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HCl 合成炉余热制冷技术及应用
HCl 合成炉余热制冷技术及应用
来源:中制冷设备网    2009-9-2
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HCl 合成炉余热制冷技术及应用
      张保成
(河北盛华化工有限公司 河北张家口075000) 

1 节能潜力
  在PVC 生产中,HCl 合成炉采用空气散热或水循环降温来冷却,以实现连续生产HCl,这种向大气进行废热排放的冷却方式不仅对环境造成了热污染,而且形成严重的能源浪费。HCl 合成过程中会释放出大量热能:每生产1mol HCl 可产生92.307kJ 的热量。一个年产10 万t 烧碱的企业(不计自用消耗)如有两台年产5 万tHCl 的合成炉,平均每台合成炉每小时合成HCl5.386t,产生的热能为1.362×107kJ。按氯化氢合成温度600℃计,氯化氢气体出合成炉每小时带出的热量为2.8×106kJ,则每小时可回收的热能为1.362×107-2.8×106=1.082×107kJ。设循环热水进合成炉为95 ℃、出炉为105 ℃ , 则需循环热水量F=258m3/h。如果用热水型溴化锂机组进行制冷,设板式换热器的平均进、出口温差为8℃,出炉热水进板式换热器温度为105℃,出板式换热器温度为97 ℃ , 用于溴化锂机组转换的热量为8.6 ×106kJ/h=205 万kcal。我公司购入原煤的发热量为18000kJ/kg,按照这一数据,溴化锂机组转换利用的热量相当于每小时节煤478kg,这样每台合成炉的余热用于制冷,年可节煤4000t。按每吨原煤260元计算,可节约成本104 万元;如果替代电压缩制冷,按COP=3.5 计算,可以减少螺杆机耗电683kW,实现年节电573.72 万元kWh,年节电费286.86 万元。虽然就冷能产生而言,溴化锂机组的制冷系数COP 大约为1(热泵机组2.5 以上),仅仅节电,并不节能,如果是用锅炉的高品质生蒸汽来制冷,将会消耗等量的热能,但合成炉余热型溴化锂制冷机组的优势恰恰在于它是用回收的废弃热能来制冷,因此其优点是其他制冷机组(如电压缩制冷机组)无法实现的。
 
2 工艺流程
溴化锂制冷机组制取的冷能不仅可以用于生产,也可以替代厂内用电空调,还可为其他工序,如凉水塔等供应冷水,大大减少凉水塔水蒸发消耗量,是节能节水的有力措施。流程见图1。

3 溴化锂机组的工作原理及控制指标
3.1 工作原理
  溴化锂制冷机是利用溴化锂浓溶液在常温下吸收水蒸气,在一定压力下,溴化锂稀溶液在加热的条件下易蒸发出水蒸气的特性来工作的,通过加热或冷却使溴化锂溶液在机内发生状态变化,从而使制冷剂在真空条件下蒸发吸热获得制冷效应。
3.2 工艺控制指标
  目前许多企业按照传统的生产工艺及设备,没有回收并利用这部分热能进行制冷以用于PVC 生产。在PVC 生产过程中,大多数流程还是沿用电压缩制冷系统来制取7℃水,制取所需的冷能需要消耗大量的电能,造成了严重的能源浪费,因此,在合成工序采用热水型溴化锂制冷工艺,将HCl 的生成热转变为冷能用于生产工艺,并且通过完善工艺设计和设备的设计制造,可以形成一种新的生产工艺流程,是PVC 生产节能降耗的有力措施。
3.3 主要设备及造价
4 投资及效益分析
  200 万kcal/h 溴化锂制冷工程共计520 万元,其中设备投资420 万元,安装和基建投资100 万元。该项目建成后,可达到以下效果:(1)节约水资源。溴化锂冷水机组投入生产运行后,氯碱生产的部分冷却用水使用机组生产10℃冷水,实现闭路循环,每台机组减少循环水散失5m3/h。每年运行时间按8000h,水按2 元/t 计算,每台机组年节约水费5×8000×2=80000 元。(2)回收利用余热减少热污染8.6×106kJ/h,折原煤4000t。(3)200 万kcal/h 冷量对应的电压缩制冷用电量为683kW,使用余热制冷后每小时节电683kWh,年节电573.2kWh,按每千瓦时电0.5 元计算,年节约电费286.86 万元。(4)溴化锂冷水机组生产的10℃冷水,水质好,不结垢,用于氯碱冷却,设备冷却效率高,生产稳定,设备维修周期延长,间接效益明显。(5)如果使用长沙远大的溴化锂冷水机组可以做到6 年免维护运行,并且无人值守。以上合计实现经济效益326.86 万元,2 年内即可收回全部投资。目前全国用于PVC 生产的烧碱产能大约500万t,生产HCl 放出的热量相当于燃烧200 万tce所产生的热能,因此回收这部分能量用于生产工艺,不仅可以降低生产成本,更是建设循环经济的迫切任务,并且应该延伸为行业标准。

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