組合式熱管廢熱鍋爐投資經濟性分析
丁寧 ( 兗礦集團基本建設管理處山東鄒城273500)
【摘要】熱管廢熱鍋爐在氮肥行業的應用及其經濟性分析。
【關鍵詞】廢鍋; 組合式廢鍋; 熱管; 經濟性
熱管換熱器在氮肥行業的應用已經有10 多年的歷史, 因其具有使用壽命長, 換熱效率高, 設備阻力低而使廣大用戶對其鐘愛有佳, 也使其迅速的在氮肥行業得到了普及和應用。本文主要對在造氣工段半水煤氣的顯熱回收的組合式熱管廢熱鍋爐的經濟性與以往的廢熱鍋爐作一下簡要的分析對比。
組合式熱管廢熱鍋爐又可分為1 臺造氣爐配置1 臺廢鍋和幾臺造氣爐共用1 臺廢熱鍋爐。本文主要講敘一下單爐單鍋流程。他們的結構如圖所示: 他主要由上下兩部分組成, 上部為熱管式蒸汽過熱器,下部為熱管式廢熱鍋爐, 上下兩段又分別由內外筒體和傾斜焊接在內筒體上的熱管組成。整個工藝流程為: 半水煤氣走內外筒體的夾套, 上進下出或者下進上出, 與蒸汽和軟水進行換熱, 降到140℃左右, 入洗氣塔, 再降到40℃以下, 入氣柜儲存、備用。
1.不采用半水煤氣顯熱回收
以1 臺φ2600 造氣爐, 每小時產半水煤氣量: 6000Nm3/h, 進口溫度為350℃為例。簡要工藝流程如下圖:
在此流程中, 半水煤氣不經顯熱回收直接經洗氣塔直冷至≤40℃后, 入氣柜儲存, 此過程的熱損失如下:
(1)6000Nm3/h 的煤氣由350℃降至130℃時可產蒸汽量:
M2=V×ΔI×ΔT=[ 6000×0.334×( 350- 130) ] ÷600000=730kg/h
V: 氣體標態體積
ΔI: 氣體比熱容
ΔT: 氣體的溫差
(2)6000Nm3/h 的煤氣由350℃降至40℃時需20℃的冷水量: 設水的出口溫度為60℃
M2=V×ΔI×ΔT=[ 6000×0.334×( 350- 40) ] ÷( 60- 20) =22044kg/h考慮12%富裕量調整為25t/h, 耗電6kW
(3)以每噸蒸汽50 元, 每噸冷卻水0.1 元/噸, 每度工業用電按0.7元, 1 年300 個工作日計算, 不采用半水煤氣顯熱回收工藝每年直接和間接經濟損失為:
0.73×50×24×300+6×24×0.7×300+25×0.1×24×300=31.1 萬元/年·臺
2.采用列管廢熱鍋爐回收半水煤氣顯熱
以φ2600 造氣爐產6000Nm3/h 的煤氣由350℃降至180℃( 防止積灰、阻塞和結酸露)計
(1)列管廢鍋每小時的產汽量為
M2=V×ΔI×ΔT=[ 6000×0.334×( 350- 180) ] ÷600000=570kg/h
(2)煤氣由170℃降至40℃需20℃的冷水量: 設水出口溫度為60℃
M2=[ 6000×0.334×( 180- 40) ] ÷( 60- 40) =1403kg/h考慮12%富裕量調整為16t/h, 耗電為3.5kW
則與不用廢熱鍋爐相比, 每年可節約資金為:
0.57×50×24×300+( 6- 3.5) ×24×0.7×300+( 25- 16) ×0.1×24×300=22.4 萬元/年·臺
3.采用組合式熱管廢熱鍋爐回收半水煤氣顯熱
以1 臺φ2600 造氣爐, 每小時產半水煤氣量為6000Nm3/h, 煤氣由350℃降至
130℃( 因熱管的高效性)
因組合式熱管廢熱鍋爐的上部為過熱器, 可產生≥200℃的過熱
蒸汽, 故經熱管過熱器后, 入廢熱鍋爐的煤氣溫度為290℃
(1)熱管廢熱鍋爐每小時產汽量為:
M2=V×ΔI×ΔT=[ 6000×0.334×( 290- 130) ] ÷600000=534kg/h
(2)煤氣由130℃降至40℃, 所需的20℃的冷水為
M2=[ 6000×0.334×( 130- 40) ] ÷( 60- 40) =9018kg/h
考慮12%的富裕量調整為11t/h, 耗電為2.5kW。
(3)因用200℃以上的過熱蒸汽造氣, 經廠家實測的可提高單爐發氣量0.5%, 減少2%的蒸汽用量。則此項可減少費用為每立方米價格為0.7 元計
6000×0.5%×24×300×0.7+2×2%×24×50×300=16.56 萬元/年·臺則與不用廢熱鍋爐相比, 使用一臺組合式熱管廢熱鍋爐, 每年可創造經濟價值為:
0.534×50×24×300+( 6- 2.5) ×24×0.7×300+165600×( 25- 11) ×0.1×24×300=38.556 萬元/年·臺
由以上可以看出, 不使用廢熱鍋爐每年白白的浪費掉31.1 萬元/年·臺, 使用高效的熱管式廢熱鍋爐, 每年可節約38.556 萬元/年·臺,由此可見使用熱管式廢熱鍋爐的好處。并且熱管換熱器的一次使用壽命達8 年以上。如幾臺造氣爐共用一臺組合式熱管廢熱鍋爐, 從投資的經濟性和節能上見效更快, 效果更好。
因此可以看出, 半水煤氣顯熱回收, 采用熱管廢熱鍋爐的優越性遠優于其它形式的廢熱鍋爐。氮肥企業為實現造氣工段“兩煤變一煤”的目標, 采用熱管換熱器是必要的
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