国内外低温余热回收技术应用现状及建议

1、00国内外低温余热回收技术应用现状及建议贾春雨乔文霞大庆石化公司科技信息处科协黄文姣大庆石化公司化工一厂裂解车间 PAGE PAGE 15国内外低温余热回收技术应用现状及建议。关键词：石化企业低温余热回收技术同级利用升级利用前言现在节能工作已成为世界性的课题。随着国民经济的快速增长,能源需求日益用不但可以代替所消耗的高质量热源,同时可以降低相关部位的冷却负荷,降低循环冷却水和空冷电耗,对降低能源消耗具有重要义。炼油和化工行业既是生产能源和基础原材料的工业，又是高能耗工业。炼油、石化和化学工业仍然存在着减少能源消费的巨大机遇，在化学加工过程中，为转化而作为能源使用的燃料 50%以上损失掉了，这种

2、损失通过改进能量产生、分配和转化可使其减少。通过能量回收也可使损失减少。美国能源部正在通过“2020 年梦想计划”推进能源节约，由公司、政府部门、大学和专业组织组成的联合体正在共同开发一些技术，以解决工业问题。一些致力于节能的项目可取得很大的效果，例如，包括陶氏化学、普莱克斯、休斯敦大学和科克-格律希公司组成的集团开发的成果，已使现有填料式蒸馏塔器的能效提高10%20%、塔器能力提高 5%10%和热回收提高 10%20%。20%的目标， 27921.83627.7306021234.17到 2010 年，如果采用的技术措施到位，产量达到预计目标，我国石油和化工行业可以节约 1200 万1300

3、 万吨标准煤。53.2/78.4/200473.47克标油/（10055/吨范围61.25/（20032050/47%20104112004280使用伴热蒸汽（或热水，加强凝结水回收，实现能位逐级和多次利用；大力推广应用高效节能环保型燃烧器、变频调速技术等。500550/吨，先进水平为440/115020020101600650/吨测算，2010200480550/20102004（分离技术、催化剂等）优选改进，有效降低原料和能耗。56%70%280大中型合成氨装置而言，目前以煤、焦、油、气为原料的合成氨能耗平均为 190017002001650 250/3004001502002003001

4、00/1600/4900490CO21180低温余热利用的途径及技术低温余热(差压余能)利用技术是深入节能的重要领域。低温余热的利用有同级利用和升级利用两种方式。同级利用同级利用就是根据低温热源的温位,选择适宜的用户利用低温余热直接或间接代替高、中位热源,不仅可以避免使用高、中位热源所造成的过大温差能量传递损失,而且可以把高、中位热源顶替下来,达到节能降耗的目的,是低温余热利用中最具有吸引力的方案。一是加热装置低温物流，另一种是加热生活用水。升级利用用低沸点有机工质借助朗肯循环发电(有机朗肯循环热机)、热泵(如吸收式热泵和19kW 功率也有节能潜力)。对于时代的发展，科技的进步，对低温余热回收

5、技术又有了许多新的改进技术。大多数低温余热技术都是用来发电，低温余热发电技术与大中型火力发电不当前石化企业低温余热利用技术应用的现状利用朗肯循环低温余热发电有机工质朗肯循环系统的工作原理由余热锅炉换热器、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成。余热流在换热器中放热给有机工质，工质由于吸热而成蒸汽。这种蒸汽通过透平膨胀作功, 从而带动全流式透平质没有汽化过程,只升温吸热,故热效率和发电效率高,透平也较简单。如采用水做工质,与低温热源换热,将水加热100至110,进入全流式透平,水在透平中降压作功, 同时随手力降低而汽化为蒸汽,蒸汽也作功,排出的水汽混合物进入冷凝冷却器(0.08)绝压,温度降至45,水

6、作工质,安全可靠,又易于回收分散的低温余热,对工艺生产过程的变化适应性 强。两相透平两相式透平是全流式透平的背压形式,它是功热并产的机组。这种透平适用于中、低温余热联合回收利用，也适合于生产工艺过程中降压汽化的能量回收。工质进入透平后，通过喷嘴提高流速,将压力能变为速度能。这时工质由液相变为汽液混相，做功后排出透平，汽液混合物分离后分别供热。或者将汽相再进入湿汽轮机冷凝做功，这时就是复合式透平机组,这种机组的肯朗循环效率可高达20%。对于透平，蒸汽透平和燃气透平市场的主要竞争者有：通用电气、西门子、阿尔斯通、三菱重工、日立和东芝。投标资格预审合格的锅炉制造商包括：美国B&W （FosterWh

7、eeler、日本三菱重工、德国巴高克博希格公司（Babcock Borsig、英国巴布科克能源公司（Mitsui Babcock、韩国斗山、日本石川岛建机株式会社（IHI。应用实例1980年在千叶石化厂利用多余低压蒸汽(28160，728290l50 ，10吨时)驱动低位能透平带动1300千瓦的循环水泵，不仅回收利用低温余热作功带动循环水泵，而且此机组投运后停运一台汽流量8吨时的中压透平。金陵石化公司炼油厂已安装完成催化裂化烟气透平，待适当时候将投入使用。利用低沸点有机工质朗肯循环发电具有发电效率高的优点。各国从事研究开发较为活 跃，据统计，全世界已制造有机工质透平2000多台。同时，它在工业

8、排弃余热开发应用中也有广阔的发展前景。如日本气体化学工业公司水岛厂1968年利用低拂点工质R-11作功，输出功率3800千瓦，驱动装置内的冷冻机，多余的功率再发电。从而回收二甲苯分馏塔塔碾二甲苯潜热285吨标油时。我国燕山石化公司东方红炼油厂早在1985年就利用低沸点工质丁烷作功带动循环水泵回收油品余热(汽油148，轻柴油170)也取得成功。美国机械技术公司R-113为工质的OCR系统，优点是, 无毒、不燃烧、无腐蚀性、热稳定性好，典型的朗肯循环运行范围是：蒸发器： 82-127，284.1-788.1千帕，冷凝器：27-43，47.6-82.7千帕，透平机械的设）。发电机靠泵和上部轴承泄以色

9、列ORMAT公司1300为无色液体，能与醚、烃类和油类任意混溶，难溶于醇，不溶于水，沸点为 36。用异戊烷作工质的透平机组有如下优点：有机工质沸点低，易产生蒸汽，因此可以回收低温余热。体积小。冷凝压力接近或稍大于大气压，工质泄漏小。有机工质耐低温，不受冰冻的影响。由于转速低，因此噪声小。系统的工作压力低，约 1.5MPa。无湿蒸汽产生，始终保持干燥，不受腐蚀，透平寿命长。因此低温余热发电系统可尝试选用此类型透平机组。近20多年来，以有机工质和导热油为循环工质的低温发电系统，以导热油为热载体的间接供热技术，在石油、化工、等行业也得到了发展和日益广泛的应用。导热油是一种良好的有机热载体传热介质，具

10、有较高的热容量和较低粘度，在300的条件下8.5MPa的条件下，用导热油代替传统的水蒸汽热载体，就能以低压管道系统代替高压管道系统。可降低管道的投资，使运行的安全性和可靠性得到保障。此外导热油还具有100时，饱和水蒸汽的导热系数为 0.0237W/(m.Mobiltherm605#100 时的导热系数为0.127W/(m.)5.35因此用导热油作工质的机组传热效率高。系统构成透平机组配置发电机、冷凝器、循环工质泵、蒸发器以及工质补充系统、空压系统、氮气系统、和冷却系统。余热锅炉生产的热介质在蒸发器里与透平循环工质异戊烷换热。工质蒸发后进入透平作功，作功后的异戊烷在凝汽器里凝结成液态，再通过工质

11、循环泵进入蒸发器里。透平机组模块化设计，重量轻，设备基础可为整体简单基础，整套机组可整体露天布置。Mobiltherm605#80270220，两路热油混合后一同进入蒸发器，在蒸80再回至余热锅炉。系统构成简图如图。图低温余热发电系统简图系统经济、安全运行的保证措施采取如下措施来保障整套系统能够经济、安全的运行，具体为：的要求。Mobiltherm 605#专用导热油，其性能指标如下：粘度：cSt4029粘度：cSt1005.1闪点：210(最小)凝固点：-15颜色：2.0沸点：329Mobiltherm605#不含芳烃，是一种液体石蜡，外观淡黄无味，加热后逐渐变成褐色，与我国 22汽轮机油性

12、能相近。余热锅炉均采用膜式受热面立式锅炉，可以解决余热锅炉漏风、磨损、堵灰等问题并减少占地面积，提高余热回收率。导热油余热回收系统采用液相方式，相对于汽相方式，液相换热系统的优点是不会泄漏，运行操作简单稳定。进入余热锅炉废气量大，温度低，余热锅炉内不存在燃烧。因此不存在炉为了保证电站事故不影响生产，余热锅炉均设有旁通废气管道，一旦余热为了保证余热锅炉安全，在电站侧发生故障需停止导热油输送时，设置的所有余热锅炉均设有导热油事故排油系统。一旦发电厂事故，可迅速排掉导热油。另外导热油系统设置了油膨胀箱，可满足油温变化带来的油膨胀问题。热泵余热回收技术热泵节能简单原理qW应用实例国外应用日本尤尼奇卡公

13、司宇治人造丝厂用的吸收式热泵系统是以溴化锂水液为吸收HAV-17GLH2公斤/厘米2低压蒸汽为驱动源，夏季使用左右低温排费用40的热泵系统也将工业应用。3.2.2.2国内应用北京燕山石油化工股份有限公司橡胶事业部对顺丁橡胶凝聚热泵进行了全部 技改工程,成功地在顺丁橡胶四条凝聚生产在线改造推广了废热回收技术,采取两 条线共享一套6270kW凝聚热泵技术的办法来处理废热、回收热能,取得了明显的节能效果。由北京燕山石油化工股份有限公司研究院研制开发成功的环保型废热回收泵,是一种吸热式热泵,它利用生产过程中排放的废热来驱动,除消耗少量的电能外, 属不需任何原材料的环保型废热回收技术装置。此环保型废热回

14、收节能泵开发成功后,首先安装在燕山石油化工股份有限公司橡胶事业部的SBS凝聚装置上,证明吸热式热泵节能效果明显,还可减少凝聚装置对环境的热污染及有害气体、污水的排放,23年即可收回全部投资。吸收式制冷机或热泵可由低品位能源如余热、废热等驱动,更重要的是可以避免使用对大气臭氧层有破坏作用的CFCs或HCFCs制冷物质,因而对节能和环保均具有重要意义。浙江大学课题组首次提出“自行复迭吸收制冷循环”技术,这一新循环既能利用余热,又可以实现- 50 以下的制冷温度,取得了具有创新性的研究成果。该成果已获两项国家发明专利。实验结果表明, 在发生温度为125155 、冷却水温度为16188 时,制冷温度达

15、到- 52193 。该实测制冷温度是迄今为止国内外吸收制冷所能达到的最低制冷温度;而且在相同制冷温度下,COP值比传统吸收制冷提高36%55%,实现了吸收制冷最低温度的突破,在低温吸收式制冷循环研究领域达到了国际领先水平。制冷余热回收技术以上冷冻水，用于空调或工4060C，再用于工业生产，是一放目的的高新技术。余热制冷系统耗电只占制冷机输出功率的23%，比电制冷节电10%CO2NOX制冷机以溴化锂-水为工质、无毒无臭、运行安全可靠、不污染环境、更不象氟利昂（CFCs)对大气层造成破坏。低温余热制冷可广泛应用于石化企业、回收65C以上热能并得到有效利用的高新技术。溴化锂吸收式制冷已成为石油化工厂

16、低温余热利用的一项有效措施。苏联涅日科姆斯克石油化工厂使用AXA-500090 热水为热源， 将澄清的河水冷却至 进往工艺车间使用。国内石油化工生产中用低温余热作热源推广应用溴化锂制冷也取得较好经验。如燕山石化公司向阳化工一厂第二聚丙烯车间余热利用于二台XZl5O型溴化锂制冷机，制取7 冷冻水。一台用冷凝液闪蒸产生低压蒸汽制冷15O万千卡/时,另一台120冷凝水冷却至50万千卡/ 时。上海溶剂厂利用排放的1O7废甲醛溶液为热源制冷30万千卡/时，和原压缩式制冷相比每年节电50万千瓦时，使甲醛生产电耗降低50%。金陵石化公司烷基苯厂50万千卡/33预计每年可节电公斤/厘米2 蒸汽或125130热

17、水为热源，其制冷量30万千卡/时，投运以来满35万千瓦时。溴化锂吸收式制冷液力透平余热回收技术在石化企业中，特别是炼油中液力透平的采用是节能的有效途径，气体膨胀透平和液力透平是利用流体压差回收动力的节能措施。国外认为液力透平小到能连续回收19千瓦功率亦有节能吸引力，投资回收率限仅年。日本三菱油化安CO3444千瓦。金陵石化公司化肥厂台成氨装置中用CO2 吸收塔和再生塔的压差驱动液力透平(功率为610千瓦。)另外，该公司炼油厂加氢裂化装置中高压分离器和低压分离器之间压差151公斤/厘米2 。用一台液力透平回收这部分能量，功率为545大庆石化公司炼油厂引进的国内首台高温高压液力透平节能设备，在12

18、0万吨/ 年加氢裂化装置运行。该设备的投用，年可节电249万度，节约电费142万元，降低装置能耗1.51。该高温高压液力透平设备由大庆石化公司炼油厂从日本荏原公司引进，用于起到回收加氢裂化装置压力能的作用。该120万吨/年加氢裂化装置是大庆石化公司炼油厂2004年8月投入生产的新装置，该装置原设计中热高分油液体出入口温度为230，入口压力为13MPa，为高温高压，而国内同类企业该装置一般不回收或不能回收高温高压介质的压力能。该液力透平出入口压差为11MPa。液力透平动力回收技术在茂名、南京、金山加氢裂化中都有应用。低温节能型吹风气余热回收技术主要用于化肥企业，从目前合成氨行业造气吹风气微正压密

19、封燃烧技术生产实践结果看，低温吹风气达到CO完全燃烧程度，可由高温燃烧(850)、中温燃烧(760850)及低温燃烧(350)、可燃气体组分含量较高的有利条件，避免对助燃气量的依赖，实现自热蓄热和自燃。吹风气低温燃烧是在间歇式固定床气化炉提高吹风效率后，吹风气送烧温度低(300)CO达到自热、蓄热、自燃，从而使吹风气在少量助燃气或无助燃气助燃的前提下，实现CO低温完全燃烧。安全又不存在吹风气预混器造成的局部阻力降起燃，使格子砖体蓄热不再存在高阻力降。甚至堵塞、烧结、塌顶等缺陷。非预混上燃式蓄热型燃烧炉采用双层矮胖型，与同炉容的直筒炉相比，烟更因其有上升力而使总烟气阻力下降。对于含CO体积分数4

20、6、温度300的低温吹风气，不用合成弛放气改变原吹风气余热回收装置的结构形式，在锅炉机组外、燃烧炉补燃段处吹风气余热回收装置生产的次高压蒸汽量达20th(5.3MPa，475)，折合每吨合成氨节约标煤121.48kg，全年节约标煤19436t，节能效果显着。同时本装置所产的高品位蒸汽先发电后供造气工序使用，实现能量升级利用，仅此项回收利用蒸汽焓差能量可发电约3000kWh，提高了余热回收的利用价值。因在吹风气余热回收装置尾部安装了静电除尘设备，故吹风气完全燃烧后的烟气经静电除尘器处理后能达标排放。因此，吹风气余热回收装置的建设，将大幅度减少造气工序有害气体和粉尘的排放，对环境保护有积极意义，实

21、现环保节能清洁生产的目的。低温节能型吹风气余热回收技术具有流程简单、生产操作方便、炉温稳定、设备紧凑、系统阻力小、热能回收率高和节能环保效果好等优点，取得了良好的经济效益。低温节能型吹风气余热回收技术具有技术先。进、安全稳定和节能环保效果的循环经济发展模式的要求，对合成氨工业的发展具有重要的参考价值，是一项值得推广应用的节能新技术。无露点腐蚀水热媒烟气低温余热回收技术主要为烟气低温余热的回收，天津石化采用一新型烟气低温余热回收技术。由888%提高到了这种新型技术叫做无露点腐蚀水热媒技术。在石化企业中各种加热炉是重要耗能设备，约占全厂能耗的 3060，其中采用各种余热回收设备（如空气预热器、省煤器等）回收烟气低温余热，降低加热炉排烟温度是最有效的节能手段。各种烟气余热回收设备受低温露点腐蚀问题困扰，难以长周期、安全、高效运行，也难以适应加热炉燃料、负荷、工艺参数变化回收烟气中余热，预热加热炉助燃空气、余热锅炉汽包上水或工艺介质。通过一套简单的调节控制手段，使与烟气换热的热媒水进口温度在烟气露点温度之上，从而彻底避免了露点腐蚀。8避免积灰搭桥，有利于清灰。热管余热回收技术热管是一种新型、高效的传热元件，其内部是靠工质循环实现热量传递，它的当量热导率可达金属的 103-104 倍。以热管为传热元件的热管换热器较其他型式换热器具有独特的