表。,效益分析,效益 发电3500kW,年效益1260万元；换热器代替高压空冷器后，减少风机用电160kW,年效益57.6万元。因此低温余热发电的年总效益为1317.6万元。低温余热电站的有关消耗及费用如下：冷却水3340t/h,年费用660万元；电站自耗电（包括热水泵）200kW,年费用72万元；热水补充用除盐水2.5t/h,年费用28万元；消耗1.0MPa蒸汽0.5t/h,年费用40万元。上述4项相加，年总费用800万元。投资回收期：低温发电的年净效益为517.6万元，新建和改造装置动力回收方案的简单投资回收期分别为3.6，4.4年。这两种情况下的回收期均在一般可接受的5年以内，说明采用动力回收方式是经济可行的。另一方面也说明，新建装置动力回收方案更合理，投资回收期比改造装置动力回收短0.78年。节能效果：发电3500kW并减少风机用电160kW,节能量为1098kg标油/h,各种消耗折一次能源量为438kg标油/h,此方案净节能量为660kg标油/h，每年节约标准燃料油5280吨，节能效果也是非常显著的。,不同地区的影响,对不同地区不同炼油厂来说，所建低温余热电站的投资变化不大，但有时效益差别比较大，这是由炼油厂不同的公用工程价格所引起的。以南方某炼油厂的价格为例进行分析。有关价格为：电0.62元/kWh,除盐水8元/t,冷却水0.34元/t，1.0MPa蒸汽80元/t。按此价格计算的年总效益为1815万元，年总费用为1056万元，年总净效益为759万元。新建和改造装置动力回收方案的简单投资回收期分别缩短到2.47，3.0年。效益好回收期短的主要原因是电价较高，说明在电价较高的地区，动力回收反应流出物余热的方法更加合理有效。总体来说，南方地区电价较高，而水资源丰富，水价较低，动力回收反应流出物余热的方法更加经济合理。,谢谢！,
