撫順干餾裝置部分循環(huán)冷卻水余熱的回收利用

1、撫順干餾裝置部分循環(huán)冷卻水余熱的回收利用摘要:本文主要介紹撫順干餾裝置生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)冷卻水余熱的產(chǎn)生形式,應(yīng)用熱交換技術(shù)實(shí)現(xiàn)熱能的轉(zhuǎn)化,以及這部分能量的回收所得到的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞:撫順干餾裝置循環(huán)水余熱利用熱污染節(jié)能在石油工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,無(wú)論是人造石油廠還是石油煉制工廠,十之八九都伴隨熱能進(jìn)行輸入和輸出。撫順干餾裝置的特點(diǎn)決定了其在干餾生產(chǎn)過(guò)程中必然伴隨著大量的熱能,其中包括氣態(tài)蒸汽顯熱和液態(tài)高溫水顯熱,這部分顯熱如能全部或部分加以回收利用將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。一、撫順式干餾裝置循環(huán)水余熱的產(chǎn)生撫順干餾裝置由三臺(tái)加熱爐、二十臺(tái)干餾爐以及洗滌飽和塔、冷卻塔和涼水塔等組成。頁(yè)巖

2、在干餾爐中進(jìn)行干餾過(guò)程的熱源由兩部分組成,一部分是干餾爐發(fā)生段頁(yè)巖半焦中固定碳與爐底主風(fēng)中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)放出大量的熱,約占干餾需要熱量的70%;另一部分是通過(guò)間歇式加熱爐提供的熱循環(huán)瓦斯氣,約占干餾需要熱量的30%,從干餾爐中部直接供熱。兩部分熱源于干餾爐混合室相遇,混合后給干餾段供熱。干餾爐出口的干餾產(chǎn)物經(jīng)過(guò)一系列冷凝、冷卻后得到頁(yè)巖油產(chǎn)品。在冷凝、冷卻過(guò)程中存在著大量的傳熱。其主要是以對(duì)流傳熱的形式進(jìn)行。無(wú)論是在加熱爐燃燒還是熱循環(huán)瓦斯氣加熱過(guò)程中都存在著大量的冷卻水的使用,并且存在著大量的熱能,另外洗滌飽和塔、冷卻塔和涼水塔的冷卻水也存在著大量的熱能。下面主要介紹一下這兩部分熱能的產(chǎn)

3、生。1、撫順加熱爐大砣回水余熱的產(chǎn)生三臺(tái)加熱爐其中兩臺(tái)燃燒加熱,另外一臺(tái)通熱的循環(huán)瓦斯給干餾爐干餾供熱,冷卻水通過(guò)泵送至三臺(tái)加熱爐大砣水封,通過(guò)熱交換加熱后的水由泵輸送至涼水池進(jìn)行冷卻降溫后循環(huán)利用,冷卻過(guò)程中將能量釋放掉。冷卻水經(jīng)過(guò)一、二部加熱爐大砣加熱前后的溫度及流量見(jiàn)圖-1及圖-2所示,通過(guò)圖-1中加熱爐上水溫度(1和加熱爐出水溫度(2兩條曲線可以看出,冷卻水平均被加熱15左右,如圖-2所示其流量在251-255 m3/h左右,按圖-1溫度差,按照公式(1計(jì)算:Q=C×G×T(1式中:Q:熱量C:水的比熱,取Kcal/Kg×G:水質(zhì)量T:溫度差按下限向大氣中

4、散發(fā)熱量約Q=3.77×106Kcal/h的熱量。循環(huán)冷卻水中賦存的余熱量十分巨大,溫排放易引起嚴(yán)重的熱污染。這部分熱量可以通過(guò)設(shè)計(jì)、改造后回收利用。2、冷卻塔冷卻水余熱的產(chǎn)生干餾裝置冷卻塔主要作用是將干餾產(chǎn)物瓦斯氣的再次冷卻和洗滌,冷卻水通過(guò)熱交換加熱后通過(guò)泵送至涼水塔進(jìn)行冷卻降溫再循環(huán)使用。冷卻水經(jīng)過(guò)涼水塔冷卻前后溫度及流量見(jiàn)圖-3和圖-4所示,通過(guò)圖-3中涼水塔出口冷卻水溫度(1和涼水塔入口冷卻水溫度(2可以看出,在涼水塔冷卻過(guò)程中水溫度平均降低11-12左右,如圖-4所示其流量在705-715 m3/h左右,一、二、三部三臺(tái)冷卻泵同時(shí)作業(yè),按圖-3溫度差,按照公式(1計(jì)算,按

5、下限向大氣中散發(fā)熱量約Q=2.33×107Kcal/h的熱量。這部分熱量可以通過(guò)設(shè)計(jì)、改造后回收利用。在撫順干餾爐進(jìn)行頁(yè)巖干餾生產(chǎn)的同時(shí),有很多熱量伴隨著產(chǎn)生和消失,其中一部分可以計(jì)算得到其熱量并可以實(shí)現(xiàn)回收利用,但是大部分較難實(shí)現(xiàn)回收利用,例如干餾爐水盆每時(shí)每刻都在以蒸汽的形式向大氣及干餾爐中擴(kuò)散熱量,這也是相當(dāng)可觀但無(wú)法或很難實(shí)現(xiàn)回收利用的一部分能源;冷卻池、洗滌池每日通過(guò)散熱等形式向大氣中散熱,另外瓦斯排送機(jī)的軸承冷卻水的余熱,這部分能量也是較難回收利用的。二、循環(huán)冷卻水余熱對(duì)環(huán)境造成的污染及回收利用的價(jià)值對(duì)冷卻塔和涼水池而言,其蒸發(fā)散熱加以風(fēng)吹影響,使大量熱量和水滴進(jìn)入大氣環(huán)

6、境,會(huì)使空氣局部溫度、濕度升高。如前面介紹循環(huán)冷卻水在冷卻過(guò)程中向其排放的環(huán)境釋放出極其巨大的余熱能量,如此巨量的廢熱排放必將使局部生態(tài)環(huán)境遭受熱污染。必須重視循環(huán)水余熱的回收與利用,這是關(guān)系到節(jié)能、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和資源綜合利用,轉(zhuǎn)害為利、化廢為寶的大好事情。在工業(yè)上,目前我國(guó)總的能源利用率也不高,平均還不到30%。歐美一些比較發(fā)達(dá)的國(guó)家,差不多已達(dá)到40%50%,而缺少能源資源的日本,達(dá)到57%。通過(guò)數(shù)據(jù)可以看出浪費(fèi)掉的余熱比利用的熱量還多。查2004年資料,全世界煤炭生產(chǎn)量為55.38億噸,比上年增長(zhǎng)6.81%。其中中國(guó)煤炭生產(chǎn)量為19.56億噸,增長(zhǎng)13.19%,占世界煤炭生產(chǎn)總量的35.

7、32%。全世界煤炭消費(fèi)量為55.64億噸,增長(zhǎng)6.30%。其中中國(guó)煤炭消費(fèi)量19.17億噸,增長(zhǎng)14.64%,占世界消費(fèi)總量的34.40%。中國(guó)的煤炭生產(chǎn)量與消費(fèi)量占世界比重的1/3,均列世界第一位。如此巨量煤炭資源的消耗和如此低熱能的利用率之間的鮮明對(duì)比,使我們不得不在資源的有效利用上思考、研究、開發(fā)和利用。撫順干餾裝置循環(huán)水供應(yīng)穩(wěn)定,有較穩(wěn)定的溫度差,其條件符合熱交換器對(duì)水源溫度和壓力的要求。通過(guò)對(duì)干餾裝置循環(huán)冷卻水余熱的回收,利用到鍋爐采暖、工業(yè)用途及民用等當(dāng)中,可以減少燃料煤的消耗。我們每減少1t標(biāo)準(zhǔn)煤的燃燒,便可少排放CO2440kg、SO220kg、煙塵:15kg、灰渣:260kg

8、,能有效地改善大氣及環(huán)境質(zhì)量。因此,利用循環(huán)冷卻水余熱節(jié)約煤炭資源,不僅是資源的節(jié)約,更可減少燃煤的負(fù)面環(huán)境效應(yīng),非常有利于環(huán)境保護(hù)。通過(guò)前面的計(jì)算,可以看出,僅加熱爐大砣、冷卻塔循環(huán)水向空氣中散發(fā)的熱量就達(dá)Q=2.71×107Kcal/h,這部分熱量?jī)H是撫順干餾裝置循環(huán)水余熱的冰山一角。僅以熱交換器進(jìn)行熱交換,計(jì)算利用余熱的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益,如果考慮到冬夏溫度差對(duì)水溫的影響,高溫可平均達(dá)到60左右,均屬于低品位熱能。利用熱交換器對(duì)這部分能量Q=2.71×107Kcal/h進(jìn)行轉(zhuǎn)化,折合成5000 Kcal/Kg燃料原煤計(jì)算,按熱能利用率為60%計(jì)算,可節(jié)約燃料煤3.25t/

9、h 左右,按照年355天生產(chǎn)日計(jì)算可節(jié)約用煤2.77萬(wàn)噸左右,按照當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格418元/噸計(jì)算,年可節(jié)約資金1157.9萬(wàn)元。不但節(jié)約了能源,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益,更改造了環(huán)境效益。隨著社會(huì)的發(fā)展和創(chuàng)建節(jié)約型企業(yè)步伐的推進(jìn),以及企業(yè)的發(fā)展和能源的日益減少的矛盾促使企業(yè)正在向節(jié)約、環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)方向努力。為保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和資源的最大限度利用,在一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)提出了建立“循環(huán)型社會(huì)”的21世紀(jì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略目標(biāo),并從工業(yè)生產(chǎn)和人民生活等各個(gè)方面有機(jī)關(guān)聯(lián)的多層面予以實(shí)施。干餾裝置循環(huán)冷卻水余熱利用問(wèn)題正是實(shí)施“循環(huán)型社會(huì)”戰(zhàn)略目標(biāo)中的一個(gè)層面,它關(guān)系到節(jié)能、資源綜合利用以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題。上

10、文已談到,循環(huán)冷卻水余熱的可利用量很大,回收這部分熱能對(duì)于節(jié)約能源和煤炭資源的意義是重大的。如前所示循環(huán)水的前后溫度差都在10-15之間,這一熱量損失對(duì)干餾裝置生產(chǎn)過(guò)程是不可避免的,只有通過(guò)其它途徑加以利用,以期部分或全部回收。三、干餾裝置循環(huán)冷卻水余熱的回收利用在石油工業(yè)中,廣泛的應(yīng)用各種換熱設(shè)備來(lái)完成物料的加熱和冷卻過(guò)程,目前應(yīng)用較廣泛且較成熟的余熱回收設(shè)備是熱交換器和正在試生產(chǎn)階段的熱泵,已在工業(yè)余熱回收中得到部分應(yīng)用。其中熱泵已有了多種類型:如壓縮式熱泵、吸收式熱泵、蒸汽噴射式熱泵,雖然,近年來(lái)國(guó)內(nèi)、外陸續(xù)在太陽(yáng)能利用和工業(yè)余熱利用領(lǐng)域開展了固體吸附式熱泵的應(yīng)用性研究,也取得了不少較成

11、功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,但是在商業(yè)化生產(chǎn)中只是初期的階段。熱交換器按結(jié)構(gòu)分可分為:回轉(zhuǎn)型熱交換器、熱回收環(huán)熱交換器、熱管式熱交換器、靜止型板式熱交換器。由于高效率是所有熱交換器的目標(biāo),而節(jié)省能源是使用者的需求,密集化則是熱交換器的新趨勢(shì),層板式熱交換器則是此項(xiàng)需求下的一項(xiàng)新產(chǎn)品。其種類可涵括板式熱交換器、層流熱交換器等等。這些熱交換器中,板式熱交換器可廣范應(yīng)用。由于板式熱交換器的高密集度及高熱傳效率,所以在同樣的熱傳需求下,可有較少的體積。一方面可顯著提高工業(yè)生產(chǎn)中的熱能利用率,降低熱能和電能消耗,節(jié)約能源;另一方面,可以大幅度地減少換熱設(shè)備的傳熱面積,節(jié)約金屬材料,降低成本。1、循環(huán)冷卻水換熱的工藝流

12、程依照公式(1,如果Q一定,如圖-5所示,忽略傳熱系數(shù)及流動(dòng)形式的影響,流量G和溫度T之間關(guān)系,可以通過(guò)控制流量G的大小,實(shí)現(xiàn)出口對(duì)溫度T在熱平衡范圍內(nèi)的要求,從而達(dá)到生活或生產(chǎn)使用要求。通過(guò)公式(1參數(shù)可以看出,可以通過(guò)控制熱側(cè)和冷側(cè)的溫度及流量等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)在熱平衡范圍內(nèi)對(duì)熱側(cè)出口溫度的要求。由公式(1分別應(yīng)用到冷側(cè)、熱側(cè)可以看出,在冷側(cè)入囗、熱側(cè)入口溫度一定的情況下,通過(guò)控制熱側(cè)出口流速和冷側(cè)入口流速的方法可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到傳熱要求,另外可盡量提高冷側(cè)出口溫度以達(dá)到換熱器的設(shè)計(jì)要求。其工藝流程可如圖-6所示,其工藝流程簡(jiǎn)單,不需要經(jīng)過(guò)過(guò)多的處理,只通過(guò)泵加壓即可滿足生產(chǎn)要求,中間過(guò)程能量損失小。通過(guò)閥門控制出口和入口冷熱水流量,可達(dá)到使用要求。四、結(jié)論撫順干餾裝置產(chǎn)生巨大的循環(huán)水