化工節能減排手冊(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 爐變壓器并聯供電，變壓器標高偏低，造成鋁排長度增加。另外鋁排比銅管的電阻大，鋁排比銅管的鄰近效應和集膚效應較強，通過同樣電流時鋁母排損耗大就不足為奇了。表105 小型電爐短網各部分損耗(△P2/P，%計)變壓器二次側引線與鋁母排接觸損耗鋁母排損耗鋁母排和銅母線接觸損耗軟銅母線損耗電極夾持器與電極接觸損耗累計表106 短網形式、結構、材質比較名 稱小型電爐裝置大型電爐裝置變壓器型式1臺三相變壓器3臺單相變壓器母排型式矩形截面母排(銅或鋁)通水冷卻銅管軟 母 線軟銅線軟銅片顎板型式2塊半圓形顎板、人工壓緊10塊顎板用液壓壓緊短網形式短網采用爐旁三角形，母排上流過的是相電流，軟母線流過的是線電流短網通過電極接成三角形，短網上流過的是相電流、電極上流過的是線電流評 價三相布置不對稱、短網長度長、爐內電極功率分配不均勻三相布置對稱、短網長度短、爐內電極間功率分配均勻b）石墨電極公稱直徑為400mm，由于加工誤差(實測為395408mm)，而鉗式銅瓦(兩片)內直徑為400mm，因此銅瓦內側和電極接觸不完全吻合。根據長期對銅瓦清理中發現，它們的接觸面積還不到銅瓦內側表面積的1/3，嚴重時可明顯觀察到兩者間的間隙，故實際接觸電流密度遠大于2A/cm2。另一方面，銅瓦和電極的接觸電阻與接點上壓力的F1/2成正比，鉗式銅瓦的電極夾持器用人工操作不易壓緊，造成接觸電阻增加，這些均導致兩者接觸損耗增加。根據以上分析，大型電爐短網配置較合理，但對小型電爐而言，不能照搬大型電爐短網配置，而應考慮電爐負荷大小、投資多少、設備制造等綜合因素作出合理選擇。亦可在現有基礎上作一些改進：首先避免采用兩臺三相變壓器并聯供電，盡可能靠近電爐安裝，適當提高變壓器標高，減少短網長度，采用銅排代替鋁排，這樣雖增加投資，但由此節約電能，取得的經濟效益遠大于投資增加；其次可將鉗式銅瓦由2片改為4片，用液壓裝置代替人工操作，這樣可降低銅瓦與電極的接觸損耗。③爐蓋部分渦流損耗△P3/P，包括爐蓋和電極水封的渦流損耗。為防止爐氣漏出，耐熱混凝土爐蓋外層采用鋼爐蓋并和鋼外殼聯接，當載有大電流的電極穿過鋼爐蓋時便感應產生渦流，使部分電能轉化成熱能散發而損失。%，%，是前者10倍。為便于分析，須從爐蓋結構和材質兩方面進行比較。大型電爐電極通過爐蓋時為避免爐氣逸出，一般采用“干封”結構(即填料函密封)，爐蓋鋼板采用抗磁不銹鋼，鋼爐蓋分割成4塊，彼此間絕緣，和鋼殼體亦采取絕緣處理，因此鋼爐蓋部分渦流損耗很小。我國中小型電爐的電極通過爐蓋時，為避免爐氣逸出一般采用“水封”結構，水封和鋼爐蓋均采用碳鋼，其損耗實際上包括爐蓋和水封兩部分損耗(見表107)。表107 鋼爐蓋各部分損耗(△P3/P，%計) 爐蓋總損耗其中鋼爐蓋損耗其中水封損耗為了降低中小型電爐爐蓋部分渦流損耗，照搬大型電爐爐蓋結構亦不切實際(因需向爐蓋填料函內通入氮氣)，國內一般采用三種方法：a） 取消鋼爐蓋。此法雖消除了鋼爐蓋渦流損耗，但由于耐熱混凝土爐蓋密封性能差，爐氣容易泄漏，而且在高溫下(電爐生產不正常和電爐開、停爐時)和受力時(電極傾斜或電極折斷事故的處理)爐蓋易損壞，加上仍采用水封，故實際節能效果不顯著而不易推廣。b） 鋼爐蓋仍采用碳鋼，有水冷夾套，但將鋼爐蓋分割成三塊，用不銹鋼焊條進行焊接并形成10mm寬、厚20mm焊縫進行割磁，但效果不佳，測定結果如下： 碳鋼焊條 不銹鋼焊條 二次電流 6 200A 6 200A 室內溫度 35℃ ≈35℃ 爐氣溫度 200230℃ 230℃鋼蓋中心點溫度 280300℃ 280300℃c） 用抗磁不銹鋼板(1Cr18Ni9Ti)制作爐蓋并取消爐蓋水冷卻夾套。從表108看出，爐蓋材質改用抗磁不銹鋼后，爐蓋中心點表面溫度從碳鋼爐蓋的280300℃下降至110℃，%%，效果尚可。小型電爐爐蓋渦流損耗主要為水封渦流損耗，故電極水封材質亦須用抗磁不銹鋼，經測定節能效果明顯(見表109)。表108 抗磁不銹鋼爐蓋的節能效果項目名稱抗磁不銹鋼爐蓋碳鋼爐蓋ⅠⅡⅢ電爐功率/kW2 0782 4943 0132 000二次電流/A6 8577 2007 9196 200室內溫度/℃1542535爐氣溫度/℃200200210200230爐蓋中心表面溫度/℃110128161280300表109 水封材質對渦流損耗的的影響材 質電爐功率/kW二次電流/A渦流損失/1121212碳 鋼2 3003 0008 8008 600%%抗磁不銹鋼1 5004 1006 60011 800%%為了降低能耗，在電爐強磁場周圍的設備和部件的材質亦應盡可能采用抗磁不銹鋼，例如靠近軟母線的下料管，其渦流損耗亦不容忽視。經測定，靠近軟母線的下料管在不同高度處其溫度在4070℃。高出的溫度即為渦流損耗造成。④ 電爐爐殼熱損耗△Q4/P，從前述計算討論得知，小型電爐設計時因其電爐內徑遠大于電爐熔池直徑，故其內壁產生“掛料”，因爐襯結構采用保溫材料，且爐殼采用自然冷卻方式，故其熱損耗低，為1 106 J/t P4，%。而大型電爐爐襯結構中沒有采用保溫材料，爐殼采用噴水強制冷卻使其內壁產生“掛料”，爐殼熱損耗為2 591106 J/t P4，%，遠大于小型電爐爐殼熱損耗。故對小型電爐而言，爐殼采用噴水強制冷卻是不合適的。上述結論是在電爐處于正常狀態下得出，如果對電爐設計不合理或操作不當，爐殼熱損耗就會大幅度增加。例如在電爐輸入功率和內徑不變的情況下，電極布置圓直徑選擇過大，造成流向爐壁電流增加，爐壁“掛料”減薄甚至消失。同樣，如果爐料“焦比”選擇過小或I/E值選擇過大，均會造成電爐熔池直徑變大，爐壁掛料減薄甚至消失。以上情況均會使爐壁外殼溫度升高而導致爐殼熱損耗增加。另外電極位置下移，促使爐渣過熱，爐底溫度升高而使熱損耗增加。因此以上情況應盡量避免，做到合理設計，嚴格控制電爐生產時的優惠工藝指標。⑤ 爐氣熱損失△Q5/P。從爐內進行熱交換角度考慮，要求爐內的爐氣排出量均勻，盡可能把高溫爐氣熱量加以回收，提高電爐熱效率。小型電爐由于流程中沒有設置電除塵器，爐氣溫度一般在250300℃。受爐氣中磷蒸氣露點限制，爐氣溫度不可能再降低。而大型電爐因爐底功率強度大，爐氣溫度下降梯度小，爐氣溫度高達500℃，故爐氣帶走的熱量大于小型電爐。但這并非絕對，如果爐料中細粉過多、水分過高，造成爐內料層結拱，實際料層厚度變薄，爐氣與爐料進行熱交換不充分。如果爐料“焦比”或二次電壓選擇過高，使反應區上移、料層相對變薄，爐氣與爐料進行熱交換不充分。以上情況造成爐氣出口溫度升高，甚至達到500900℃，這樣既惡化電爐操作，又造成了隨爐氣帶出的熱損失增加。為此必須加強對磷礦等原料預處理，嚴格控制電爐操作，避免上述情況發生。⑥ 爐渣帶走的熱損失△Q6/P在大型電爐和小型電爐中它們所占的比例較接近。影響爐渣熱損耗大小的因素是爐渣量和爐渣溫度，因此應選擇合適的磷礦(P2O5含量不能太低，CaO含量不宜過高，SiO2含量適宜)以減少爐渣量。同時避免爐渣酸度指標控制過低或過高，以免造成爐渣熔點升高，還應避免爐料“焦比”和二次電壓選擇過低，造成電極位置偏低，使爐渣溫度過高，隨爐渣帶走熱損失增加。⑦ 磷鐵帶走的熱損失△Q7/P。%%，一般不易為人們所重視。事實上，由磷鐵造成能量損失包括兩部分：一部分為熔融磷鐵帶走熱損失，影響其損耗大小的因素是磷鐵生成量和熔融磷鐵溫度；另一部分為因化學反應生成磷鐵而消耗能量，此外還造成磷的損失。根據計算，每生成一噸元素磷，因生成磷鐵而消耗能量折電耗108 kWh，%，%，因此，生成磷鐵而造成的能耗約占電耗的1%，換算成電耗，%，因此其損耗決不能忽視。如果再加上選擇磷礦不當或電爐工藝指標控制不當則造成能耗損失更大，必須重視因磷鐵而造成的能量損失。(2) 磷鐵生成量多少決定下述因素。① 磷礦品位(P2O5)。磷的回收率隨磷礦品位降低而降低，因此磷礦品位越低，則生產每噸磷所需磷礦量越多。為便于計算，假設磷的回收率和磷礦中Fe2O3含量(%)不變，由磷礦帶入電爐的Fe2O3總量隨磷礦品位降低而增加(見表1010)，如果考慮磷的回收率影響，則由磷礦帶入的Fe2O3量遠大于表1010中數值，帶入Fe2O3量越多自然生成磷鐵量就越多。故在生產時選用的磷礦品位不宜過低。表1010 隨磷礦帶入電爐的Fe2O3量(t P4 計)名稱磷礦中w(Fe2O3)/137%35%30%25%20%磷礦量/t帶入Fe2O3量/kg101107② 磷礦中Fe2O3含量。磷礦中Fe2O3含量和礦種及礦點有關，Fe2O3越高則隨磷礦帶入的Fe2O3就越多，自然生成磷鐵量就增加。 石油化學工業2010 年，煉油行業， 標準油左右；噸乙烯產品綜合能耗平均達到630kg 標準油以下；新建大型乙烯項目噸乙烯綜合能耗控制在550kg 標油以內。 總體要求(1) 加快發展總體和系統用能優化技術，重點開發應用過程能量綜合技術，優化原料和生產方案及生產操作控制，提高能源利用效率。(2) 優化乙烯工業的原料結構。充分利用我國天然氣和進口LNG 中的輕烴資源。沿海和西部新建乙烯裝置，盡可能采用輕烴作為裂解原料；優化利用石油資源，減少石油對外依存度。增加生產清潔高效的燃油。(3) 廣泛采用計算機控制系統，加快工藝過程模擬、先進控制系統及應用統軟件的開發。(4) 完善和推廣能量回收利用技術。回收生成焦的能量，回收低溫余熱，推廣余熱發電、吸收式熱泵和制冷技術。(5) 對企業蒸汽動力系統進行綜合改造，堅持“壓燒油”和“以熱定電”的原則，降低系統自耗率和損失率。推廣熱電聯產、蒸汽壓差發電、液力透平等技術和設備。研究和開發燃汽能機應用技術。(6) 開發和應用油品儲運系統、回收放空氣體和減少加工損失方面的技術。(7) 推廣應用APC 系統技術。 乙烯行業節能技術(1) 采用新技術改造老爐型，新建裂解爐要求大型化。(2) 推廣高效塔盤、填料以及高效換熱器等。(3) 推廣在線燒焦技術，開發加注結焦抑制劑，在改擴建中采用先進的低能耗分離技術。(4) 開發應用燃氣輪機加熱爐(裂解爐)聯合供電供熱。(5) 采用自動點火系統，提高火炬氣回收。(6) 淘汰生產能力落后的產品：聚乙烯醇水玻璃內墻涂料(106 內墻涂料)多彩內墻涂料(樹酯以硝化纖維素為主,溶劑以二甲苯為主的O/W 型涂料)氯乙烯偏氯乙烯共聚乳液外墻涂料 2003 年焦油型聚氨酯防水涂料水性聚氯乙烯焦油防水涂料聚乙烯醇及其縮醛類內外墻涂料 聚醋酸乙烯乳液類(含EVA 乳液)外墻涂料 聚氯乙烯建筑防水接縫材料(焦油型) 普通雙層玻璃塑料門窗 合成樹脂(1) 加強合成樹脂催化劑開發與應用； (2) 完善聚丙烯裝置的丙烯原料精制系統及尾氣回收系統。 合成纖維原料(1) 改造丙烯腈回收系統，加強余熱回收技術的應用；(2) PTA 推廣應用蒸汽透平技術、精制部分進行能量回收技術改造；(3) 采用仿生催化氧化、環己酮氨肟化等技術，改造己內酰胺生產。3. 部分通