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    煉化企業低溫余熱利用技術
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      煉化企業在生產過程中,不可避免地產生大量余熱。煉化企業的低溫余熱是指工藝生產過程中高于油品的儲存溫度或工藝本身需要溫度的未被回收利用的熱量。一般認為溫位在80-200℃之間的熱量均可作為低溫余熱進行回收利用;高于200℃的熱量主要用于發生蒸汽。生產過程中未被利用的低溫余熱最終會以各種形式排放到環境中,成為廢棄熱能,其主要通過以下四種途徑排放:空冷器排棄、中間產品罐排棄、煙氣系統排棄和循環水冷卻系統排棄。其中循環水冷卻系統排棄的低溫余熱約占全廠低溫余熱的80%。


      數據顯示,煉化企業的低溫余熱主要分布于常減壓蒸餾、催化裂化、延遲焦化、臨氫裝置,這四部分的低溫余熱約占全廠低溫余熱總量的60%~80%。低溫余熱的主要回收利用途徑如下:


      一、直接作一般加熱用熱源


      1)加熱裝置低溫物流


      利用低溫熱取代生產中使用的高、中溫位熱源,不僅可直接減少生產能耗,且由于生產用熱大多屬連續、負荷穩定的熱源,節能幅度大、效益高,因此在安排低溫熱方案時,應優先考慮。這類用熱有:①氣體分餾、MTBE等加工裝置原料及塔底重沸器加熱;②鍋爐上水加熱;③動力系統補充化學水、新鮮水及電廠除鹽水加熱;④罐區維溫、管線伴熱等。


      2)加熱生活用水


      采用低溫熱水取代蒸汽,可降低全廠綜合能耗。這類用熱一般分為兩類:①用于廠區辦公和生活采暖;②加熱生活用水。這種用熱的特點為一年四季均需要,但用熱負荷隨晝夜變化而變化。因此在制定方案時,應考慮用熱量減少時,如何保持系統平衡,取出熱量。


      3)干燥材料、部件和廢渣


      利用低溫余熱對生產用原料、固體成品和半成品、生產過程中產生的廢渣進行干燥,可節省部分高、中溫熱源。如低溫余熱用于煉化廠的污泥干化等。


      二、升級利用


      部分煉化企業的低溫余熱產量很大,在優先用于連續、穩定的熱負荷用戶以后,如果仍有剩余,可利用適合的升級技術對這部分余熱進行升級,通過提高低溫余熱品位而用于其他方面。


      1)用熱泵升級后用作加熱熱源


      熱泵可以從低溫熱源中吸取熱量,把它傳遞給被加熱的對象(溫度較高的物體)。利用熱泵提高物流的溫度,再使物流用于生產過程,是一種有效利用低溫熱能的技術手段。許多石油化工裝置通過使用壓縮式熱泵,取得較好的節能效果。


      2)制冷


      低溫熱制冷主要是吸收式制冷。蒸汽溴化鋰吸收制冷已得到普遍應用,用低溫熱代替蒸汽熱源的氨吸收制冷也已投入工業應用。許多石油化工廠在節能改造和節能規劃中考慮了采用低溫熱溴化鋰吸收制冷的方案。低溫熱制冷的用途有兩種:一是用于生產,南方夏季氣溫和循環水溫度較高,產品的冷卻溫度難以滿足要求,致使產品收率下降,損失增大。解決催化裂化吸收穩定“干氣不干”的狀況,除從工藝上改進外,利用低溫熱制取5~10℃的冷凍水進一步冷卻,也可使問題得到改善。二是用于辦公和生活空調,減少電耗,氨吸收制冷的工質是氨水溶液,氨吸收制冷溫度達-20~-40℃,可用于酮苯脫蠟裝置的冷凍系統,大大降低電耗。國內很早就有冷榨脫蠟裝置用氨吸收制冷的先例;氨吸收制冷在化肥、化工行業應用較為普遍。


      3)發電


      低溫余熱在難以找到適宜的同級利用途徑時可以用來發電,但單純采用低溫余熱發電方案,投資大,發電效率低、投資回收期長,因此發電通常與生產供熱、供冷結合,根據溫位不同等安排不同用途,形成整體優化方案,這是目前廣為采用的低溫余熱回收利用的方法。

      三、低溫余熱升級技術


      1)熱泵技術


      熱泵系統消耗一定的高位能量(電能),驅動制冷劑流動,通過它在蒸發器、冷凝器等部件中的相變(沸騰和凝結),將低溫物體的熱量傳遞到高溫物體中,提高高溫物體溫度。熱泵系統能夠將自身所耗的幾倍熱能從低溫物體傳送到高溫物體。


      現有的熱泵主要有四種類型:機械壓縮式熱泵、吸收式熱泵、蒸汽噴射式熱泵和熱電熱泵。其中,以機械壓縮式熱泵的應用最多。典型的熱泵裝置示意如下圖所示。


      蒸汽壓縮式熱泵示意圖


      2)低溫制冷技術


    低溫制冷原理與熱泵類似,根據冷凍需要,可制得-20~-40℃的冷凍水。


      3)低溫發電技術


      采用水或低沸點有機物工質,由低溫熱源加熱升溫后,經擴容、閃蒸后的蒸汽經過汽輪機帶動發電機發電。低溫發電一般與生產供熱、供冷結合使用。


      4)變熱器技術


      吸收式變熱器是國外近年發展的一種低溫熱回收利用技術。通過變熱器可將低溫余熱轉化為兩部分,一部分轉化為品位較高的熱量,用作加熱熱源;一部分降低品位成為廢棄的低溫熱量,通過冷卻排棄。我國將變熱器技術列入高科技研究項目,研究的重點是選用合適的工質,其難點是制取200℃左右的熱量。目前普遍認為以含TFE(2,2,2-三氟乙醇)的混合物作為工質較適宜。制取150℃熱量的變熱器在目前吸收制冷技術的基礎上加以改進即可實現。


      四、低溫余熱利用策略


      低溫余熱回收可以節約能耗,提高能源利用率,但在回收低溫余熱時要考慮其技術、經濟上的可行性,以及低溫余熱的利用潛力。在考慮回收低溫余熱之前,先了解裝置本身的熱效率是否有可以提高的潛力,從而通過提高本身熱效率來減少低溫余熱散失,這是降低能耗的最佳選擇。低溫余熱利用的主要策略如下:


      1)在回收低溫余熱時,先考慮氣體余熱,再考慮液體、固體余熱的回收;


      2)先考慮量大易回收的余熱,而后考慮量小的余熱。


      3)根據熱源情況和熱阱的需求,盡量做到能級的匹配,提高利用效率。


      4)在低溫余熱回收利用過程中,應采用大系統裝置間熱聯合,根據“溫度對口,梯級利用”的原則,將這些熱量集中起來根據熱阱狀況綜合供熱。

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