组合式热管废热锅炉投资经济性分析
丁宁 ( 兖矿集团基本建设管理处山东邹城273500)
【摘要】热管废热锅炉在氮肥行业的应用及其经济性分析。
【关键词】废锅; 组合式废锅; 热管; 经济性
热管换热器在氮肥行业的应用已经有10 多年的历史, 因其具有使用寿命长, 换热效率高, 设备阻力低而使广大用户对其钟爱有佳, 也使其迅速的在氮肥行业得到了普及和应用。本文主要对在造气工段半水煤气的显热回收的组合式热管废热锅炉的经济性与以往的废热锅炉作一下简要的分析对比。
组合式热管废热锅炉又可分为1 台造气炉配置1 台废锅和几台造气炉共用1 台废热锅炉。本文主要讲叙一下单炉单锅流程。他们的结构如图所示: 他主要由上下两部分组成, 上部为热管式蒸汽过热器,下部为热管式废热锅炉, 上下两段又分别由内外筒体和倾斜焊接在内筒体上的热管组成。整个工艺流程为: 半水煤气走内外筒体的夹套, 上进下出或者下进上出, 与蒸汽和软水进行换热, 降到140℃左右, 入洗气塔, 再降到40℃以下, 入气柜储存、备用。
1.不采用半水煤气显热回收
以1 台φ2600 造气炉, 每小时产半水煤气量: 6000Nm3/h, 进口温度为350℃为例。简要工艺流程如下图:
在此流程中, 半水煤气不经显热回收直接经洗气塔直冷至≤40℃后, 入气柜储存, 此过程的热损失如下:
(1)6000Nm3/h 的煤气由350℃降至130℃时可产蒸汽量:
M2=V×ΔI×ΔT=[ 6000×0.334×( 350- 130) ] ÷600000=730kg/h
V: 气体标态体积
ΔI: 气体比热容
ΔT: 气体的温差
(2)6000Nm3/h 的煤气由350℃降至40℃时需20℃的冷水量: 设水的出口温度为60℃
M2=V×ΔI×ΔT=[ 6000×0.334×( 350- 40) ] ÷( 60- 20) =22044kg/h考虑12%富裕量调整为25t/h, 耗电6kW
(3)以每吨蒸汽50 元, 每吨冷却水0.1 元/吨, 每度工业用电按0.7元, 1 年300 个工作日计算, 不采用半水煤气显热回收工艺每年直接和间接经济损失为:
0.73×50×24×300+6×24×0.7×300+25×0.1×24×300=31.1 万元/年·台
2.采用列管废热锅炉回收半水煤气显热
以φ2600 造气炉产6000Nm3/h 的煤气由350℃降至180℃( 防止积灰、阻塞和结酸露)计
(1)列管废锅每小时的产汽量为
M2=V×ΔI×ΔT=[ 6000×0.334×( 350- 180) ] ÷600000=570kg/h
(2)煤气由170℃降至40℃需20℃的冷水量: 设水出口温度为60℃
M2=[ 6000×0.334×( 180- 40) ] ÷( 60- 40) =1403kg/h考虑12%富裕量调整为16t/h, 耗电为3.5kW
则与不用废热锅炉相比, 每年可节约资金为:
0.57×50×24×300+( 6- 3.5) ×24×0.7×300+( 25- 16) ×0.1×24×300=22.4 万元/年·台
3.采用组合式热管废热锅炉回收半水煤气显热
以1 台φ2600 造气炉, 每小时产半水煤气量为6000Nm3/h, 煤气由350℃降至
130℃( 因热管的高效性)
因组合式热管废热锅炉的上部为过热器, 可产生≥200℃的过热
蒸汽, 故经热管过热器后, 入废热锅炉的煤气温度为290℃
(1)热管废热锅炉每小时产汽量为:
M2=V×ΔI×ΔT=[ 6000×0.334×( 290- 130) ] ÷600000=534kg/h
(2)煤气由130℃降至40℃, 所需的20℃的冷水为
M2=[ 6000×0.334×( 130- 40) ] ÷( 60- 40) =9018kg/h
考虑12%的富裕量调整为11t/h, 耗电为2.5kW。
(3)因用200℃以上的过热蒸汽造气, 经厂家实测的可提高单炉发气量0.5%, 减少2%的蒸汽用量。则此项可减少费用为每立方米价格为0.7 元计
6000×0.5%×24×300×0.7+2×2%×24×50×300=16.56 万元/年·台则与不用废热锅炉相比, 使用一台组合式热管废热锅炉, 每年可创造经济价值为:
0.534×50×24×300+( 6- 2.5) ×24×0.7×300+165600×( 25- 11) ×0.1×24×300=38.556 万元/年·台
由以上可以看出, 不使用废热锅炉每年白白的浪费掉31.1 万元/年·台, 使用高效的热管式废热锅炉, 每年可节约38.556 万元/年·台,由此可见使用热管式废热锅炉的好处。并且热管换热器的一次使用寿命达8 年以上。如几台造气炉共用一台组合式热管废热锅炉, 从投资的经济性和节能上见效更快, 效果更好。
因此可以看出, 半水煤气显热回收, 采用热管废热锅炉的优越性远优于其它形式的废热锅炉。氮肥企业为实现造气工段“两煤变一煤”的目标, 采用热管换热器是必要的
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