节能装置范文

节能装置范文（精选11篇）

节能装置 第1篇

关键词：风冷机房空调,节能,风冷节能装置,潜热,EER

0 引言

对通信行业而言,实现资源节约和环保的战略目标,其中的一个重要着眼点就是要大力推动以节能降耗为重点的设备更新和技术改造,加快淘汰高耗能、高耗水、高耗材的工艺、设备和产品。根据通信部门多年来的统计数据分析,通信行业的运营成本主要是电耗成本,而在电耗成本中,机房空调的电耗约占总电耗50%以上[1]。空调能耗一般占通信机房能耗的20%~45%,有的甚至在60%以上[2]。可以说降低空调机组的运行费用,能有效降低电信行业的运营成本。

1 机房空调现状

在夏季高温时,太阳热辐射及热岛效应对空调室外机的运行环境影响非常大,可使室外机的进风温度高达45℃。空调室外机的进风温度升高,会导致室外机换热效果变差,排气压力及温度升高,压机功耗增大且易跳机、损坏。压机排气压力及温度超过一定值时压机安全系数降低,压机内部密封垫的老化速度增快,润滑油发生氧化,润滑能力下降对压机内部轴承的润滑作用降低,导致压机轴承磨损加重,寿命缩短。

风冷式空调室外侧受室外环境温度的影响比较大,室外环境不稳定时,空调的运行状态也不稳定,导致空调频繁启停,增加空调的故障率,且致使机房内部环境不够稳定,从而影响机房内部通讯设备的运行。

室外环境除了影响空调的性能之外,还影响空调的能耗,室外环境越恶劣、环境温度越高空调的能耗越大,因此改善空调室外机的运行环境对空调性能的提高及空调能耗的降低有着非常重要的作用。

2 机房空调节能方式

2.1 现有机房空调的节能方式

机房空调的节能方式及空调节能产品有很多种,其中郭春山[1]从四方面阐述了机房空调的节能方式:室内气流组织科学化、水冷代替风冷或采用双冷源机组、直接利用室外自然冷源、确定合理的机房温度等;朱洪江、吴占宇[2]提出机房空调集中合理控制可以有效的降低机房的能耗,节能增效剂的使用可以在一定程度上提高机房空调换热器的换热效率从而降低空调的能耗;李雄文[3]提出合理安装与控制可改善机房空调的散热并达到节能效果。

2.2 一种新型节能装置

风冷节能装置主要用于改善风冷式机房空调室外机的运行环境,从而达到提高室外机的换热效率,降低空调能耗的效果。该装置是一种对现有风冷式机房空调进行节能改造的产品,利用水的蒸发潜热预冷空调冷凝器进风,在节能改造过程中机房空调不用做任何改动,且不影响原有机房空调的正常运行,具有安装方便,运动部件少,运行费用少等特点。

3 风冷节能装置介绍

3.1 主要构成

风冷节能装置主要由表面积很大的特种纸质波纹蜂窝状湿帘、水循环系统、自动补水装置、机壳、密封部件及电器元件等组成。其中波纹蜂窝状湿帘为节能装置的主要功能部件,水循环系统、自动补水装置、机壳、密封部件及电器元件等均是为实现功能部件的作用而设置的,结构示意图见图1。

3.2 工作原理

风冷节能装置的工作原理(见图2)是:通过供水管不间断的将水均匀的喷洒在波纹蜂窝状湿帘上,空调冷凝器风机运行时冷凝器腔内产生负压,使机外空气通过多孔湿润的湿帘表面进入湿帘腔内。进入湿帘腔内的热空气与腔内的水充分进行热交换,湿帘腔内的水在受热条件下蒸发,带走大量潜热,使进入湿帘的空气的干球温度降低,从而预冷空调室外机进风,改善室外机的工作环境,提高室外机的换热能力。室外空气温度越高、相对湿度越低,湿帘前后空气的温差越大,湿帘的降温效果越好,室外机的换热能力提高越多。

水蒸发吸收潜热制冷比普通水冷式机组的换热效率好很多,一般情况下,冷却水在水冷机组冷凝器中的温升为6~8℃,即1kg冷却水只带走25~35kJ的显热量,而1kg水吸热蒸发可以带走2450kJ的潜热量,使蒸发式冷凝器实际运行中的水量仅为水冷式机组的30%~45%,在很大程度上节约了水资源[4]。风冷节能装置有效地结合了蒸发式冷凝器与风冷冷凝器,用少量水资源即可达到预冷空调冷凝器进风的效果,可有效改善空调冷凝器的运行环境。

4 风冷节能装置的节能作用

风冷节能装置可使空调室外机的进风温度降低,室外机进风温度的降低可以使空调的冷凝压力及冷凝温度降低[5]。在其他条件相同的情况下,空调冷凝温度的降低可降低空调的消耗功率,增加空调的制冷量,从而使空调的EER升高。

4.1 冷凝器进风的变化

空气经过风冷节能装置时,假定室外环境干球温度为32℃,相对湿度为61%,经过节能装置后空气的干球温度为26.7℃,相对湿度可达到94%,节能装置前后空气的温差可达5.3℃[6]。空气经过节能装置前后的状态变化见图3。

如图3所示,经过风冷节能装置前后空气的实际状态变化为P1→P2,而空气近似等焓加湿过程时其状态变化为P1→P2'。由空气焓湿图可知空气在各状态点的参数,具体参数见表1。

由表1可知,空气经过节能装置前后,装置表面的水蒸发并被空气带走的过程近似空气的等焓加湿过程。空气干球温度越高、相对湿度越低时,空气的吸湿能力越强,吸湿前后的温差越大。因此,室外环境干球温度越高,相对湿度越低时,节能装置前后空气的温差越大,空调冷凝器工作环境的改善效果越好,节能装置的节能作用越明显。

4.2 空调制冷系统的变化

如图2左图所示,改造前空调制冷系统的工作过程在压晗图上的表示为:1→2→3→4→1,其中1→2为压缩过程,2→3为冷凝过程,3→4为节流工程,4→1为蒸发过程。压缩机功耗为:h2-h1,空调系统制冷量为:h1-h4,空调系统的EER为:。改造后空调制冷系统的工作过程在压晗图上的表示为:1→2′→3′→4′→1,其中1→2′为压缩过程,2′→3′为冷凝过程,3′→4′为节流工程,4′→1为蒸发过程。压缩机功耗为:h2′-h1,空调系统制冷量为:h1-h4′,空调系统的EER为:。

由图2左图可知:h2′<h2,h4′<h4,因此,h2′-h1<h2-h1,即改造后空调系统压缩机功耗小于改造前压缩机功耗;h1-h4′>h1-h4,即改造后空调系统制冷量大于改造前制冷量,所以,,即改造后空调系统的EER大于改造前空调系统的EER。

5 结束语

由以上分析可知,风冷节能装置通过改善风冷式机房空调的室外工作环境,可以降低风冷式机房空调的功耗,并增加其制冷量,进而提高其EER。所以风冷节能装置可以从根本上提高风冷式空调系统的性能,且不对空调系统做任何改变,是一种安装方便、运行可靠且费用少、节能效果明显的风冷式机房空调节能设备。

参考文献

[1]郭春山.通信机房空调优化节能方案探讨[J].沿海企业与科技,2008年第5期(总第96期).

[2]朱洪江,吴占宇.机房专用空调节能的探索与实践[J].电信技术,2010,4.

[3]李雄文.机房空调合理安装与控制对散热及节能的影响分析[J].智能建筑与城市信息,2010年第7期,总第164期.

[4]李志明,杨红波.蒸发式冷凝在制冷工艺上的应用[J].技术交流,2004,6.

[5]王启祥,卢清华,黄赞山.环境干湿球温度对空调器性能影响的试验研究[J].制冷,2011,30(1):10-13.

尿素装置节能技术改造小结 第2篇

0 前言 山东阿斯德化工有限公司共有2套尿素装置,A套40 kt/a尿素装置(以下简称A套)采用水溶液全循环法一版通用设计,B套60 kt/a尿素装置(以下简称B套)采用水溶液全循环法二版通用设计.经过多年不断挖潜和技术改造,2套装置合计生产能力已达到300 kt/a.

作 者：辛向阳 王成刚 张旭 罗学英 作者单位：辛向阳,王成刚,张旭(山东阿斯德化工有限公司,肥城,271600)

罗学英(宁波远东化工集团有限公司,315040)

新型节能环保型空调辅助装置系统 第3篇

关键词：节能减排 智能自动控制 换风系统 能源利用 冷凝水再利用

中图分类号： TB6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（B）-00

1、 研制背景

随着社会的发展，经济条件的提高，空调的使用变得越来越广泛，人们对空调的要求自然也越来越高。目前的家用分体式空调是闭式系统，无新风的引入，所以人们极易患因无新风引入的“空调综合症”，处在一种对人体来说极不舒适的环境中。对于这一系列的问题，该新型智能换气系统，它不仅可以解决换风问题，还可以让普通家庭享受到换风系统所带来的新风享受。通过电路的控制，可以自动控制换风系统的开启与关闭，实现控制的智能化。通过换风系统不仅可以引入更加新鲜的空气，还可以降低室内的温度，减少空调的制冷能耗，达到节约能源的目的。

2、设计方案

2.1 电路控制系统

此系统采用全自动装置，在空调的室内外机上装上感应器，感应器所反映出的数据通过放大器的放大，传输至控制中枢。在控制中枢中，用采集到的数据与空调设定数据（用户在开机时所设置的温度与湿度）进行对比，控制系统就能根据室内环境和室外环境指标（温度、湿度、空气清新度等中和指标）的变化调节换风系统和制冷系统的开启与关闭。在换风的时候就停止制冷，在制冷的时候就停止换风，如此循环往复，以达到自动控制室内环境的目的。

图1 电路控制系统图 图2 室外换气扇与空调室外机

2.2 机械部分

（1）室外换气扇与空调室外机

该机械设计部分如图2所示，左部的箱体为换风系统的室外换风扇，其上连接的管道与室内的风口相连通；右部的箱体为空调的室外机，其上连接的管道与空调的室内机相连通。换气扇就是在普通风扇电机上加了一组正负相反接线，通过切换开关改变电源接入电机的接线组实现风扇的反转，这样风扇就可以切换进行进、排气来更换房间空气，以达到换风的目的。

图3 室内机与换风风口 图4 冷凝水收集器及喷洒器

（2）冷凝水收集器

该机械设计部分如图4所示，为了能够合理的利用冷凝水，在空调室外机的上部增设了一个专门用于收集冷凝器的水箱，通过喷洒装置将冷凝水喷洒到高温的冷凝器上，辅助冷凝器散热，降低冷凝器的温度。通过降低了冷凝器的温度，提高了设备的使用安全系数，同时，随着室外机风扇的转动变得相对缓慢，也节约了很大一部分的电能。

冷凝水收集装置的设计如图4，其工作原理：室内机①产生的冷凝水，通过管②流至室外机散热片上部的小水箱⑤，浮球③会随着水位的上升逐渐上浮，当水位达到一定高度，橡皮塞④会被浮球（因为浮力）而拉起，水箱⑤中的冷凝水涌至喷口⑥，通过喷口⑥均匀喷至室外机散热片⑧上，冷凝水在散热片上蒸发吸收大量的热量，以达到辅助冷凝器散热的效果。

（3）室内机与室内换风风口

将换风口做成了和空调室内机一样的摆叶，不仅可以实现新风的上下左右摆动吹入，让整个房间的换风更加彻底；还避免了因脏物进入换风口，影响了新风质量的问题，更有利于对换风口的清洗与保养。同时，摆叶的设计也让换风口看起来更加的灵活和美观，在具有实用价值的同时也符合了现代人的审美观念。

（4）工作原理及性能分析

智能换风系统采用全自动装置，在空调的室内外机上装上感应器，感应器所反映出的数据通过放大器的放大，传输至控制中枢。在控制中枢中，用采集到的数据与空调设定数据（用户在开机时所设置的温度与湿度）进行对比，控制系统就能根据室内环境和室外环境指标（温度、湿度、空气清新度等中和指标）的变化调节换风系统和制冷系统的开启与关闭。在换风的时候就停止制冷，在制冷的时候就停止换风，如此循环往复，以达到自动控制室内环境的目的。该系统的智能化，省去了手动控制的麻烦，同时通过换风系统与空调的交换式开启与关闭，也节约了很大一部分的电能。

冷凝水再利用装置，是通过将室内机析出的冷凝水收集到冷凝水收集器内，通过喷洒装置将其喷洒到室外机高温的散热片上，通过降低冷凝器的温度，提高了设备的使用安全系数，同时，随着室外机空间内温度的降低，风机也将自动转动得相对缓慢，减少了风机的工作能耗，从而节约了电能。

（5） 创新点及应用前景

①相对现有家用分体式空调的闭式循环系统，该智能换气系统有很大的优势，它可让普通空调拥有像中央空调一样的换风技能。

② 将换风系统与室外机分离安装，可实现普通空调的节能减排型转化，很具灵活性，实用性和经济性。可应用于普通空调的改装。

③设计的冷凝水再利用装置，不仅做到了资源的合理循环利用，也大大降低了空调在使用过程中的安全隐患，同时也能节约电能。

参考文献

[1]蔡增基，龙天渝. 流体力学泵与风机 （第五版）. 中国建筑工业出版社， 2009， （2）：291-305.

[2]沈维道，童钧耕. 工程热力学（第四版）. 高等教育出版社，2007， （2）：349-362.

[3]付祥钊，肖益民. 流体输配管网（第三版）. 中国建筑工业出版社，2012， （2）：146-167.

[4]彦启森，石文星，田长青. 空气调节用制冷技术（第三版）. 中国建筑工业出版社，2012，（2）：82-92.

抽油机液压节能装置 第4篇

1 结构组成与工作原理

抽油机液压节能装置由机械液压总成和电控总成两部分组成，机械液压总成包括液压缸、液压蓄能器、液压集成块、液压缸支架和上下铰接机构，可安装在抽油机的前段或后端。

电控总成由DSP微处理芯片、数据采集电路和控制电路组成。DSP微处理芯片负责运算和实施节能策略、采集抽油机曲柄位置信号、电动机电流电压、电动机功率和蓄能器压力信号，通过分析这些信号后，作出液压缸回收或释放的决策，见图1。

液压节能装置通过液压缸活塞杆的上铰座与抽油机游梁进行连接，安装在抽油机前端时，抽油机游梁下行时，推动液压缸活塞杆向下运动，液压缸内部的油液进入液压蓄能器，机械能转变为液压能，实现能量储存;抽油机游梁上行时，液压蓄能器内的油液流向液压缸，推动液压缸活塞向上运动，液压能转变为机械能，实现能量释放，辅助推动抽油机的游梁上行;安装在抽油机的后端时，液压缸活塞杆运行方向与液压节能装置安装在抽油机前端时相反。

2 节能原理

假定液压节能装置安装在抽油井的前端，只有抽油机下行时出现负功能量，且产生发电能量能够全部反馈到电网，并能被电网另一耗电设备使用[3]，则未安装液压节能装置时：

式中：

E电——电动机消耗能量，kW;

E电上——上冲程电动机消耗能量，kW;

E电下——下冲程电机消耗能量，kW;

E负——抽油机下行时产生的机械负功能量，kW;

η电传输——电网传输效率，%;

η——抽油井地面效率，η=η电机η皮带η减速器η曲柄η连杆。

安装液压节能装置后：

式中：

E液电——安装液压节能装置后的电机消耗能量;

η液=ηhηm——液压回收和释放能量的效率。

以12型抽油机产液量10 t/d的油井为例，地面效率为η=η电机η皮带η减速器η曲柄η连杆=0.5，设电网传输效率为η电传输=0.95，则η负功=η电传输η=0.48;而液压平衡节能装置再生利用负功机械能量的效率η液=ηhηm=0.56。

从以上分析可看出，原抽油机是将负功机械能量转换成发电能量再被其他抽油机利用，而液压平衡装置则是通过抽油机自身再生利用其在运行中所产生的负功机械能量，负功利用效率后者高于前者。

3 应用效果

目前在新疆油田的10型、12型、14型的常规游梁式抽油机上安装了液压节能装置50套，目前运行了2年，该装置运行平稳可靠。在保证油井同等技术参数、产液量不变的情况下，测试了其中10口抽油井，测试结果见表1。

从表1中可看出，安装抽油机液压节能装置后，有功功率和无功功率明显降低，平均有功节电率为22.04%，无功节能率为39.54%，综合节电率为15.43%，大幅度地降低了采油能耗，节约了开采成本。

4 经济效益

4.1 节约电费

以10型抽油机电动机30 k W为例，年用电量为7.13×104kWh，安装液压节能装置后，年节约电量为1.1×104kWh;电费按0.68元/kWh计算，年节约电费为0.75万元。

4.2 节约抽油机维护费用

安装后，减少了抽油机震荡使抽油机运行更平稳，抽油机故障率明显降低，平均故障率比未安装液压节能装置时减少了70%，按年维护抽油机人工、材料费用1万元计算，可节约维护费用0.7万元。

5 结语

1)液压节能装置在消除发电态负功对抽油机不良影响的同时，将负功余能再生使用，降低了抽油机提升过程的有功功率消耗，减少了抽油机的电动机扭矩波动，改善了抽油机机械结构受负功余能产生机械冲击，提高了抽油机使用寿命。

2)液压节能装置可以减小抽油机电动机的最大峰值功率，适当地降低电动机功率的配置参数，从而减少当前游梁式抽油机普遍存在的“大马拉小车”状况，降低抽油机的购置成本。

3)液压节能装置是与原抽油机并联连接的节能装置，在液压节能装置需要维护维修和出现故障时不影响原抽油机的正常使用，从而保证抽油机的长期正常运行，不会因液压节能装置的维护维修而影响油井产量，适合常规游梁式抽油机的节能改造。

参考文献

[1]姜继海,谷峰,秦二卫,等.液压能回收的扭矩平衡油梁式抽油机[J].能量流动与控制,2009,33(2):4-6.

[2]催平正.新型液压节能抽油机的控制系统设计[J].机床与液压,2005(5):143-144.

MTBE装置节能降耗解析论文 第5篇

关键词：MTBE装置；节能降耗

MTBE是甲基叔丁基醚的英文简称，微溶于水，储存方便。它的使用在世界范围内已经十分广泛了，被应用于各个方面。随着各国对环保问题的重视日益加重，相继出台了对于含铅汽油使用限制的法律法规，这就为MTBE的迅速发展奠定了坚实的市场基础。

1MTBE的发展历程

自从各项关于含铅化学品使用限制的法规相继出台以后，MTBE就作为四乙基铅的替代品使用，从而大大提高了市场占有率，促进了其快速发展。MTBE真正开始被人们所关注是在20世纪70年代，作为提高汽油性能的调和剂而被人们所认识。1973年，意大利开发出了世界上第一套MTBE装置，投产后，每年可达到十万吨的产量，引起了各界的广泛关注，产量更是快速增长。而一直到1979年，我国才开始研究MTBE合成工业。相关研究一直持续到1983年，我国终于拥有了自己的化工型MTBE装置，建成后的增长速度也很快，产业规模迅速扩大。逐渐的，有了上海燕山、吉化、浙江信汇、抚顺等MTBE装置的相继投产。第一套采用催化蒸馏新工艺的年产四万吨的MTBE工业装置建成投产，标志着我国生产工艺水平进入到80年代先进水平。

2MTBE的主要应用

2.1汽油添加剂

因为MTBE能够与汽油完美的融合，具有很好的防爆性和稳定性，加之它与其他化学物相比不易氧化，因此经常被作为汽油添加剂来使用。添加了MTBE的汽油不仅仅拥有更强大的防爆性能和稳定性能，在一定程度上，他也是可以改变汽车的性能的，减少污染。简单分析来说，就是将MTBE与汽油融合后，能够增加汽油中的氧气含量，就可以降低尾气中的一氧化碳含量，能够降低汽车的尾气排放的污染量。

2.2化工用途

MTBE还可用于生产丁基橡胶、MMA等其他类型的化工品。最主要的方面就是利用MTBE裂解高纯度的异丁烯并应用于精细化学品上面。除此之外，还有另外的主要的化工用途，就是丁基橡胶方面。一般的操作流程是国内购进MTBE，用于生产丁基橡胶的企业，例如燕山石化、浙江信汇等。而丁基橡胶近年来是主要被应用于内胎和轮胎的气密层，或者是用于制作医用胶囊。而近年来，中国经济增长带动了汽车需求量的增加，在带动丁基橡胶的同时也带动了MTBE的发展。

2.3医药用途

总的来说，MTBE的医药用途规模不大，因为作为医药中间体的MTBE的纯度要求、产品性状稳定性要求都很高，在国内，也仅仅只有几家企业的生产可以达到要求，这也是阻碍了MTBE在医药方面发展的主要原因之一。

3MTBE装置节能降耗措施

3.1优化操作异丁烷塔

MTBE装置最重要的一个步骤就是异丁烷塔操作。异丁烷塔塔顶的异丁烷质量达到了百分之95以上，塔底的甲乙酮装置原料重碳四中质量小于百分之五。降低塔的回流量以后，就能降低塔的负荷。并且与原操作相比，每小时还可以节汽两吨。

3.2催化蒸馏塔顶冷却器与原冷却器并联使用

这种使用方法，可以有效降低回流量，达到降低压力的效果。在原来的生产方式下，塔顶只有一台催化蒸馏冷却器，那么当设备检修维护时蒸馏塔就会被迫携带着原料停工，闭路运行时的能耗消耗是极高的，优化操作后，就可以有效降低催化剂的床层温度优化运行条件，从而达到节能降耗的效果。

3.3塔底热源采用低温热水

一般来说MTBE装置的异丁烷塔重沸器，热源部分采用的水位大约在80至96度之间，夏季以异丁烷塔新增重沸器为主为主，冬季以原蒸汽热源为主，二者相互协调匹配和，通过调整蒸汽流浪控制塔底温度，能够依照具体情况而定灵活调整。可以每小时最大节汽量达到七吨左右。

3.4停用部分介质冷却器

这一点简单来说，就是停用的介质冷却器，把它的凝结水密封回收，能够有效的节约蒸汽。停用了预反应器冷却器以后，不仅可以节约循环水量，还可以避免反应热的浪费。优化了生产蒸汽运行压力后，不但能够保证运行效率，还可以回收多余的蒸汽，达到节能降耗的目标。

4MTBE装置的发展前景

在中国，MTBE仍然有一个广阔的发展空间，因为我国已经为它的发展搭建起了一个具有世界先进水平的技术平台。综合来看，在未来，MTBE的发展将会是一个以化工为主导医用更上一层楼的局面。化工用途近年来虽然已经得到了较快发展，但是还没有达到市场饱和状态，分析来看，在未来，还会有一次大规模的化工消费浪潮。目前在医药上的应用规模不全面，在未来，可能会有所增加，维持微量稳定的发展状态，但总体而言，对大局影响微乎甚微。

5结语

在化工业发展尤其迅速地今天，MTBE装置作为一种具有很大发展前景的行业，备受瞩目。化学工业作为重工业产业，稍有不慎就会对环境产生巨大的污染影响。加之化学原料的稀有，我们就更应该注重化工产业的操作安全以及节能降耗问题。MTBE的生产应用在国民经济中有着重要作用，广阔的发展前景给它的未来赋予了无限的可能。虽然目前来说，受到甲醇的供给影响，发展速度相对缓慢，但在未来，一定会开拓一片新天地。

参考文献:

节能装置 第6篇

【关键词】无功补偿装置；节能降耗

0.序言

随着公司顺利开车、高负荷运行，设备投入率显著增大，用电量大幅增加，由此带来的供电线路损耗增大。而电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率，而在此过程中将在输电线路上产生电能损耗，因此通过合理的无功补偿，可以减少线路和变压器输送的无功功率，起到降低电能损耗、增加效益的作用，同时能够改善电能质量，提高设备的利用率。

1.无功补偿与节能降耗的关系

所谓无功补偿，就是借助无功补偿设备向电网中提供必要的无功功率，达到提高电网的功率因数，降低能耗，改善电压质量的目的。

（1）电网中无功功率的产生及重要性。电网在运行时，电源供给的无功功率是电能转换为其他形式能源的前提，它是电能进行输送、转换的必要条件。没有它，变压器就不能改变电压、输送电能；没有它，电动机的旋转磁场就不能建立，电动机就无法转动，因此电网中的无功功率是必不可少的。

（2）电力输送过程中的电能损耗。电网中的电能损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分，为线路和变压器电能损耗之和。而通常所说的电能损耗指的是有功功率损耗。对于输电线路，无论是架空线路还是电力电缆，本身都存在电阻，当有电流流过时就会产生有功功率损耗；而对于变压器，有功功率损耗包括与负荷有关的电阻损耗和空载损耗（铁芯损耗）。

因此，合理利用无功补偿装置对负荷进行无功功率的补偿，提高电网的功率因数，可以减少电网提供的无功功率，从而减少由于无功功率在输配电网络的传输过程中造成的能量损耗和电压降落，既提高了电压质量，又减少了电能损耗。

2.无功补偿的方式及特点

无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压就地无功补偿、低压集中、分组无功补偿、中压集中无功补偿。

下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

低压就地无功补偿：根据具体用电设备无功的产生量将单台或多台低压电容器组与用电设备并连，通过控制、保护装置与电机同时投切。随机吸收电感性设备的无功能量，转换成有功能量反送回电感设备。

低压就地补偿的优点是：

（1）从源头上转化了无功能量，能够减少大量的线路损耗能量，提高配变利用率，降低了视在功率。

（2）用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出。

（3）具有单个设备、占位小、安装容易，真实有效的减少大量的视在功率，节电（节能）效果显著的优点。

缺点是：

（1）一次性投资金额较大。

（2）是负荷的变化补偿量也要跟随改变，对自动补偿控制器的响应要求高，而且要精确补偿的话补偿电容就不能容量过高，造成加一组就过补偿，减一组又不够现象。

（3）不容易测量单机节电效果，只有所在变压器系统内的所有感性设备都加装低压就地无功补偿，才能够真实的测量到节电效果。

低压集中、分组无功补偿：将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。

低压集中、分组补偿无功的优点：

低压集中、分组补偿，仅能补偿无功能量对变压器的“涡流效应”

引起的配变利用率过低，在一定程度上提高配变利用率；同时对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损。低压集中、分组补偿对企业而言社会意义远大于经济利益，具有一定的的经济性，是目前大对数企业无功补偿中常用的手段之一。

缺点是：

低压集中无功补偿，对于企业投资大而收益少，主要起到的是对低压侧无功的阻隔作用，对上游电网的贡献大，社会效益大于企业节约电费的收益非常有限。

中压集中无功补偿：

将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV中压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损，保护上游电网。同时便于运行维护，社会效益重大。

3.公司70%负荷用电情况

随着全厂工艺高负荷运行，电气设备投入率增大，用电量显著增加，现将各6kV母线段负荷情况总结如下：

各母线段功率因数普遍低于0.90，无功功率约占有功功率的55%—90%，大量无功功率的输送势必要增加电能损耗。因此通过无功补偿装置调节无功功率的输入，能够起到节能降耗，增加效益的作用。

4.无功补偿装置

我厂无功补偿装置采用中压集中补偿方式，分别于#1站、#3站、#4站、MTP、PP6kV母线段上对各负荷无功功率进行补偿。

每套电容器的主要设备：限流熔断器+真空接触器、串联干式电抗器、并联电容器组（含保护用外部熔断器）、放电线圈、接地开关、氧化锌避雷器及微机保护、控制、信号和电测量用一次及二次设备等。装置设有手动和自动投切方式，手动投切由用户根据系统的无功需要进行投入和切除，自动投切按用户要求采用施奈德专用控制器NRC12根据所接母线上功率因数及母线电压实现自动投切。

5.无功补偿的效益

在全厂70%负荷下投入无功补偿后电流、视在功率、功率因数（目标功率因数设置为0.95左右）的变化，由于输电线路较短、线路阻抗较小，因此线路电压损失较小，无功补偿前后母线电压无变化。但是功率因数的提高，负荷电流的减小，视在功率的减小，提高了设备的利用率，同时由于电网输送的无功功率减小，必然使线路上的损耗减少。

（1）投入无功补偿后提高了设备的利用率。对于原有供电设备来说，在同样的有功功率下，因功率因数提高了，负荷电流减小了，所以所需输送电能的变压器容量减小。以#4站6kV一段、二段负荷为例，从表三可知，在无功补偿装置补偿前，一、二段视在功率之和为20860kVA， #4站35kV #1、#2变压器额定容量为20000kVA，且互为备用，当一台变压器不能正常使用时，另一台变压器则不能满足容量要求，将影响正常生产。而在投入无功补偿装置后，一、二段视在功率之和为19637kVA，单台变压器就能满足容量要求，相当于提高了变压器容量，提高了设备的利用率，为安全、稳定生产提供了保证。

我厂负荷为从网控35kV盘柜经35kV电缆后由35/6kV变压器送入各母线段，因此将变压器低压侧电流换算到高压侧，再通过公式（6）、（7）及我厂输电电缆参数，可以计算出我厂全年（运行300天）电能损耗节约情况：

经过无功补偿后线路有功功率损耗减小6.691kw，全年电能损耗减小48188kwh，为公司降低生产成本、增加效益起到了一定的作用。

6.结论

风冷节能装置的应用探讨 第7篇

关键词：风冷节能装置,降温,节能

0 引言

经济发展、人们生活水平提高的同时,我们不得不正视由此引起的全球变暖、洪水灾害等气候问题。为了创造更舒适的办公生活环境、更便捷的交通方式,人们普遍使用空调、各类交通及运输工具等,对环境造成不可逆转的破坏,进一步加重了全球气候问题。因此在保证各种设备及工具的正常、安全运行及使用的同时必须减少对环境造成的污染。

1 风冷节能装置

风冷节能装置是一种利用水蒸发吸收潜热实现制冷作用的设备,可以将空气处理到接近饱和、干球温度接近其湿球温度的状态,具有运动部件少、能耗低、环境污染少等特点。风冷节能装置由水循环系统、功能部件、控制系统、水处理系统等组成,其中水循环系统包括供水、回水和排水,功能部件主要包括布水器、湿帘、水槽等。该装置只有供水泵为长期运行部件,维护、保养方便,具有自清洁功能,节省维护费用。

2 风冷节能装置的应用

作为降温、制冷设备时,风冷节能装置不可用于恒温恒湿、温湿度要求高或温湿度精度要求高的场合,可以用于空气降温且对温湿度要求不高的场合,比如:风冷空调机组、大型厂房、电梯机房、设备控制室、配电室等。风冷节能装置的应用示意图如图1、图2所示。

2.1 用于风冷空调机组节能

风冷空调性能受室外环境影响较大,且其室外机大都安装在墙外或楼顶,由于空调使用密度大,导致空调室外机安装密集,多台空调同时运行时易产生热岛效应。高温晴朗天气时,由于太阳辐射空调室外机的工作环境更加恶劣,不但易使空调发生故障,缩短空调系统寿命,增加维修和保养成本,还影响机房内部的环境温度甚至影响机房内设备的正常运行。

可以在风冷冷凝器上洒水来提高冷凝器的换热能力,此方法将水冷和风冷结合起来,可以较大程度上提高空调的性能。但是,长期运行会导致冷凝器翅片和铜管上覆盖大量水垢,并且加快冷凝器的氧化,使冷凝器的换热效率急剧下降。冷凝器氧化是不可逆转的改变,将会增加空调的故障率、降低空调的性能和使用寿命,增加空调的维修和保养费用。

在风冷空调室外机周围安装风冷节能装置可以预冷空调冷凝器的进风,进而降低空调的冷凝温度和压力,保证空调系统安全、稳定且高性能的运行。风冷节能装置结合了蒸发式制冷和风冷的特点,且不对冷凝器造成不良影响和破坏,还可以过滤掉空气中的灰尘,净化通过冷凝器的空气,减少甚至避免冷凝器积灰,进一步提高冷凝器换热能力。较低的空调冷凝器进风温度可以使其出风温度降低,减少废热排放,从而减少对环境的热污染。

2.2 用于大型厂房降温

由于面积与空间大、隔热与通风效果差、门窗较多及其功能等特点,大型厂房不宜使用传统的空调系统。而在炎热天气时,厂房内部温度很高,不但影响工人的正常工作,还对工人的身体健康不利,所以必须采用降温措施。很多厂房均采用风扇直吹的方式对工作区域进行通风降温,而在环境温度高达37℃时,厂房内部的温度可达40℃左右,用风扇不但不能降温,反而使人有吹热风的感觉。

可以在厂房内部安装风冷节能装置,为厂房提供新鲜的湿润凉爽空气,使厂房内部的空气发生强制流通。室外空气经过风冷节能装置后温度降低,再通过风道或直接送风的方式送入厂房内部可使厂房内部的气温保持在一定的范围之内,并且空气会不断地流通更换,有利于工人的身体健康,并保证工作正常进行。

2.3 电梯机房降温

电梯的使用越来越普遍,并且使用频率很高。电梯长时间运行,电梯运转设备不断发热,若不及时将电梯机房内的热量转移出去,机房内的温度会越来越高,而机房内温度过高会影响电梯的正常运行,增高电梯的故障率,威胁人身安全。因此需要对电梯机房进行降温处理,才能保证电梯的正常、稳定运行,才能保证人身安全。室外气温较高时只通过风机强制通风很难保证电梯机房内的温度要求,采用空调对电梯机房进行降温的方法可以保证房间内的温度要求,但是空调的能耗很大、运行及维护费用很高,并向室外排放大量废热,造成环境热污染。

电梯机房内对空气温湿度要求不是很高,因此可以用风冷节能装置对电梯机房进行降温。将经过风冷节能装置处理后的凉爽空气送入电梯机房,用风机将机房内部的热空气排出,如此循环可以将电梯机房内部的气温保持在一定范围之内,为电梯的安全运行提供保障。风冷节能装置的运动部件少并且能耗低,易维护,在保证电梯机房内部温度的同时可以减少对环境造成的热污染。

2.4 设备控制室降温

集中、长期运行的设备大多配有控制室,控制室内安装控制柜,用来监控设备的运行,控制室内的温度直接影响设备及控制系统的安全运行。夏天炎热天气,由于太阳辐射控制室内的温度偏高,而控制室内的控制柜本身有很多发热量较大的变频器和控制器,所以导致柜内温度更高,甚至超过50℃。一般的控制器或变频设备的最佳工作温度为32℃左右,过高的工作温度会造成控制系统误动作、频繁跳闸、电线软化短路、数据采集不准确、设备使用寿命明显缩短等问题,严重影响设备的正常运行及安全。

一般的空调不适用于高温环境,容易频繁的发生高压跳机保护,很难保证控制室内的温度要求,且易频繁发生故障,维护困难。风冷节能装置的运行不受外界环境温度的影响,甚至外界环境温度越高时,节能装置的降温效果越明显。经过风冷节能装置后的空气温度接近空气的湿球温度,可以使控制室内的温度保持在30℃以下,保证设备的正常运行。

2.5 配电室降温

配电室的作用是把高压电转变为可供生活、生产使用的低压电并向用电点输送。要确保变配电室内设备正常工作,一般要求其室内温度不超过35℃或40℃[1]。配电室在电器设备工作时温度较高,影响电器设备的使用寿命和增加电器的故障率。配电室没有特殊的温度基数要求,也没有严格的温度精度要求,因此可选用多种方式对配电室进行降温,例如:在配电室安装空调、换气扇等通风降温设备,可以确保配电室内的温度、保证电器设备安全运行。

安装空调可以保证配电室内的温度,但是空调的初投资、运行及维护成本很高,并且需有专业人员进行维护。换气扇经济,使用、维护方便,但是室外温度很高时,很难保证配电室内的温度。也可以将空调与机械通风配合使用,室外环境温度高时采用空调进行通风降温,室外环境温度低时采用机械通风进行通风降温。空调与机械通风配合使用虽然可以达到配电室的通风降温要求,但是投资费用高,占地面积大,维护工作量大。

使用风冷节能装置为配电室进行通风降温,室外环境温度高时可调节节能设备的风量及供水量,从而使通过节能设备的空气尽量接近其湿球温度,室外环境温度低时可以减少设备的风量及供水量,甚至可以不供水只进行通风即可满足配电室内的温度要求。风冷节能装置不但可以对进入配电室的空气进行预冷,还可以过滤掉空气中的灰尘,为配电室提供凉爽、洁净的空气,并且安装方便,占地面积小,运动部件少,运行费用少,维护方便。

2.6 风冷节能装置使用注意事项

风冷节能设备安装、使用方便,但不可用于对温湿度精度要求高的场合,并且需进行日常维护、清洗,避免节能设备功能部件上长期残留水垢与苔藓,影响设备的日常运行及空气质量。

3 结论

风冷节能装置可用于风冷空调、大空间及对温湿度要求不高的场所,不可用于恒温恒湿的场所,可以将空气处理到干球温度接近其湿球温度的状态,在降温的同时可以过滤空气,节能,安装、维护方便,占地面积小,运行成本低,并且可减少对环境造成的热污染。

参考文献

[1]那恺.变配电室降温方式简述[J].暖通空调,2010年第40卷第4期.

[2]施翼.强油循环变压器风冷运行分析[J].机电信息,2010,(36).

乙烯装置裂解炉节能改造 第8篇

关键词：裂解炉,对流段,急冷锅炉,热效率,排烟温度

中国石油吉林石化公司乙烯裂解炉原采用Linde公司生产的LSCC1-1型炉管, 改造后选用荷兰KTI公司生产的GK-6型炉管, 单台裂解炉乙烯生产能力由6万t/a提高到8万t/a。由于受生产运行、资金等因素的制约, 所以第一次改造重点放在扩能上, 投用后装置出现了裂解炉排烟温度偏高, 热效率下降的现象。为了提高装置竞争力, 对扩能改造后裂解炉存在的问题进行了分析, 并进行了第二次改造, 最 终 提 高 了 裂 解 炉的热效率。

1 扩能改造存在的问题及原因分析

1.1 存在的问题

由表1和表2可知, 扩能改造后的裂解炉生产能力虽然满足了扩建要求, 但排烟温度和热效率均未达到设计值, 特别是后者未满足中国石油规定的92%的要求, 造成能源浪费。同时, 装置在运行过程中, 经常出现废热锅炉出口温升过快, 严重时会出现炉管堵塞的现象。

注:此数据取自吉林石化公司效能监测站裂解炉效能测试报告。*进料为加氢尾油, 其他为石脑油。

1.2 原因分析

1.2.1 烟气温度偏高

节能改造前裂解炉对流段设计流程包括9个模块 (见图1 a) , 自上而下依次为:锅炉给水 (BFW) 预热一段 (ECO-1) , 锅炉给水预热二段 (ECO-2) , 原料 (HC) 预热段 (FPH) , 混合过热段 (HTC-1) , 稀释蒸汽 (DS) 过热段 (DSSH) , 超高压蒸汽过热一段 (HPSSH-1) , 超高压蒸汽过热二段 (HPSSH-2) , 高温过热一段 (HTC-1) , 高温过热二段 (HTC-2) 。

节能改造前流程是基于原始设计条件下, 装置采用重质原料 (轻柴油、加氢尾油, 见表3) , 各裂解炉蒸汽分2次注入方式。

进入裂解炉的重质原料温度较高 (110℃) , 同时进入裂解炉的锅炉给水设计温度为115℃。因此, 原模块排列设计基本合理, 裂解炉的排烟温度在设计范围内。

随着装置原料组成轻质化率的不断提高 (轻质石脑油进入裂解炉温度为70℃, 见表4) , 节能改造前的模块排布也就欠合理。

基于上述原因, 加之在扩能改造中未对对流段进行改造, 当生产能力提高后, 热负荷随之上升, 出现了由于对流段换热面积不足而导致排烟温度上升的现象。

1.2.2 炉管堵塞

在扩能改造后的裂解炉运行过程中, 出现了废热锅炉出口温度偏高问题, 在石脑油和加氢尾油裂解末期, 最高出口温度分别达到480, 650℃, 并且多次出现单台锅炉出口温度快速上升现象, 最快为20℃/d, 造成炉管堵塞。

对废热锅炉进行机械清焦时发现, 在出口管线中有焦块, 其中以加氢尾油为原料的裂解炉尤为严重, 由此影响了裂解气的流通。这主要是由于扩能改造后废热锅炉换热面积严重不足所致。

2 改造方案

2.1 对流段改造

结合裂解炉运行中存在的问题, 根据换热器网络设计的“Pinch Point”原理, 将介质温度较低的FPH放在ECO-1之上, 使其与温度相对较低的烟气换热, 而将介质温度较高的ECO与温度相对较高的烟气换热, 这样可以提高换热效率。因此, 在对流段ECO-1上部新增裂解原料预热模块 (该模块共有4排翅片管, 每排12根, 换热管规格与现有裂解原料预热段换热管规格相同) , 与现有裂解原料预热段串联使用。新增的原料预热一段 (UFPH) 的物料出口与原FPH入口用低温跨接管相连。具体改造流程见图1 b。

2.2 废热锅炉改造

由于裂解炉扩能改造后, 仍采用原废热锅炉, 导致锅炉出口温度偏高, 致使回收裂解气余热效率降低。

为了缩短改造周期, 仍选用同类型废热锅炉, 通过适当增加换热管的根数和长度, 扩大废热锅炉的换热面积, 以提高裂解气余热回收量, 降低废热锅炉阻力降及出口温度。具体方案为:仍设置8台废热锅炉, 每台废热锅炉换热管根数由28 根增加到42 根, 换热管规格仍为 ϕ51mm×5mm, 长度由6.85m增加到8.05m。由于废热锅炉增高, 汽包相应增高1.2m左右。

对辐射段炉管未做改动, 废热锅炉套管数增加, 为了保证裂解气能够均匀分布, 在废热锅炉下封头内安装了分布器。

根据计算, 以石脑油为原料时, 通过对裂解炉对流段及裂解气废热锅炉的改造, 前者出口排烟温度可降至130℃, 后者出口温度可降至389℃, 裂解炉热效率可提高到92.5%。

3 改造效果

由表5可知, 以石脑油为原料时, 改造后装置在加工能力、裂解炉出口温度和裂解深度不变的条件下, 其横跨温度略有下降, 排烟温度下降了60℃, 高压蒸汽发生量增加了13t/h, 高压蒸汽产量/进料量 (简称产汽比, 质量比, 下同) 达到1.4289;改造后裂解炉的热效率测定值为93.36%, 与改造前 (90.36%) 相比提高了3.00个百分点。由此可知, 改造后裂解炉热效率明显提高。

注: (1) A侧和E侧为单台炉的2个不同辐射段; (2) 改造前该炉投用部分液体燃料; (3) 改造后A侧进料流量表指示不好用。

4 结论

通过对裂解炉对流段及裂解气废热锅炉改造后, 以石脑油为原料时, 在加工能力、裂解炉出口温度和裂解深度不变的条件下, 横跨温度略有下降, 排烟温度下降了60℃, 高压蒸汽发生量增加了13t/h, 产汽比达到1.4289。改造后裂解炉的热效率较改造前提高了3.00个百分点。

参考文献

[1]田亮.乙烯裂解炉节能改造总结[J].石油和化工节能, 2010 (1) :23-26.

[2]王钦明.辽化乙烯装置GK-Ⅲ型裂解炉改造[J].乙烯工业, 2009, 21 (4) :43-45.

[3]张磊.裂解炉技术改造与节能 (1) [J].乙烯工业, 2009, 21 (1) :58-60.

[4]张磊.裂解炉技术改造与节能 (2) [J].乙烯工业, 2009, 21 (2) :56-58.

[5]刘玉东, 王文栋, 李永.优化裂解炉运行的有效途径[J].炼油与化工, 2009 (4) :45-47.

[6]田亮.乙烯装置SRT-Ⅲ型裂解炉节能改造分析[J].乙烯工业, 2009, 21 (1) :47-50.

[7]房东伟.EDC裂解炉的节能改造[J].聚氯乙烯, 2009, 37 (4) :32-34.

[8]张春华, 程广慧.乙烯装置裂解炉系统节能改造总结[J].齐鲁石油化工, 2008, 36 (3) :192-198.

[9]刘玉东.提高裂解炉热效率的有效途径[J].石油知识, 2007 (5) :53-54.

[10]胡天生.乙烯裂解炉的节能措施[J].扬子石油化工, 2007, 22 (1) :1-4.

[11]程广慧, 李晶.齐鲁乙烯裂解炉节能措施及建议[J].齐鲁石油化工, 2007, 35 (3) :233-236.

化工装置的节能减排设计 第9篇

关键词：化工装置,节能减排,设计

化工装置的节能减排工作是保证很多化工工业顺利开展的关键,因此,很多化工领域的工作人员都已经将节能减排工作的意义分析和方案设计作为工作的重点。

1 化工装置进行节能减排的主要意义

当前,我国的化工工业正处在快速发展的阶段,快速扩大的市场需求和日益畅通的市场渠道,都使得我国化工工业的发展面临着较为有利的市场环境。但是,在化工装置的改造过程中,很多基础性化工材料面临稀缺的问题。在我国城镇化建设工作快速发展的情况下,社会各界对能源的需求量快速提高,而提升能源的供给质量,可以很大程度上提高社会各界的能源可持续发展质量。随着我国可持续发展战略的快速实施,对新型的化学能源实施开发利用成为了我国工业领域高度关注的问题,而对化工装置的节能指标进行完整的分析研究,不仅可以有效的提升核电的开发质量,还能使新型的风能等能源得到有效的开发利用。因此,化工装置的科学调整不仅可以使化学工业领域实现基础性能源的节约化处理,还能使能源的需求得到较大程度的满足。节约基础性化学能源的社会意义和经济意义不亚于开发新型能源,因此,对化工领域实施基础性能源的调查和控制,可以有效保证我国化学工业领域的能源结构得到较为有利的开发,并且保证我国社会的化学工业装置得到更加有利的技术革新环境。

2 化工装置的节能减排设计方法

2.1 化工装置的节能减排区域设计

要将区域节能减排设计的方案作为提升化工装置设计工作质量的基础性方案,使后续的化工企业技术处理工作可以有效的按照化工企业的能量布置方案要求进行技术性处理。要结合后续的化工生产工作能量需求特点,对全部的化工原料物质进行能量转移机制的构建,切实保证全部的能量转化活动可以有效的结合物质利用方案的要求进行处理,使化工装置的应用可以实现不同区域之间的有效搭配和协调。他要结合矿源所在区域的化工生产工作特点,对后续的矿产资源技术性处理区域实施研究,保证全部的矿产资源能够在资源互补机制的影响之下进行能量物质的有效控制,切实保证全部的能量物质能够按照循环模式进行交换处理,并使全部的物质循环程序可以在矿产资源的采集过程中实现技术应用水平的提高。要根据化工行业的技术应用要求,对当前化工工艺处理过程中的建材特点加以研究,使全部的农业化工技术可以同节能减排技术的处理要求相适应,以便后续的宏观技术实现方案可以在资源整合技术的实践过程中进行资源利用性能的提高。节能减排方案的设计必须结合市场环境的特点加以处理,保证全部的节能减排工作都可以在市场因素的影响之下自动形成有效的调节机制,使技术性调节能够保证有效的整合社会各项因素的优势。

2.2 化工装置节能减排企业角度的设计

企业是保证化工工业经营活动科学性的基础性机构,因此,从企业的角度按照经济的模式进行化工装置节能模式的构建,可以有效的保证全部的技能减排工作得到合理处置。在进行低碳经济工作设计的过程中,必须从循环经济运行的角度进行生态理论的应用,使全部的经济活动都能在企业的控制之下实现技术性处理。除此之外,必须结合全部的系统运行程序特点,对化工装置使用过程中的工艺加以研究,切实保证全部的化工工业可以将有害物质进行顺利排放。要加强对节能减排技术应用过程中的企业活动设计工作的关注,使全部的节能减排工作可以在有害物质的有效控制之下实现节能减排性能的提高,并保护企业单位的合法效益。

3 结语

化工工业是保证我国各项社会事业稳步发展的关键,深入的分析化工工业在推进的过程中实施节能减排的主要意义,并对相关节能减排工作的方案进行完整的制定,能够很大程度上提高化工装置的应用价值。

参考文献

[1]陈美秀.石灰石—石膏湿法脱硫装置节能减排优化设计的研究[D].浙江大学,2012.

[2]裴蓓.典型PTA工艺节能减排潜力与环境安全研究[D].华东理工大学,2011.

[3]何锴.煤化工装置中循环冷却水系统的节能设计[J].化肥设计,2015,06:20-22.

化工装置绝热设计与节能 第10篇

各种新建、改建、扩建化工装置中大量设备及管道在施工中由于工艺生产需要,均需进行绝热施工。好的绝热设计及施工质量不仅能保证化工工艺生产顺利进行,同时还可避免能耗损失,取得可观的节能效益。

良好的绝热设计应当最大限度减少散热损失,节约能源,满足化工工工艺要求,提高经济效益,改善工作环境。

1 隔热的目的及与节能的关系

在工程上一般将保温和保冷统称为隔热。由于热量是化工工艺过程正常进行必不可少的,化工过程绝大多数伴随着热吸收与热释放。良好的隔热施工可以减少设备、管道及其组成件在工作过程中的热量或冷量损失,节约能源;减少生产过程中介质的温度变化,有利于生产过程的正常进行;避免、限制或延迟管道内介质的凝固、冻结,以维持正常生产;降低或维持工作环境温度,改善劳动条件,防止操作人员烫伤;防止设备、管道及其组件表面结露。一般而言,管径越大,管内介质温度越高,散热损失越大;对裸露法兰与保温法兰节能测试,一般情况下,冷价为热价的6倍,可见,保冷节能较之保温更为重要。

2 合理选择绝热材料

设计是保证取得最佳绝热效果和效益的关键环节。同时也是控制工程造价的关键阶段。一般初步设计阶段对工程投资的影响约为20%,技术设计阶段对投资的影响约为40%,施工图设计准备阶段对投资的影响约为25%[3]。但在项目建设过程中,设计单位或设计者往往重视设备、管道的设计,而对与之配套的绝热设计重中绝热材料的比选、绝热方式的设计、绝热厚度的计算、绝热结构的优化以及技术经济比较等重视不够。

在绝热材料的选择时应综合考虑绝热对象的工艺运行温度、绝热结构所处环境和工艺条件对材料的机械强度、吸水性、耐腐蚀性、耐燃性、变形性,施工工艺性、技术经济权衡分析等综合考虑。

2.1 较小的导热系数

导热系数是衡量材料隔热性能的重要指标,它与热损失成正比关系。当有多种保温材料可供选择时,可用材料的导热系数与单位体积材料价格之积越小越经济的选择原则进行比选,由此可见选择较小的传热系数是必须的。

由于热量传递由三种方式:热传导、热对流、热辐射。不同的绝热对象,这三种热量传递方式所占比重不同,因此必须针对具体对象,抓主要矛盾和综合考虑。

2.2 合理的材料密度

绝热材料密度与导热系数是选择绝热材料的两个重要因素。从图1可知绝热材料的密度是保证绝热效果的条件之一。由于热量传递有三种方式,不同方式的导热系数与材料密度之间的关系不同,必须根据传导传热、对流传热、辐射传热三者总和最小时的密度来确定在运行温度下材料的最佳密度

对大多数绝热材料而言,密度越小,其导热系数值也越小。因此绝热施工规范规定硬质保温材料制品的密度不应大于300kg/m3,半硬质和软质材料制品的密度不应大于200kg/m3。纤维类保温材料,如岩棉制品的最佳密度为90~150kg/m3,无碱超细玻璃棉毡的最佳密度为60~90kg/m3[4]。

2.3 足够的机械强度

对同一材料而言,机械强度与密度有着密切的关系,一般密度增加,机械强度增加,但随之而来导热系数也增大,因此在绝热材料选择时必须综合权衡。对硬质材料而言,抗压强度不应小于0.4MPa。

2.4 注意不同绝热材料的安全使用温度范围

每种绝热材料都有一个安全温度范围,在材料选择时必须根据其推荐安全使用温度范围选用,同时安全温度应略高于绝热对象的表面设计温度。

2.5 材料化学稳定性应符合要求

在材料选用时应注意保温材料对绝热对象的腐蚀性,即化学稳定性。对碳素钢管道、设备的保温材料其PH值应符合有关规定。对奥氏体不锈钢管道、设备,保温材料中氯离子、钠和硅酸根离子的含量应限定在安全范围内,否则会因“湿蚀”而产生应力腐蚀开裂。用于铝制管道、设备的保温材料,不可使用碱性材料等。

2.6 材料的非燃烧性

由于石油化工行业的特殊性,工艺介质多易燃易爆,因此在选用绝热材料时,在有火源或可能出现偶然火源的地方,绝热材料应耐燃,尤其是在选用有机材料时,应采取防火措施,一般需加阻燃剂,使氧指数达27%~30%,也可采用涂刷阻燃材料或用金属等不燃材料作护层。

3 建立正确绝热模型,认真进行技术经济比较,选取合适的绝热厚度

绝热材料确定后,绝热效果的优劣则主要取决于材料的厚度。增大厚度,可以减少热损失,但一次投资却因此而增大,因此必须在二者之间寻求最佳的厚度值,以使绝热施工在寿命周期内总费用最低。即绝热后的年散热损失费用与绝热工程投资的年分摊费用之和达最小值,则可达最佳的经济效益。这个厚度人们称之为“经济厚度”。因此建立合适绝热结构模型,进行正确的技术经济计算,合理确定“经济厚度”是设计者必须认真考虑的。

4 重视绝热设计中固定件、支承件、防护层等辅助件的选用

在绝热施工中,常用固定件、支承件来对绝热材料进行定位、固形、抗震、卸荷和分层。选择合理的固定件、支承件可以有效保证绝热施工的强度、定形性、抗震性、密封性等,减少冷桥散热,提高绝热效果。同时由于金属固定件、支承件与被绝热施工的金属材料表面直接接触,可能产生因二者电位不同而产生接触性腐蚀。因此在选用绝热结构的固定件、支承件时,要避免选用可能产生接触腐蚀的金属材料,否则应采取隔离措施。

在管道绝热时,为了保证管道的刚度,必须设置合理的管道支承,但如果直接将金属管道支承或焊接在支架上,由于热传导和裸露面的热散失,将损失大量热能,因此采取必要的隔热措施(如隔热托管)是必须的。隔热管托的主要类型有滑动型、导向型、固定型三种,根据需要限制位移的不同分别选用。

在施工中常发现大直径管道、立式设备、大型卧式设备设计对保温托架等保温支承件考虑不周,由于压力容器等特种设备很多属于强度等级较高材料制造,一旦现场需施焊难度很大,常会产生不良后果。因此加强设计环节各专业间的配合非常重要,绝热设计者应将设备绝热设计条件及时反馈给设备、管道专业,以便在设备、管道上预设安装适当的绝热支撑件。

化工装置绝热设计中防护层根据用材料与施工方法的不同有涂抹式保护层、金属保护层、布毡类保护层及其它类型保护层等。对外防护层及其的厚度选择时,应充分注意防护层耐环境腐蚀能力,同时应有足够的厚度。当选用金属防护层时,因防护皮厚度不够,刚度不足会影响到防护层外观美观,对采用纤维类保温材料时尤其重要。

5 合理的绝热结构

隔热结构是组合结构,常见结构有胶泥结构、填充结构、捆扎结构、缠绕结构、预制结构、预制品结构、装配式结构、浇灌结构、喷涂结构、可拆卸式结构等。选用何种绝热结构,设计者应充分考虑绝热材料、绝热部位的特点、检修频率、是否经常拆卸、所处部位是否需进行维护监视(如法兰、阀门)等。

高温设备、高温管道绝热施工中伸缩缝的设置。高温管线在投用后,因钢管材料与保温材料间热胀系数不同,加之保温后形成的外保温层与钢管的温差,而使保温层较外防护层的热变形小,从而造成保温层和外防护层的开展,因此在直保温管道应设伸缩缝,对采用刚性保温材料保温的管道更是如此。

低温管道施工中应注意有些材料在低温时导热系数随着温度的变化是不规则的,因此应根据实测的导热系数进行绝热计算。要控制材料的吸湿系数在0.0274g/(m2·h·mmHg)以下。要注意结构的密封性,防止水分或潮湿空气渗入保冷层造成冷凝和冰冻。

6 结 语

经过多年的绝热施工质量监督、监理实践,深刻体会到,设计者应时刻站在用户角度,综合比选材料、结构,为施工创造良好条件,注重事前预控,防患于未然。应跳出设计搞设计,扩大视野,重视寿命周期成本计算,注重并加强与各方的协同配合,这样将使企业节能降耗增加更多主动性。

参考文献

[1]莫理京,王致中,刘希和,等.绝热工程技术[M].北京:中国石化出版社,1997:1,14.

[2]国务院令549号特种设备安全监察条例.

[3]全国造价工程师执业资格考试培训教材编审委员会.工程造价计价与控制[M].北京:中国计划出版社,2006:169.

减压蒸馏装置常压炉节能改造 第11篇

2009年,为解决分公司二次加工平衡问题及进一步节能降耗,北蒸馏装置进行了单开常压系统改造,原减压系统停用。在单开常压系统时,常压炉燃料消耗占装置总能耗的78%,提高加热炉热效率、减少燃料消耗,成为降低原油加工成本、提高装置运行效率的关键。

1 常压炉存在的问题

1.1 设备老化,散热损失大

北蒸馏常压炉衬里为高铝纤维,在运行过程中已多处损坏脱落,特别是辐射室顶部对流室部分损坏较严重,炉表皮个别部位因腐蚀及衬里脱落在长期超温条件下造成减薄或损坏,致使炉壁局部超温、炉表皮变形,炉体散热量大。

1.2 燃烧效果差,炉膛温度高

常压炉设计负荷27.9MW,单开常压系统改造后,装置年设计处理量由300×104t下降到227.5×104t。改造后常压炉实际热负荷18.7～20.3 MW,与设计负荷相差较大,操作中难以做到多火嘴、齐火苗,炉膛内温度不均匀,火焰长且燃烧不完全,改造前炉内火焰长度达到6 m以上,特别是油气联合时高压瓦斯燃烧不完全而上升至辐射室顶部形成二次燃烧现象,造成对流室下部局部超温,最高达到715℃左右。另外,由于单个燃烧器发热量大,炉膛内温度不均衡,造成四路拔头油温度偏差大,经常超出≤10℃的工艺控制指标。

1.3 空气预热器运行周期短

北蒸馏装置加热炉烟气余热回收系统原采用热管式空气预热器,北蒸馏常压炉烟气出对流室温度大于340℃,极易造成热管因超温爆管,加上热管本身质量问题,空气预热器在使用中易失效,导致运行周期短。由于常压炉燃料以常压渣油为主,烟气中的灰分很容易粘结在热管翅片上而降低传热效果。预热器新投运时换热后空气温度为220℃,但运行不到15 d热风温度即开始下降,3个月后热空气温度只有112℃,排烟温度却达230℃以上,此时检查热管有半数以上失效,热管翅片表面结垢积灰严重。烟气余热不能有效回收,直接影响常压炉热效率,此外,频繁更换热管也使操作费用大幅增加并影响装置安全生产。

1.4 吹灰效果差

常压炉对流室及空气预热器均采用电动旋转式蒸汽吹灰器。吹灰器结构落后,蒸汽耗量大,吹灰效果较差,对流室钉头管及空气预热器热管翅片易积结粘灰垢,导致热阻增大。

2 节能改造措施

2.1 炉体改造

将辐射室中上部腐蚀减薄或损坏炉皮全部更换,常压炉衬里由高铝纤维更换为耐火浇注料加陶纤喷涂衬里。

衬里表面喷涂耐高温辐射涂料。耐高温辐射涂料的主要成分为水性多晶体矿化黑陶瓷,喷涂在陶纤衬里表面,可有效增强炉膛内壁对辐射热量的反射率,提高能量利用率,降低炉体外表面温度,采用HT-1耐高温辐射涂料可使加热炉散热损失率降低18.6%[1]。同时,耐高温辐射涂料在高温下固化后,致密性和整体性均好,耐冲刷不剥落,可以阻隔烟气穿透衬里,有效延长了陶纤衬里寿命,减轻了保温钉及炉壁腐蚀。

2.2 采用LGH强化传热燃烧器

常压炉共有燃烧器12台,其中3台的燃料为装置自产蒸常顶低压瓦斯,其余9台为油气联合燃烧器,燃料为系统高压瓦斯或常压渣油。本次改造将其全部改造为LGH型强化传热燃烧器。

2.2.1 强化传热燃烧器

强化传热技术主要是利用有限空间射流原理,使烟气在辐射室形成强制性循环流场,提高对流传热效果,从而大幅度地提高加热炉的热强度和热效率[2]。

其主要技术特点为:

1)通过强制通风,提高入炉风压,使空气与燃料的混合过程大大加强,喷嘴进风由过去的两级进风改为多级进风,即空气经过二次风门后再次分配,一部分直接进入燃烧室、一部分则通过风孔再分配后进入燃烧室,实现进风的旋流供给。

2)燃气或燃油喷枪均采用多级强化雾化结构,有助于燃料的混合、蒸发和燃烧,实现了燃料在燃烧室内的快速完全燃烧。

3)火盆采用特殊的出口收缩燃烧室结构,提高烟气喉口喷射速度,高温烟气以高速度从收口喷射出来,在炉膛内起到射流作用,使炉膛烟气分布流动更加均匀,通过高速均匀流动的烟气实现强制对流,同时强化对流和辐射传热,这使炉管表面热强度变得更均匀,从而提高炉管的平均热强度。

2.2.2 燃烧器改造方案

常压炉12台燃烧器全部改造为LGH强化传热燃烧器,其中2台经过专门设计,仍以蒸常顶低压瓦斯为燃料,其余10台为油气联合燃烧器。

鼓风机应用变频器,通过鼓风机的变频技术控制入炉空气压力,使其保持在1.0～1.2 kPa,保证强制对流效果。

2.3 烟气余热回收系统改造

2.3.1 空气预热器的选择

针对管束式及热管式空气预热器存在的不足,经过充分的调研与技术论证,改造最终选定板式空气预热器。板式空气预热器的结构特点决定其主要有以下几方面优势:预热器的使用不受烟气温度的限制;传热系数高、压降低;根据需要,可以数个单体进行组合,使用灵活,拆装方便;使用可靠,寿命长。

但在以燃料油或燃料油/燃料气混烧的常减压加热炉上,国内尚没有板式空气预热器的应用先例,因此在改造中根据装置设备空间以及燃料特点,从板式空气预热器的结构形式、材质选用、板间距、板厚以及抗烟气低温露点腐蚀等诸多方面进行新的改进。

2.3.2 改造方案

将原热管式空气预热器拆除,利用其设备基础及空间更新为SBJ型板式空气预热器;原鼓风机、引风机设备及控制方案不变,烟道及风道根据板式空气预热器进行相应改造。

1)预热器模块排列形式:每组2台,用法兰连接,共8组组成一台空气预热器。在结构上采用整体吸收热膨胀,在片间增加导流片以增加片间的稳定性和强化传热;采用双法兰压紧措施,可以保证加热炉的密封性,并且安装、拆卸方便。

2)低温露点腐蚀解决方案:高温段选用碳钢,低温段选用专用钢材涂防腐涂料;侧壁板内侧浇注轻质浇注料用以保温;在空气进出空气预热器的管道上增设旁路设计,由电控蝶阀控制参与换热的冷空气量,通过对进入预热器的空气流量的控制,可以对预热器烟气出口温度(排烟温度)进行方便有效的调节,从而保证排烟温度控制在露点之上,避免露点腐蚀的产生,特别是在冬季环境温度-20℃条件下也能够保证排烟温度高于露点温度,从而保证空气预热器的长周期运行。

3)烟气积灰问题的处理:板式空气预热器的传热片竖放,与烟气流向一致,上、下流动的烟气可直接通过竖放的传热片与水平流动的空气进行换热,降低两侧传热片积灰;板式预热器的单体设计上适当增加板间距,减少烟气灰垢在板间停留的机会,利用烟气的流速把烟气灰垢冲下并排到清灰口部位;设置吹灰器的位置,留有检修空间,方便对预热器底部积灰的检查和清理。

2.4 吹灰器改造

将常压炉电动旋转式蒸汽吹灰器拆除,改造为声波除灰器,分4组共24台,新增5台调节阀及声波除灰系统控制柜。

3 改造效果评价

改造前后加热炉运行参数实测对比情况见表1。

*环境温度。

3.1 燃烧状况明显改善

改造为强化传热燃烧器后,火焰收敛、短促有力、喷射速度高,火焰高度基本在4 m以下。烧油时火焰呈黄白色,烧气时呈蓝白色,燃烧状况明显改善,见图1、图2。

高压瓦斯燃烧更完全,彻底改变了因二次燃烧造成对流室下部局部超温现象。

3.2 炉膛温度明显下降,温差降低

改造后炉膛温度显著下降,在油品进料量同为约220t/h的情况下,炉膛温度由668℃下降至606℃左右,炉膛内各点平均温差较改造前下降32℃(表1)。由于辐射室对流传热被强化,炉膛内热量分布更加均匀合理,四路拔头油温差很容易达到≤10℃的工艺指标。

3.3 烟气余热回收系统运行状况改善

从表1可以看出,板式空气预热器投用后,预热后空气温度由改造前的112℃大幅提高到245℃,且经过近1年的运行,此温度一直没有下降,表明板式空气预热器的换热效率高于原热管式空气预热器,运行周期大幅提高。热风温度没有明显下降也表明经过创新结构设计,传热片积灰而影响传热效率问题得到较好解决。

加热炉排烟温度由原234℃降至162℃,下降幅度达到72℃。曾试验冷流空气全部通过预热器,这时排烟温度可以最低降至134℃。由于目前加热炉燃料为燃料油/燃料气混烧,为防止露点腐蚀,排烟温度控制在160～165℃,在燃料改为脱硫后的天然气/高压瓦斯后,排烟温度可以控制在<140℃,进一步提高加热炉效率。

3.4 加热炉效率大幅提高

使用新型强化传热燃烧器后,燃料燃烧更加完全,热风温度提高也使燃料的燃烧更加充分,烟气氧含量由4%～6%下降至2.54%;衬里更换及耐高温辐射涂料的应用有效地降低了加热炉排烟损失;排烟温度下降72℃,烟气余热的回收更充分,加热炉热效率由改造前的86.4%提高至91.21%,加热炉各主要技术指标全面提高(表2)。

*中国石油股份公司加热炉达标考核指标。

4 经济效益

改造后常压炉热效率提升4.81%,标定燃料消耗下降30.31MJ/t,以年加工量225×104t计算,可节约燃料1 629t/a。燃料油按3800元/t计算,每年可降低费用619×104元,1年即可收回全部投资。

5 结语

北蒸馏装置常压炉已运行32年,通过采用耐高温辐射节能涂料、强化传热燃烧器、板式空气预热器等一系列新技术,使炉效率大幅提高至91.21%,主要技术指标达到国内先进水平,对同类加热炉的节能改造具有借鉴意义。

在国内常减压加热炉烟气回收系统中首次采用板式空气预热器,投用后热风温度达到245℃且运行1年来没有明显下降,表明板式空气预热器完全可以应用于以烧燃料油为主的常减压加热炉,并能够长周期运行。

参考文献

[1]祝德利,朱朝宾,蔡宏伟.加热炉应用耐高温辐射节能涂料的效果[J].石油化工设备技术,2011,32(1):11-12.