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油页岩干馏装置循环冷却水余热回收利用点击：1805 日期：[ 2014-04-26 21:53:23 ] |
| 油页岩干馏装置循环冷却水余热回收利用 张群 (中国石油大庆石化公司，黑龙江大庆163714) 摘要：分析了某石化公司油页岩干馏系统加热炉、冷却塔等装置循环冷却水余热回收潜力，指出回收该部分余热具有较好的环境效益和经济效益。提出了该部分余热的回收利用方案，即采用BR型板式换热器对循环水进行换热回收。介绍了BR型板式换热器结构与特点。方案实施后，节约了采暖用蒸汽180t/d，减少软化水外排量约60t/d，节约费用约140万元。 关键词：干馏装置 循环冷却水 余热 节能 回收利用 1·前言 某石化公司油页岩干馏装置由3台加热炉、20台干馏炉以及洗涤饱和塔、冷却塔和凉水塔等组成。该装置在干馏生产过程中伴随着大量的热能，其中包括气态蒸汽和液态高温水显热，这部分显热如能全部或部分回收利用，将会产生很好的效益。干馏过程的热源由两部分组成：①干馏炉发生段油页岩半焦中固定碳与炉底主风中的氧气发生氧化反应放出大量的热，约占干馏所需热量的70%；②通过间歇式加热炉提供的热循环瓦斯气，约占干馏需要热量的30%，从干馏炉中部直接供热。两部分热源于干馏炉混合室相遇，混合后给干馏段供热。干馏炉出口的干馏产物经过一系列冷凝、冷却后得到页岩油产品。在冷凝、冷却过程中存在着大量的传热，其主要是以对流传热的形式进行。无论是在加热炉燃烧还是热循环瓦斯气加热过程中都存在着大量的冷却水的使用，并且存在着大量的热能，另外洗涤饱和塔、冷却塔和凉水塔的冷却水也存在着大量的热能。 2·干馏装置循环冷却水余热回收潜力 2.1加热炉回水余热 3台加热炉其中2台燃烧加热，另外1台通过热循环瓦斯给干馏炉干馏供热。冷却水通过泵送至3台加热炉水封，经过热交换加热后的水由泵输送至凉水池进行冷却降温后循环利用，冷却过程中将能量释放掉。一般来说，冷却水流经Ⅰ、Ⅱ号加热炉平均被加热15℃左右，流量为251~255m3/h左右，则可按式(1)计算出冷却水所吸收的热量Q。 Q=c·G·ΔT(1) 式中：Q为热量，kcal/h(1kcal=4.186kJ，下同)；c为水的比热，kcal/(kg·℃)；G为冷却水质量流量，kg/h；ΔT为温度差，℃。 如按下限向大气中散发热量，则Q计算值约为377×104kcal/h。由此可看出，循环冷却水中赋存的余热量回收潜力巨大。此外，带温排放易引起严重的热污染。 2.2冷却塔冷却水余热 干馏装置冷却塔主要作用是将干馏产物瓦斯气再次冷却和洗涤，冷却水经过热交换后用泵送至凉水塔进行冷却降温再循环使用。冷却水经过凉水塔水温平均降低11~12℃左右，流量在705~715m3/h左右，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号3台冷却泵同时作业，则可利用式(1)计算出按下限向大气中散发的热量约为2330×104kcal/h。同样，这部分热量也是可观的。 2.3其他热量 在干馏炉进行页岩干馏生产的同时，有很多余热可以回收利用，但是大部分难以回收利用，例如干馏炉水盆每时每刻都在以蒸汽的形式向大气及干馏炉中扩散热量，这也是相当可观但无法或很难回收利用的一部分能量。冷却池、洗涤池每日通过散热等形式向大气中散发热量，另外瓦斯排送机的轴承冷却水的余热，这部分能量也较难回收利用。 3·循环冷却水回收余热的环境效益和经济效益 对冷却塔和凉水池而言，其蒸发散热加上风吹的影响，使大量热量和水滴进入大气环境，会使空气局部温度、湿度升高。如前所述，循环冷却水在冷却过程中向其排放的环境释放出极其巨大的余热，必将使局部生态环境遭受热污染。因此必须重视循环水余热的回收与利用，化害为利、化废为宝[1]。干馏装置循环水供应稳定，有较稳定的温度差，其条件符合热交换器对水源温度和压力的要求。通过对干馏装置循环冷却水余热的回收，应用到锅炉采暖、工业用途及民用等当中，可以减少燃料煤的消耗。每减少1t标准煤的燃烧，便可少排放CO2 440kg、SO2 20kg、烟尘15kg、灰渣260kg，可有效改善大气环境质量。通过前面的计算可以看出，仅加热炉、冷却塔循环水向空气中散发的热量就高达2710×104kcal/h，这仅是干馏装置循环水余热的一小部分。如以热交换器进行换热，并考虑到冬夏温差对水温的影响(高温时段平均达60℃左右)，热能利用率为60%，热值按5000kcal/kg计算，则可节约燃料煤3.25t/h左右。按照年355d生产日计算，则可节约用煤2.77×104t/a左右。按市场价418元/t计算，年可节约资金1157.9万元。因此，采取此回收措施，不但节约了能源，而且经济效益显著。 4·循环冷却水余热回收利用方案 4.1工艺流程 在不改变现有加热炉运行工况的前提下，采用大连九圆企业生产的BR型板式换热器，对循环水进行水-水换热，使高温度循环水进入换热器后降低温度，达到加热炉用低温循环水的要求，根据进出口水温度差调整进入凉水池水量。 换取热量后的高温水进入采暖水区域进行供热，回水再进入板式换热器进行换热，循环使用，完成供暖目的。换热流程如图1所示。 4.2 BR型板式换热器结构与特点 4.2.1结构 板式换热器是具有一定波纹形状的金属薄板叠装而成的一种新型高效换热器。工作介质在两相邻板片形成的窄小曲折的通道中通过，通过相隔的板片换热。 4.2.2特点 ①传热系数高，Re约220h就能达到湍流状态。水-水换热时，传热系数可高达4000～8000W/m2·℃，是同样流速管壳式换热器的3～5倍； ②因不存在管式换热器的绕流和旁流，管式换热器末端温差小，水-水换热时可达1℃； ③板式换热器结构紧凑，占地面积小，重量轻，单位体积内的换热面积为管壳式换热器的2～5倍，占地面积仅为管式换热器的1/10～1/5； ④不易结垢，易于拆卸维修、清洗； ⑤设计灵活，易于改变换热面积和流程组合。 4.3主要供暖区域及投资测算 办公室系统面积2018.5m2，干馏装置系统面积18546.2m2，其他生活区17382.6m2，共计38928.8m2，投资测算见表1。 5·效果验证与经济效益分析 5.1效果验证 加热炉循环水余热回收系统自10月末投入运行以来，较好地实现了预热效果。 ①在干馏装置加热炉系统运行未受到任何影响的前提下，保证了干馏区约3.9×104m2的正常供暖。 ②因减少干馏区采暖用蒸汽，煤炉蒸汽的供应量与去年同期相比减少约180t/d。 ③干馏装置区改用循环水供暖后，整治了原蒸汽供暖时的26处排汽点，减少了“跑、冒、漏”，厂区环境得到了净化。 ④原蒸汽采暖水直接外排，没有进行回收，而循环水余热回收系统供暖减少软化水外排量约60t/d。 5.2经济效益分析 循环水余热回收工程总投资141万元；完成3.9×104m2区域供暖，减少蒸汽供应量相当于1台10t锅炉供汽总量，一年可节煤2280t，减少煤炭费用约120万元，同时减少相应运行费用(15～20)万元，共节约140万元；简单静态投资回收期为1.1a。 参考文献： [1]杨元明.炼化装置低品位热源综合利用[J].化学工程师，2002，14(4)：14-19.(编辑刘燕) |
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