神寧煤化工甲醇廠富余蒸汽拖動合同能源管理項目

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一、案例名稱

神寧煤化工甲醇廠富余蒸汽拖動合同能源管理項目

二、案例業(yè)主

神華寧夏煤業(yè)集團有限公司煤炭化學工業(yè)分公司甲醇廠由兩個25萬噸/年甲醇建設(shè)項目和83萬噸/年二甲醚項目組成，分別生產(chǎn)甲醇224526.927噸和631339.27噸。神華寧夏煤業(yè)集團有限公司神寧煤化工公司甲醇廠甲醇二套裝置產(chǎn)生的2.5MPa飽和蒸汽，由于沒有合理用途，在夏季以50t/h、冬季10th流量進行放空，不但浪費大量的能源也造成對環(huán)境的熱污染。

三、案例內(nèi)容

1.技術(shù)原理及適用領(lǐng)域

低壓蒸汽在我國化工企業(yè)中廣泛存在很多企業(yè)選擇排空或直接輸送至熱管網(wǎng)，利用率低，成了名副其實的富余蒸汽，造成企業(yè)能源無形中流失。其實，低壓蒸汽可以進行再次利用來沖動汽輪機，驅(qū)動壓縮機、風機，拖動水泵等，利用汽輪機將低壓飽和蒸汽的低品位熱能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機械能是低品位能源的主要利用途徑，可以完全取代電機，不但節(jié)約電能，提高企業(yè)能源利用率，而且降低產(chǎn)品成本，創(chuàng)造經(jīng)濟效益

低壓飽和蒸汽汽輪機特指蒸汽壓力范圍為0.35~2.50 MPa、功率范圍為100~6000kW、蒸汽溫度為相應(yīng)壓力下的飽和溫度、轉(zhuǎn)速為300~18000r/min的汽輪機。汽輪機驅(qū)動水泵是一種高效的節(jié)能解決方式，

通過將目前企業(yè)自白排放掉的蒸汽通過汽輪機，使汽輪機旋轉(zhuǎn)，取代電機來拖動水泵做功。利用項目單位現(xiàn)場的低壓飽和蒸汽，通過汽輪機主汽門進入汽缸，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動再通過聯(lián)軸器與水泵相連，帶動水泵轉(zhuǎn)動省去了原來帶動水泵的電機，進而節(jié)省電能消耗。同時汽輪機排出來的蒸汽還可以回收再利用，保證了蒸汽的利用率。這樣不僅帶動了給水泵的轉(zhuǎn)動，節(jié)約了能源，而且使蒸汽得到了利用。

汽輪機可根據(jù)循環(huán)水泵的需要和要求采用變速調(diào)節(jié)，變速調(diào)節(jié)可使水泵運行效率提高，可靠性增加。另外，改變給水泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給水流量比節(jié)流調(diào)節(jié)經(jīng)濟性高，消除了閥門因長期節(jié)流而造成的磨損，同時簡化了給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)，操作調(diào)節(jié)方便。而電動機因受電網(wǎng)頻率的限制只能以定轉(zhuǎn)速運行，要實現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)需要加裝變頻器，變頻器價格昂貴，且操作運行復雜，故障率高。

圖1 汽輪機驅(qū)動循環(huán)水泵工藝流程圖

另外，從機組安全運行角度考慮，大型電動機的啟動電流大，在投入和切除運行時廠用電負荷變化很大，對用電系統(tǒng)運行不利采用汽輪機拖動給水泵安全性要高于電機拖動水泵。

2.節(jié)能改造具體內(nèi)容

該項目利用汽輪機將低壓飽和蒸汽的低品位熱能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機械能從而拖動循環(huán)水泵，從而實現(xiàn)能量的梯級利用，達到節(jié)能目的。

該項目采用一臺N1.0-2.5凝氣式汽輪機回收利用12t/h壓力為2.5MPa的低壓飽和汽拖動甲醇一套裝置一臺額定功率1250kW

循環(huán)水泵，采用一臺N2.5-2.5凝氣式汽輪機回收利用18t/h壓力為2.5MPa的低壓飽和汽拖動甲醇二套裝置一臺額定功率2500kW循環(huán)水泵。

項目實施后，不改變原生產(chǎn)裝置，產(chǎn)品方案保持不變，不影響企業(yè)目前的產(chǎn)品工藝和生產(chǎn)規(guī)模。

(1)設(shè)備選型

當前汽輪機最常見機組型式有背壓式冷凝式兩種。在熱-電-動力系統(tǒng)使用工藝如圖2。

圖2 低壓飽和蒸汽汽輪機在熱一電一動力系統(tǒng)中使用示意圖

注:1-廢熱回收裝置;2-高效汽水分離器;3-背壓式汽輪機;4-凝汽式汽輪機;5-被驅(qū)動機械;6-冷凝水泵;7-熱力除氧器;8-除氧水泵。

凝氣式機組，是指進入機組的蒸汽在汽輪機中做完功后進入凝汽器，凝結(jié)成水，般排氣相對壓力和溫度比較低。排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機稱為背壓式汽輪機，其排氣溫度和壓力都比較高，排氣不進去凝汽器，而是引到其他地方進行再次利用。

背壓式汽輪機的排汽壓力高，蒸汽的焓降較小，與排汽壓力很低的凝汽式汽輪機相比，發(fā)出同樣的功率，所需蒸汽量為大

從投資方面比較來看，凝氣式汽輪機投資建設(shè)成本較背壓式汽輪機要高，但其運行成本要低于背壓式汽輪機。

表1 背壓式與凝汽式汽輪機對比表

結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，同時遵循“技術(shù)先進，安全可靠，經(jīng)濟合理，管理方便;利用原有能力和設(shè)施，節(jié)約占地、投資和運行能耗;安裝施工熟練，具備實施的可行性”的原則，確定該項目采用凝氣式汽輪機。

根據(jù)實際調(diào)研情況，結(jié)合各汽輪機廠家供應(yīng)汽輪機性能參數(shù)，經(jīng)項目建議書階段詳細計算論證，選型如下:

①采用一臺N1.0-2.5凝氣式汽輪機，回收利用12t/h，壓力為2.5MPa的低壓飽和汽，從而拖動甲醇一套裝置一臺額定功率1250kw循環(huán)水泵;

②采用一臺N2.5-2.5凝氣式汽輪機，回收利用18t/h，壓力為2.5MPa的低壓飽和蒸汽，從而拖動甲醇二套裝置一臺額定功率2500kW循環(huán)水泵

(2)項目實施內(nèi)容

該項目建設(shè)工程為改造工程，在原有電動泵基礎(chǔ)上改造，具體實施包括以下工作:

拆除循環(huán)水泵原配套電機及電機基礎(chǔ)汽輪機基礎(chǔ)施工，凝汽器基礎(chǔ)施工，甲醇二套裝置至循環(huán)水泵蒸汽管道施工及閥門等安裝，凝結(jié)水回收管道施工，汽輪機及其附屬設(shè)備安裝，凝汽器安裝及其與汽輪機連接凝汽水泵安裝就位及凝結(jié)水回收管道接入蒸汽管道與汽輪機進汽口連接，汽輪機稀油站等附屬設(shè)備安裝就位，并連接汽輪機與油站之間的潤滑油管路。

汽輪機控制柜就位及儀表連接；

汽輪機調(diào)試工作前的準備工作，并檢查蒸汽管路，將汽輪機透平油注入稀油站；

汽輪機本體及蒸汽管道等進行保溫；

汽輪機行暖管、疏水等;

汽輪機運行調(diào)試及驗收。

四、項目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1.年節(jié)能量

(1)節(jié)約能源消耗

根據(jù)項目單位提供資料，冬季(5個部分蒸汽將用于供熱，汽量較少，因而月)節(jié)能量暫不考慮冬季節(jié)能情況，因此計算周期按照每年7個月即210天，共計5040小時進行計算。通過項目實施，可節(jié)約循環(huán)水泵1250kW/h及2500kW/h電機各一臺，節(jié)約能源計算如下:

(1250+2500)x5040=18900000kW:h，折合標準煤6331.5噸。

(2)脫鹽水回收。

項目實施后可回收12+18=30t/h的脫鹽水，每年可回收151200t脫鹽水。

2.年節(jié)能效益

根據(jù)項目單位現(xiàn)有電價0.406元/kW·h測算，每年可節(jié)約電費767.34萬元。同時，項目實施后可回收12+18=30t/h的脫鹽水，每年可回收151200t脫鹽水，根據(jù)項目單位提供數(shù)據(jù)，脫鹽水價格甲醇一套裝置6.32元t，甲醇二套裝置7.58元/t，則該項目實施后回收脫鹽水產(chǎn)生效益為

12x5040x6.32+18x5040x7.58=106.99萬元。

合計年綜合效益874.33萬元。

五、商業(yè)模式

該項目采用節(jié)能效益分享型合同能源管理模式，效益分享期28個月14天。在效益分享期內(nèi)，用能單位分享20%的節(jié)能效益，節(jié)能服務(wù)公司分享80%的節(jié)能效益。

自功能性完工之日起，用能單位采取轉(zhuǎn)賬匯款方式分3年向乙方支付節(jié)能效益款-項，按年支付。節(jié)能服務(wù)公司應(yīng)當開具合格有效的發(fā)票，設(shè)備設(shè)施部分開具17%增值稅專用發(fā)票，剩余部分開具6%服務(wù)費增值稅發(fā)票。

六、融資渠道

該項目投資額1000萬元，全部為節(jié)能服務(wù)公司自有資金。