南方某粮油厂的300 t/d物理精炼生产线真空系统为常温水闭路碱液循环系统,该系统主要能耗为蒸汽,其主要影响因素为喷射蒸汽泵真空系统常温冷却水的水温,水温越高真空系统越不稳定,喷射蒸汽的使用量也将增加。由于常温冷却水是通过和外界空气进行换热达到冷却的目的,而企业处于南方区域,环境气温高且持续时间长,因此该真空系统常温冷却水温度一直较高,导致蒸汽量消耗较大。

1 节能改造技术原理

节能改造前,喷射蒸汽泵真空系统主要工作过程为(见图1、2)。

(1)第一级水蒸汽喷射泵连接到生产设备抽其气体、蒸汽或气体并在泵内压缩到10 mmHg左右。

(2)第二级水蒸汽喷射泵继续压缩上述工作介质到70 mmHg,然后排出气体引往列管冷凝器冷凝或者大气冷凝器内(此时如果冷却水的温度太高直接影响抽真空的效果)。

(3)冷凝后的液体进入下部热井,第三级水环泵抽吸,压缩后排往大气中。

根据喷射蒸汽泵真空系统的工作特点,冷却水温太高,真空泵能力会下降,有时甚至无法抽真空,因而冷却水温度一般不能超过32℃。

为解决能耗偏高的问题,该厂将300 t/d物理精炼生产线真空系统从常温水闭路碱液循环系统改造为碱液闭路真空系统(ACL)-冰水。改造后的真空系统是利用制冷机组冷冻水代替常温水对用于脱臭的蒸汽进行冷却,提高抽真空效果,减少蒸汽量的消耗(图3)。

冷却介质的温度,即大气式冷凝器②中冷却水的温度,决定了可凝水汽(喷射和动力蒸汽)冷凝程度。由于新系统采用冷凝效率更高的制冷机组来获取低温冻水,冷凝效率增强,因此只需设置1个增压器①,较常温水碱液闭路真空系统可减少一级的动力喷射蒸汽。被抽的水汽,脂肪酸和动力蒸汽都在主冷凝器②中冷凝。含饱和水汽的不凝气体依次经过蒸汽喷射器③、二级混合器④和最后一级液环泵⑤,最后排至大气。缓冲罐(油脂分离器)⑥包含在循环低温喷淋水系统中,它可以将油脂物质分离和排除。Ph值控制单元⑨,可以控制闭式系统中循环低温喷淋水的pH值得恒定。通过加入一定量的碱液,控制系统PH值,使得酸性油脂皂化,来防止板式换热器结构。

由于车间有另一条700 t/d物理生产线可以提供冷冻水,因此改造时未新增制冷系统。同时,针对300 t/d生产线原节能换热器VHE703换热效率低(72%)的问题,项目改造时将其更换为换热面积更大、换热效率更高的换热器(78%)。表1为该项目的投资情况。

2 项目节能效果

表2为项目改造前、后300 t/d物理精炼生产线真空系统的能源消耗情况。由于改造后采用制冷机组来获取低温冻水,因而系统的蒸汽消耗量大大降低。根据蒸汽的绝对压力查得其焓值为2768.26 kJ/kg,则其折标系数为0.0945 kgce/kg,计算得出项目改造可年节约蒸汽503 tce;但由于改造增加了冷冻水的消耗,系统年电力消耗增加了77.76万kW?h,按1.229 tce/kW?h的电力折标系数计算得到项目改造新增电力消耗折96 tce。

其中,年蒸汽消耗量=每小时消耗量×每年开机时长;电力消耗量=电机功率(水泵、液环泵、制冷系统压缩机)×每年开机时长。

此外,由于更换了换热效率更高的换热器,油品进入高压锅炉的温度提高了5℃,减少每吨油可减少柴油锅炉的燃料消耗量为0.402 kg,计算过程如下:

η1×η2×Q柴油×m柴油=C食用油×M×△T

其中,η1为VHE704换热器的换热效率,取75%;η2为锅炉的燃烧效率,取78%;Q柴油为柴油的热值,为42552 kJ/kg;C食用油为食用油的比热容,取2.0 kJ/kg;M为柴油质量,为1000 kg;△T为油品进入高压锅炉

加热前的温度提高值,5℃。

按照年生产300天计算,节能改造年节省柴油为36.18 t(300 t/d×300d×0.402 kg/t×10-3),折合53 tce(柴油折标系数为1.4571 kgce/kg)。

3 结语

本项目年节能量为461tce,相当于减少CO2排放1133t,减少SO2排放8t,减少NOx排放7t,减少烟尘排放4t,即减少了企业的能源成本,又具有显着的环境效益。