張榮欣

(中國平煤神馬集團 尼龍科技有限公司 ， 河南 平頂山　467001)

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尼龍化工生產(chǎn)中低品位能源再生利用技術(shù)

張榮欣

(中國平煤神馬集團 尼龍科技有限公司 ， 河南 平頂山467001)

摘要：利用熱泵技術(shù)回收高溫冷凝液熱量，產(chǎn)生低壓飽和蒸汽產(chǎn)品，回收能量后的凝液和其他低溫冷凝液混合進入熱水型溴化鋰制冷機組再次進行制冷回收，獲得6 ℃冷凍水產(chǎn)品，供工藝裝置使用。采用凝結(jié)水精處理工藝獲得二級脫鹽水滿足鍋爐用水需求，二級脫鹽水和冷凝液冷卻后的混合水作為冷渣器冷卻水，降低排渣溫度同時回收排渣熱損失的熱量并節(jié)約循環(huán)冷卻水。

關(guān)鍵詞：高溫冷凝液 ； 低壓飽和蒸汽 ； 熱水溴化鋰制冷機組 ； 熱泵

0前言

己二酸項目立項后與己內(nèi)酰胺項目合并，并貫徹實施“節(jié)能環(huán)保”的原則。整個項目蒸汽總用量約500 t/h，按照80%回收率，全廠冷凝液量總量約為400 t/h，平均溫度約為120～130 ℃，冷凝液必須進行熱能的回收利用。同行業(yè)傳統(tǒng)工藝冷凝液回收再利用基本都停留在簡單處理使用的階段，或者不處理直接使用，對于冷凝液中的熱量回收簡單而且浪費嚴重，處理后的水質(zhì)量低，不僅熱量大量浪費，而且長期使用會造成鍋爐管壁內(nèi)腐蝕，嚴重影響汽輪機壽命，造成全廠蒸汽換熱器系統(tǒng)結(jié)垢，產(chǎn)品成本增加。項目的關(guān)鍵點是回收冷凝液等低品位能源熱量并再次應(yīng)用，這是整個工藝選擇的難題。本項目首先利用高溫冷凝液余熱驅(qū)動制取飽和低壓蒸汽，讓工藝熱水熱量部分回收并返回生產(chǎn)使用；然后余熱水再次利用進行制冷獲得冷凍水產(chǎn)品。冷凝液產(chǎn)品回收熱量的同時，滿足工藝降溫需要，通過對低品位能源的梯級再生利用，有效地節(jié)省高品位能源消耗，提高系統(tǒng)運行效率，降低產(chǎn)品成本，從而達到節(jié)能目的。

1低品位能源回收利用方案

1.1冷凝液概況

1.1.1各裝置產(chǎn)生液態(tài)冷凝液

各裝置產(chǎn)生液態(tài)冷凝液參數(shù)如表1所示。

表1　各裝置產(chǎn)生液態(tài)冷凝液

1.1.2氣液態(tài)冷凝液

氣液態(tài)冷凝液參數(shù)如表2所示。

表2　氣液態(tài)冷凝液

1.2冷凝水熱量回收利用方案論證

熱電系統(tǒng)冷凝液回收處理要求進入水處理系統(tǒng)混床的冷凝液溫度≤60 ℃，全廠冷凝液回收量較大，熱電內(nèi)部不能進行有效消化，為了解決該問題，做到系統(tǒng)經(jīng)濟可靠運行，經(jīng)過各專業(yè)組多次溝通和討論，并通過對上述冷凝液統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，冷凝液區(qū)分為液態(tài)、氣液混合態(tài)兩種，分別進行針對性回收。

1.2.1純液態(tài)冷凝液回收利用方案

1.2.1.1方案一

全部為液態(tài)的冷凝液在管網(wǎng)上混合，通過總管進入熱水型溴化鋰制冷機制冷，制冷后溫度降低至75 ℃以下直接返回化學(xué)水系統(tǒng)。在化學(xué)水裝置內(nèi)部再次換熱回收熱量后進入水質(zhì)處理系統(tǒng)。

此方案流程簡單，系統(tǒng)制冷量大，但是存在制冷負荷過于依賴己二酸裝置負荷以及熱水在管網(wǎng)混合可靠性、安全性問題。在系統(tǒng)停車后重啟等特殊情況下局部有可能會產(chǎn)生水錘對系統(tǒng)運行帶來的不利影響。處理方案是各種冷凝液單獨回到冷凍站通過熱水收集母管后再進入熱水型機組。母管相比整個管網(wǎng)的可靠性有待探討。

1.2.1.2方案二

環(huán)己醇及環(huán)己醇脫氫裝置中150 ℃液態(tài)冷凝液首先進入第二類吸收式熱泵，產(chǎn)生0.5 MPa蒸汽后送入低壓蒸汽管網(wǎng)，冷凝液溫度降至100 ℃后和其他冷凝液混合，再進入熱水型制冷機組進行制冷。制冷后溫度降低至75 ℃以下直接返回化學(xué)水系統(tǒng)。在化學(xué)水裝置內(nèi)部再次換熱回收熱量后進入水質(zhì)處理系統(tǒng)。

此方案充分回收了系統(tǒng)熱量，能夠產(chǎn)生低壓蒸汽，解決了方案一的疑難點，并且降低了冷凍水系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

1.2.1.3方案三

環(huán)己醇及環(huán)己醇脫氫裝置中150 ℃液態(tài)冷凝液首先進入第一級熱水型制冷機組，冷凝液溫度降至106 ℃后和其他冷凝液混合，再進入第二級熱水型制冷機組進行制冷。制冷后溫度降低至75 ℃以下直接返回化學(xué)水系統(tǒng)。在化學(xué)水裝置內(nèi)部再次換熱回收熱量后進入水質(zhì)處理系統(tǒng)。

此方案解決了方案一中不同種冷凝液管網(wǎng)混合的疑難點，但系統(tǒng)仍存在冷凍水負荷過于依賴己二酸裝置，冷凍系統(tǒng)的冷量控制過于復(fù)雜。

1.2.2氣液混合態(tài)冷凝液的回收方案

1.2.2.1方案四

對于分散、工況變化大的氣液混合態(tài)冷凝液，通過匯集管網(wǎng)回到冷凍站，設(shè)置冷凝液閉式收集罐，閃蒸的乏汽根據(jù)汽量可進入蒸汽型溴化鋰制冷機組，補充制冷或直接引射返回冷凝液回收處理系統(tǒng)。閃蒸后轉(zhuǎn)化為純液態(tài)的冷凝液加壓后和其他純液態(tài)冷凝液混合直接進入制冷系統(tǒng)。

1.2.2.2方案五

氣液混合態(tài)的冷凝液在裝置內(nèi)通過冷凝液閉式收集系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為純液態(tài)冷凝液，和其他純液態(tài)冷凝液混合直接進入制冷系統(tǒng)。

1.3冷凝水熱量回收利用方案確定

①通過對第二類吸收式熱泵的應(yīng)用情況進行實地考察后，評價該技術(shù)成熟可靠，對于純液態(tài)冷凝液采用第二類吸收式熱泵進行熱量回收，產(chǎn)生蒸汽后和其他冷凝液混合進入熱水型制冷機組，即方案論證中1.2.1.2方案二。②對氣液混合態(tài)的分散冷凝液進行混合閃蒸回收。即方案1.2.2.1中方案四。

2工藝概述

2.1冷凝液回收工藝

利用一臺第二類吸收式熱泵機組回收環(huán)己醇裝置、脫氫裝置高溫冷凝液熱量，獲得0.5 MPa飽和低壓蒸汽約8 t/h。其次利用三臺熱水型制冷機組，回收余水以及其它低溫冷凝液熱量，獲得2 100 t/h冷凍水外送，同時將冷凝液溫度降低至75 ℃以下，在冷凝液水質(zhì)精處理系統(tǒng)，利用75 ℃熱水第一次加溫鍋爐給水，又一次回收冷凝液熱量，使冷凝液溫度降低到45 ℃滿足水處理需求，兩臺鍋爐冷渣器冷卻水第二次加溫鍋爐給水，達到了冷凝液綜合利用效果。

2.2冷凝液回收示意簡圖(見圖1)

圖1　冷凝液回收示意簡圖

3綜合評價

3.1社會效益

本項目針對尼龍科技公司冷凝液等低品位能源回收利用的難題，研究了熱泵技術(shù)應(yīng)用、節(jié)能熱水型溴化鋰機組回收利用余熱水技術(shù)等，在冷凝液回收熱泵技術(shù)及分梯次回收冷凝液熱量方面取得了實破和技術(shù)創(chuàng)新。熱電站選擇高溫、高壓循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備，對進鍋爐水質(zhì)要求較高，軟水站混床要求進水溫度≤50 ℃，必須對冷凝液的熱量進行回收利用，同時整個項目用冷需求較大，約為4 000 t/h冷凍水，可以采用熱水型制冷機組回收冷凝液熱量達到回收能量和制冷的雙重效果。

主要科技創(chuàng)新點有以下幾方面：①利用熱泵技術(shù)回收高溫冷凝液熱量，從低品位熱源提取熱量，獲得高品位低壓飽和蒸汽產(chǎn)品。 ②分梯級逐步充分回收冷凝液等低品位能源熱量，達到綜合回收利用能量。③利用熱水型制冷機組獲得大量的6 ℃冷低凍水產(chǎn)品，滿足用冷需求，節(jié)約電能消耗，實現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能的效果。④利用二級脫鹽水和冷凝液冷卻后的混合水作為冷渣器冷卻水，降低排渣溫度同時回收大量排渣熱損失的熱量，節(jié)約循環(huán)冷卻水消耗。⑤回收熱量后解決了冷凝液水質(zhì)處理溫度要求和現(xiàn)場閃蒸環(huán)境差的難題。

3.2經(jīng)濟效益

通過對低品位能源綜合再生利用，經(jīng)過測算，年度可直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益3 300余萬元。

副產(chǎn)低壓蒸汽年效益約644萬元/a；熱水機組節(jié)約電能效益約490萬元/a；鍋爐給水升溫節(jié)約蒸汽效益約2 184萬元/a；總效益為3 318萬元/a。

4結(jié)論

該技術(shù)具有較高的社會效益和經(jīng)濟效益，技術(shù)先進，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻：

[1]戴永慶.溴化鋰吸收式制冷技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社,1996.

[2]陳東,謝繼紅.熱泵技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006.

收稿日期：2016-03-26

作者簡介：張榮欣(1972-)，女，工程師，從事給排水技術(shù)管理工作，電話：15803756785。

中圖分類號：X791

文獻標識碼：B

文章編號：1003-3467(2016)06-0029-03