前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的天然气节能减排主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
中图分类号:F205;TE64 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)20-0045-01
引 言
天然气工业在国民经济中占有重要的地位,是提供能源和有机化工原料的重要工业,是支柱产业之一。天然气企业是资源的调动、生产和提供的主体,同时也是自然资源的主要消耗者,随着全球气候的日益恶化,气候变化所引起的世界经济重新分流将成为主要趋势,而依存于世界经济体系下的任何一个企业都将无一例外地受到不同程度的影响。近年来,国家对天然气化工企业的环保要求越来越高,生态环境和气候的变化对我国的石油天然气企业来说,意味着巨大的挑战和机遇。因此天然气处理厂应始终将节能减排纳入发展战略,坚持走低投入、低消耗、低排放、高效率的节能之路。
1生态伦理与低碳经济
1.1生态伦理的含义
只追求经济增长的发展模式带来的副作用使我们越来越意识到,以环境和生态的破坏为代价的经济繁荣是不可持续的,由此引起的人类社会与大自然的矛盾冲突日益凸显,不断涌现的全球性的生态危机和气候危机告诉我们,人类无法再这样继续发展。正是这种清醒的认识,推动着我们进行一场深刻的思想变革而现代生态伦理学就是人们在反思人与自然的关系中产生的。
1.2低碳经济的含义
生态伦理观念的提出,为突破发展瓶颈、转变发展模式指明了新的方向,而低碳经济是以保护资源和环境为基础的一种可持续的经济生产方式,它的出现必然推动人与自然和谐发展的生态伦理观念的普及和发展。低碳经济的概念最早由美国著名学者莱斯特布朗提出来,他在《生态经济革命》一书中谈到,由于温室效应的威胁,人类应使经济从石油为核心转变成为以太阳、氢能源为核心的经济[1]。从本质上来看,低碳经济是通过技术创新、产业转型、新能源开发等多种手段,推动低碳技术的推广使用,促进整个社会经济转向高能效、低能耗和低碳排放模式,大范围减少高碳能源消耗,控制温室气体排放,从而达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。
1.3低碳技术
要走人与自然和谐发展的低碳经济模式,要成为可持续发展的低碳企业,低碳技术的创新和使用显得尤为重要。根据调查研究,许多节能减排技术已经存在,并在许多石油天然气企业的推广和带动下得以使用。
2我国发展低碳经济的背景
低碳经济是在可持续发展理念的基础上提出来的,即通过技术创新、产业转型等形式,尽可能地降低高碳能源的消耗、以缓解温室气体对气候的影响,可以说发展低碳经济是一种将环境与经济放在同等位置上的经济模式,是人类文明进步的体现。
2.1化石能源紧缩
就全球趋势来看,化石能源的经济成本在逐年看涨,从世界能源结构上来看,化石能源的使用成为温室效应形成的主要原因。特别是煤炭的燃烧会产生大量的二氧化硫,但是作为不可再生能源,化石能源已经面临着资源枯竭的危机。因此,就如何高效利用现有的有限能源,并加速开发新能这一方面,人类已经达成共识。
2.2发展我国的经济转型
我国发展高碳经济阶段的起步就比发达国家晚,此时我国的发展正处于高碳经济的阶段,也正是此时我国的能源储量和环境状况也亮起了警示灯,因此,为了经济的可持续发展,只有向低碳经济转型[2]。
2.3温室效应向人类提出的挑战
全球变暖使得气候异常,大量的物种濒临灭绝,严重地影响了生态平衡。如果这种气候持续下去,食物链断裂灭绝的厄运迟早会降临到人类的头上,这是自然对人类的回礼。面对自然的愤怒,人类不得不为自己所做过的一切付出代价,所以发展低碳经济不仅仅为了经济的可持续发展而保护环境,也为了人类社会的可持续发展而保护环境。
3天然气处理厂节能减排的措施分析
当前我国工业化进程正处于高速发展阶段,能源需求与日俱增,而短时期内,新能源还无法完全替代传统化石能源。我国石油能源储备量虽然不大,但是天然气能源的储备量却是相当的丰富,这种形势下石油企业应立足于自身实际,在保持传统竞争优势的同时加快天然气业务的开发,作为清洁型能源,天然气可以充当化石能源与新能源之间的过渡能源,所以走绿色发展之路,石油企业首先要调整能源结构,大力发展天然气业务。
3.1 天然气处理厂节能措施分析
3.1.1采用变频调速措施
1)回注泵变频调速。天然气处理厂回注泵采用变频调速以后,可以根据实际需要的注水流量和压力来控制电机的转速,达到调节回注流量和压力的效果。
2)风机变频调速。天然气处理厂丙烷制冷系统耗电设备包括丙烷压缩机、蒸发式冷凝器风机、蒸发式冷凝器循环水泵、软化水泵。使用的是循环冷却水塔系统,贯穿于丙烷制冷生产装置中,夏季以水为冷却介质配合风冷循环运行,冬季采用一台工频风冷与一台变频风冷组合运行,在交换设备余热保护其正常运转的同时也节约了大量的水资源。
3.1.2压缩机节能措施
天然气处理厂压缩机的耗电量占全厂总耗电量的70 %-80%左右,耗天然气占95%以上。因此,降低压缩机正常生产运行动态下的能耗,就能有效降低天然气处理厂的能耗。
1)丙烷压缩机节能措施。丙烷压缩机是脱油脱水装置制冷的主要设备,其主要能耗为电能。当制冷温度一定时,可以通过降低天然气的携热量、控制脱油脱水装置压差、降低丙烷温度等节能措施降低丙烷压缩机的能耗。
2)天然气压缩机组。天然气压缩机组的主要能耗为天然气和电。转速越快,耗气量就越多;相同转速下,负荷越大,耗气量越多。因此,可利用机组进口压力的变化与压缩机每个缸头余隙的调节来满足低转速、低负荷,而处理气量相等。
3)空气压缩机。空气压缩机本身的耗电量是不随天然气的处理量变化而变化,只受其自身运行模式和运行时间的影响。因此,在一定的运行模式下,一段相等的时间内,加载的次数越少和每次加载持续时间越短,那么耗电量就越小。
3.2 天然气处理厂减排措施分析
3.2.1污水处理系统的改造
含硫天然气净化过程中产生的废水,具有非均匀、不连续、不稳定、日常废水量小、检修污水量大,且有机物浓度高、可生化性差的特点,采用连续活性污泥生化法一次生化的出水不达标,再次循环处理,且能耗高,装置改造后利用UASB+SBR序批间隙工艺技术进行废水处理,水质、水量具有较强的抗冲击负荷能力,适应水质的范围较宽,进水COD高出常规生化法3-4倍,出水水质好且稳定,使检修期问的废水以及厂区特殊废水的处理均能够达到排放标准,有效地降低了净化装置对环境的污染[3]。
3.2.2新建硫磺回收装置
随着气田的开发,原料气气质条件发生变化,原料气H2S含量上升。因此硫磺回收单元中,采用低温克劳斯工艺回收其中的硫磺,然后将废气通过高烟囱排放到大气中去。该工艺可以提高硫回收率,同时也减少二氧化硫的排放,硫磺产量随之上升,并产生了一定的经济效益。
结论
天然气处理厂应该坚持推行清洁生产、积极构建绿色装置的原则,采用大量的技术改造和节能新技术,力争在环境保护、清洁生产、污染控制、节能降耗等方面取得了重大进展,为低碳经济的发展贡献自己的力量。
参考文献
[1] 杜伟.低碳经济与中国石油石化行业的发展[J].国际石油经济,2010(01):32-37.
(二)运用财政杠杆撬动企业技术改造1.专项资金重点扶持。在工业发展资金中设立80万元的节能降耗专项资金,主要用于节能宣传和培训、节能示范项目补贴、节能新技术推广及可再生能源和新能源的开发利用。重点支持陶瓷企业加大环保节能技术研发。2.财政激励引导升级。凡列入省市级重点节能示范项目的,免征其土地设施所涉及的县级行政收费,所形成的电力、天然气节约量,按照节约价值的5%给予一次性奖励;列入国家、省、市节能示范项目的,帮助申请国债资金的补助和支持;对集中建设排污设施的,由县财政给予补助;对重点耗能企业申请银行贷款用于节能降耗项目改造的,由县财政给予3%的项目贷款贴息。米兰诺公司获省2008年第一批技术改造专项资金80万元,水工机械和汇丰陶瓷公司各获省2008年第一批产业技术研究与开发专项资金10万元。3.搬迁关停强制节能。加大清理整顿高耗能高污染企业力度,公布淘汰企业名单及淘汰时限;落实节能环保搬迁补助资金,对列入关停、取缔名单的企业采取“五停”(停水、停电、停运、停贷、停气)等强制性措施,促进污染企业搬迁。规矩水泥环保搬迁已正式获省经委核准,7月30日已正式开工建设,2009年6月底搬迁完毕。
(三)运用税收杠杆助推质量效益升级1.税收能源消耗挂钩制度。针对全县陶瓷行业均是中小企业且税务监控难的实际,由两税、统计等部门深入企业、气、电等能源供应部门调研,广泛收集企业产能、产值、总能源消耗等数据,测算出行业平均气、电、煤等单位能耗产值,结合行业实际分产品大类,将产品单位能耗作为税收的重要参考,促使企业采取措施降低能耗。2.节能项目税收优惠制度。企业从事节能项目所得,自项目取得第一年生产经营收入所属纳税年度起,前三年县级企业所得税全部返还,第四年至第六年企业所得税减半返还;企业购买并使用《节能节水专用设备企业所得税优惠目录》规定的节能设备,该专用设备投资额的10%可以从企业当年的应缴纳税中抵免;当年不足抵免的,可以在以后5个纳税年度结转。3.节能研发税收抵扣制度。企业为研发新技术、新产品、新工艺发生的研究开发费,未形成无形资产计入当年损益的,在按照规定据实扣除的基础上,按照研究开发费用的50%加计扣除;形成无形资产的,按照无形资产成本的150%摊销。
二、三大特点凸显节能减排成效
(一)走出了一条政府多种手段调控能耗的新路子1.节能降耗初见成效。2008年1—6月,全县130家模以上企业,总能耗76万吨标煤,规模以上万元工业增加值能耗5.285吨标煤,较去年同期下降8.08%,节约标煤6.687万吨。2.环境保护力度加大。率先在四川省施行环保信誉考核制度和乐山市在建立乡镇环保办,企业环保信誉考核制度和约见谈话制度不断巩固,网格式环境监察不断扩展,新万兴公司投资566.55万元,治理喷雾干燥塔5座、压制生产线5条和磨边生产线5条,每年可减少粉尘排放911.2吨。2008年1—6月,全县削减二氧化硫1021吨,完成全年任务的184.96%。3.生态环境初步改善。治理水土流失5平方公里,成片造林5000亩,四旁植树35万株,森林覆盖率提高0.6个百分点,全县城区环境质量好于二级天数占总天数的93%。2008年1—6月,全县财政投入140万元,撬动企业和社会各界投入3.5亿元投入节能环保技术改造。
(二)走出了一条企业主体作用充分发挥的新路子1.开展废料循环利用。建辉、新万兴等21家陶瓷企业建成废水处理循环利用设施,抛光线日耗水从2000吨/条减为600吨/条,工业用水重复利用率达71%;全部陶企废水沉淀物压滤干化后再次用作陶瓷生产坯料,减少原料消耗和废物排放;峨佳、峨顶水泥厂每天使用陶瓷废渣200—300吨,年产熟料水泥20—25万吨。2.实施工业窑炉节能。推广陶瓷窑炉一次烧成技术、窑炉内堂涂节能材料及加长燃气喷枪、改造风机和烧嘴脉冲助燃,威尼陶瓷改传统的二次烧成为一次快烧,年节约天然气达150万方以上,节能率达20%;明珠陶瓷改单层为双层燃气生产线,下层煅烧窑炉的热能直接作用于上层干燥窑炉,综合能耗下降20%,产能提高30%。3.实现余热余压利用。重点在陶瓷行业推广窑炉尾气余热复用喷雾塔技术和陶瓷辊道窑余热发电技术,东泰陶瓷厂利用蒸汽发电机余热发电,可满足企业自身50-70%的生产用电,年可发电250万度,度电成本仅为0.05元;米兰诺等企业利用窑炉尾气余热复用喷雾塔,可节省喷雾塔原煤或天然气耗用,尾气利用率达到30%,节能率达13%。4.推进机电系统节能。以电力电子技术传动方式改造机械传动方式,采用交流调速取代直流调速,重点推广高效节能电动机、稀土永磁电动机和软启动装置、无功补偿自动投切装置、计算机自动控制系统等;合理匹配电机系统,消除“大马拉小车”现象。5.推广能量系统优化。重点在陶瓷行业通过系统优化设计、技术改造和改善管理,提高能源系统效率。近两年,新中源、新万兴、米兰诺等企业投入技改资金达7亿多元,科达陶瓷在省内陶企业中首家通过ISO10012:2003测量管理体系认证,西部瓷都陶瓷产区实现煤渣固体垃圾的零排放。
(三)走出了一条切实转变经济发展方式的新路子1.企业竞争力明显增强。3家企业进入了全国建陶行业销售收入30强,2家进入“四川省行业领先中小企业”200强。2.自主创新能力显著改善。组建四川省建筑陶瓷工程技术研究中心,高档红坯陶瓷共性技术研发取得初步成果,研发出“玉晶石”系列产品,利用钒钛矿渣生产有色仿古砖技术得到突破,企业新获专利授权3件,建辉公司被命名为四川省建设创新型培育企业。3.品牌战略实现突破。目前全县已有中国驰名商标1个、四川省著名商标3个、省级名牌2个和16个国家免检产品。新万兴年底将建成中国名牌产品,建辉、米兰诺将获得中国驰名商标。
三、四位一体建立节能长效机制
(一)完善行政问责制进一步明确县乡政府节能减排责任,对本行政辖区内节能减排考核结果实行四挂钩。1.跟政绩挂钩。将节能排污总量指标分值和经济增长的分值实行同等权重。2.跟职务任免挂钩。实行节能减排一票否决,被评为差和较差的不予提拔。3.跟评先评优挂钩。节能减排差的取消评先评优资格。4.跟执行纪律挂钩。对监管失职、渎职、发生重大环境污染事故或造成区域环境质量恶化的给予纪律处分。
(二)完善能效准入制1.制定目录。根据国家、省、市产业政策以及夹江县资源供给、环境容量及产业发展的现状,加快制订夹江县限制和淘汰制造业落后生产能力目录。2.能耗审核。固定资产投资项目的可行性研究报告(项目申请报告)必须包括合理用能的专题论证或节能篇(章);固定资产投资项目的设计和建设,必须遵守合理用能标准和节能设计规范。3.能效标识。严格执行国家能效标识管理办法,加强对强制性能效标识制度产品的监督检查,积极推动节能产品质量认证。
(三)完善激励约束制1.奖励机制。坚持和完善财政专项资金“以奖代补”新机制,对重大节能技术和产品推广应用、城市污水处理设施配套管网建设等关系节能减排成效的关键领域和关键环节,采取财政专项奖励资金与节能减排量挂钩办法,多节能减排,多奖励,并在气、电、运等要素配置及项目申报上给予优先考虑。2.约束机制。加强对企业节能降耗的政策调控,对不认真实施节能管理,能源使用效率低下的企业,在调峰错峰时将首先限制其用电,在生产要素配置、项目申报和享受有关优惠政策方面不予支持,并依照有关法律、法规予以相应处罚。
(四)完善监察督导制1.网络监察。重点抓好县乡两级自动监测联网建设,主要搞好重点节能减排企业、污水处理厂、主要饮用水源地、小集镇和工业集中区五个方面的在线监控设施建设。2.强化执法。建立以企业节能环保自查与执法人员现场监测检查和日常执法监管与专项行动相结合的节能环保监察制度,提高节能环保执法能力和水平。3.挂牌督办。坚持以查促改,对突出的节能减排问题进行挂牌督办,县发改、环保、工业、监察、统计等部门密切配合,限期解决。4.责任追究。全面落实节能减排法律法规,严格节能降耗和环境污染行政责任追究,确保查处整改到位、责任追究到位。5.能耗公示。每周通过电视台、西部瓷都网站等媒体公布一次主城区的空气质量预报,每季度向县“四大家”和县级各部门通报一次全县节能减排状况,每年底对节能减排“责任书”执行情况进行考核。
摘要:夹江县巧用行政、财政和税收三大杠杆,制定了一系列节能减排政策措施,将节能减排目标分解落实到各乡镇和重点企业,加强对重点耗能企业的节能减排跟踪和管理,加大重点河流污染治理,建立GDP能耗公报制度,着力从根本上缓解经济社会发展面临的资源约束矛盾和环境压力,探索出了一条经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路。
【关键词】节能改造;管式加热炉;热效率
1 管式加热炉节能改造及效果
1.1 改造前预热炉运行情况
1.1.1 整体换热面积偏低,不能满足换热要求
预热炉换热面积是决定其运行热效率的基本要素。换热面积小,无法充分换热,大部分热量由烟气带走,导致排烟温度升高,热效率低。原预热炉的对流段和辐射段均是4×Φ76的螺旋盘管,预热炉对流段采用的是光管,水平螺旋排列,这是旧式预热炉普遍采取的形式,天然气和氧气预热炉的换热面积分别为32.2m2与73.1m2,已经达不到设计工况下高效换热的要求。
1.1.2 耐火保温材料落后且易垮塌,局部温度偏高
原预热炉壳体保温材料选用的是浇注料+耐火砖结构,不但材料自身重,而且容易垮塌,造成局部保温效果差,炉壁面局部温度偏高,尤其是天然气预热炉,局部壁面温度最高处已接近230℃。从炉子的安全、经济运行角度考虑,均有必要对其进行改进。
1.1.3 烟气排烟温度高,预热炉热效率低
改造前,由于装置不断扩能,加热炉负荷不断增加,各系列预热炉排烟温度高,一般都在360~470℃,热效率都在65~75%。排烟热损失主要是通过排烟温度和排出的烟气体积来决定的,这主要与过剩空气系数、炉膛负压及换热效率等因素有关。当过剩空气系数在1.2~1.25,排烟温度在360℃~470℃时,排烟损失占到总热量的15%~20%,由此可见这是预热炉热损失大,热效率低的主要原因。而且排烟温度越高,过剩空气带走的热量越多,对热效率的影响越大。
1.1.4 炉外壁表面温度高
Shj36-91《石油化工管式炉设计》规定,在外界气温为27℃和无风条件下,炉外壁温度不大于80℃。改造前,预热炉的壳体温度偏高,平均约为70-100℃,受耐火材料的影响,局部最高温度曾达到230℃,极大的影响了预热炉的安全运行。
1.2 预热炉的节能改造
为了进一步提高预热炉的热效率,满足节能环保的要求,乙炔车间对裂解装置8套预热炉进行了节能改造。
1.2.1 增加换热面积
增加传热面积最简便有效地方式就是增加炉子的对流传热面积,以此来吸收烟气热量,降低排烟温度。因此,为尽量满足现场的要求,在不改变辐射段结构的前提下,经过详细计算,将对流段的螺旋盘管改为“翅片管+遮蔽光管”,水平呈s型,错列分布,改造后,天然气和氧气预热炉的换热面积分别提高到100m2与200m2以上。
1.2.2 炉管采用“翅片管+遮蔽光管”
预热炉炉管采用扩大表面管来代替光管。扩大表面管主要包括钉头管与翅片管。一般地,钉头管的表面积是光管的2~3倍,翅片管表面积是光管的8~11倍。同时,通过扩大表面管可以改变烟气在管壁面上的流动状态,增加烟气的湍流程度,提高传热系数,增强换热效果,进一步提高换热效率。扩大表面管表面很容易产生应力集中,如果温度偏高,则很容易造成管子拉裂的现象,因此在辐射段和对流段的底部继续沿用光管。在本次改造中对流段采用“翅片管+遮蔽光管”来强化传热就是这个原因。另外,用扩大表面管代替光管后,在增加烟气湍动流动、降低排烟温度的同时,也会增大炉内烟气的压力降,使得烟囱的抽力减少,因此本次改造中相应提高烟囱的高度。
1.2.3 更换炉内衬保温材料
管式加热炉外壁主要以辐射和对流方式向大气散热,炉壁散热损失越大,热效率越低。本次改造中,在辐射室侧壁和顶部采用高铝纤维模块保温耐火材料,该材料具有重量轻、导热性能低、易安装、纤维模块弹性好不易裂缝等特点。使用该材料后,即可有效降低炉体重量,也可减小炉壁面的散热损失。
1.2.4 采用高效节能低NOx燃烧器
本次改造采用的高效低氮氧化物气体燃烧器,采用烟气再循环技术将温度已降低的烟气再循环与燃烧空气混合,通过降低氧浓度和火焰温度来降低NOx的生成。既保证了较低的过剩空气系数,降低了排烟温度,提高了热效率,又能降低燃烧过程中氮氧化物的排放,减少对环境的污染。
1.3 改造效果
改造后,氧气预热炉、天然气预热炉的壁面温度均降低到80℃以下,氧气预热炉、天然气预热炉的排烟温度均降低到160℃以下,排烟散热损失可以降低15%左右。
2 经济效益
在负荷基本相同的情况下,改造后天然气预热炉的燃料气消耗平均节约量约为43.875Nm3/h,氧气预热炉的燃料气消耗节约量约为 14.95Nm3/h,故一个系列的燃料天然气节约量为58.8Nm3/h,这样整个装置一天就减少了约22吨CO2的排放。按一个系列节约58.8Nm3/h天然气计算,一个系列每小时节约71.4kg标煤,整个装置8个系列16台预热炉每年节约约5000吨标煤。
3 结束语
经过以上一系列的措施,解决了影响加热炉热效率的两个主要问题――预热炉排烟温度过高与换热面积低,节约了燃料天然气的消耗,降低了装置的运行能耗,经济效果明显。同时,管式加热炉还有很多可改造的空间,今后我们争取在以下几个方面取得进展:(1)增设加热炉智能操作系统,对燃料燃烧状况、烟道挡板的开度、排烟温度、炉膛温度等重要参数进行集中管理,优化操作,最大限度的提高预热炉热效率。(2)烟气的余热回收。可回收对流段出口烟气的热量,用来加热工艺介质、蒸汽或预热炉用燃烧空气,降低烟气的排烟温度。(3)采用新型加热炉全密封技术。采用高铝纤维模块虽然在材料性能方面得到改善,但在炉体拐角、开孔等处易产生分层、破损及脱落,可考虑在这些地方采用新的全密封技术,进一步控制加热炉的泄漏和散热。(4)应用高温辐射涂料增强换热效果。辐射段的传热量占总传热量70%,高温辐射涂料的辐射系数大,涂抹后会增加热源对炉壁的辐射传热量,达到强化传热的目的。
【参考文献】
[1]吕运容,陈文红.提高预热炉热效率的有效途径[J].中国设备工程,2008(7).
[论文关键词]:建筑电气;节能;TT系统;控制系统
随着我国经济的飞速发展,能源问题被提到越来越重要的地位。建筑的供配电系统的节能降耗问题与新能源的开发则更显得重要。我国大约有建筑面积五百多亿平方米, 能源消耗比世界平均水平高出1-2倍, 而电气建筑部分的能源消耗更是明显,因此,降低建筑电气节的能源消耗是大势所趋。而新能源的发展可以解决能源危机、通货膨胀、环境问题等许多社会问题,帮助构建社会主义和谐社会。新能源的快速发展中,与其配套的各项管理与技术内容不可或缺。
一、建筑设计常见的问题
1. TT系统配电线路接地故障保护问题
众所周知,室外照明灯具安装在室外, 需要承受种种因素的影响, 如风吹、日晒、雨淋等, 很容易使灯具受机械损伤和绝缘下降而导致事故发生, 它暴露于公共场所, 又无等电位联结, 增大了电击死亡的危险性。当采用一系统供电时, 由于所有灯具的金属外壳都是通过线互相连通的,当某个灯具发生接地故障时, 其故障电压沿线传至其它灯具上, 在户外无等电位联结而导致电击危险。故室外照明常采用竹接地系统, 为户外灯具专门设置接地极, 引出单独的线接灯具的金属外壳, 以避免由线引来别处的故障电压。许多设计者在设计时往往不进行灵敏度校验, 低压断路器在线路发生接地故障时拒绝动作时有发生, 为了提高低压断路器的灵敏度系数, 所以室外照明线路在采用TT配电系统的基础上, 尚应为电源线路装设漏电保护器作接地故障保护。
2. 负荷计算问题
JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》,(以下简称《民规》)3.4.2.3条规定用电设备台数较少, 各台设备容量相差悬殊时, 宜采用二项式法进行负荷计算, 一般用于支干线和配电屏箱的负荷计算。
3. 用电设备接地问题
《民规》14.1.3条:用电设备的接地一般可区分为保护性接地和功能性接地。保护性接地又可分为接地和接零两种型式。许多设计者在作功能性接地设计时, 往往忽略接地线截面问题。例如成列配电柜PE母排接地线截面不应小于其PE母排截面。
4. 漏电开关极数选择问题
漏电开关极数选定应遵循下列原则:第一、单相220V电源供电的电气设备应选用二极二线式或单极二线式漏电保护器;第二、三相三线式380V电源供电的电气设备, 应选用三极式漏电保护器;第三、三相四线式380V电源供电的电气设备, 或单相设备与三相设备共用的电路, 应选用三极四线式、四级四线式漏电保护器。
二、电气节能的方法
1. 充分利用天然光源
照明节能工程中的一个较为主要的内容是如何充分利用天然光源。随着人们对能源和环境保护的日益关注,建筑物中如何充分利用天然光源来节约照明用电已引起广泛重视。天然光源是取之不尽、用之不竭的能源。在照明节能的实施工程中,应当充分加以利用,制定建筑物的采光标准,确定采光方式,将采光和照明有机地结合起来。白天尽可能地利用天然光源,使建筑物内获得稳定的光照条件。同时,室内引入阳光,既能大大节约照明能耗,亦有助于提高室内温度,对于降低建筑能耗也具有重要的现实意义。目前应用的方法主要有:(1) 导光管法。(2) 采光搁板。(3) 反射高窗。(4) 棱镜窗。
2. 高效的照明控制系统设计
照明控制是照明设计中一个重要的内容,是照明设计基础理论的一部分,与灯具、光源一样是照明节能实施中不可缺少的。主要体现在以下两个方面:(1) 能营造良好的光环境。通过控制光环境来划分空间,同一空间中可创造出不同的环境氛围,体现了照明环境的舒适性。(2) 可节能。使用者需要时才开启照明,尽可能减少不必要的开灯时间、数量和过高的照度,以有利于照明的节能。 3. 科学合理地利用太阳能照明技术与产品
其一、太阳能是无处不有、取之不尽、用之不竭的清洁能源。太阳能照明技术的开发利用,可节省资源,减少废气排放,减少对地球资源的使用和破坏,保护地球环境。科学合理地利用太阳能照明在节能、环保方面具有重大的意义。 其二、 太阳能照明技术通常利用太阳能光伏发电系统,将入射的太阳辐射能直接转换为电能,提供给照明负荷。
4. 建筑电气设备的节能
(1) 空调系统。其主要内容包括: ①冷冻水与冷却水系统的优化控制; ②冰蓄冷系统的优化控制,现行的冰蓄冷控制技术还很不成熟,冰蓄冷控制策略仍需作深入研究,尤其是在蓄冰装置优先方式下的融冰策略的研究,对于提高冰蓄冷系统的能源利用效率,促进冰蓄冷技术的商业化应用具有决定性的意义; ③热交换系统温差与流量的优化控制; ④变风量系统等控制技术。(2) 给排水系统的优化控制。(3) 电动机。包括电动机的正确选型、调速方法、基于负载检测的台数控制。(4) 电梯。包括电梯的合理选型(如速度、载重量、调速方式等) 、停层计划及群控策略。(5) 电动门窗。包括门窗的节能控制、遮阳系统的自动控制等。
5. 能源的综合利用
(1) 太阳能光伏电源系统。《措施》规定了太阳能光伏电源系统的适用环境、系统设计方法、电池技术要求、逆变器的技术指标、控制系统技术要求等技术原则。(2) 冰蓄冷系统。提出了冰蓄冷系统的常用控制策略及系统配置。
另外,一些其他节能方法还可以利用:(1)、减少变压器的功率损耗,合理选择变压器的负载率。(2)、减少线路能量损耗。在一个工程中,线路纵横交错,使用的导线及电缆不计其数, 所以在线路上消耗的有功功率相当大, 必须减少线路能耗。(3)、提高系统的功率因数。一是变压器无功功率损耗很多, 应考虑在一次侧装设静电电容器进行无功补偿;二是目前的建筑设计绝大部分采用二次集中补偿。
三、结语
我国加入WTO 后,我国在建筑电气节能设计领域中面临着新的挑战,因为国外的设计公司在设计过程中十分重视环保和节能,如果我们在设计过程中不重视节能,就有可能被淘汰出局。而节电节能工作牵涉的面又十分广泛,从发电厂开始到线路末端的用户都应该高效地使用电能以减少损失。对于设计者而言,就是要合理的选用设备(变压器,电动机,电缆,照明光源等),合理确定供电电压等级以及采用新材料,新技术等。建筑电气节能设计潜力很大, 应精心考虑设计方案, 选择高效节能设备, 应用先进的设计技术, 按照节能标准合理设计。
参考文献
[1] 陈众励, 赵济安, 等. 建筑电气节能技术综述[J]. 楼宇自动化,2007.4.
一、核心零部件及特点
现代电控天然气发动机控制系统的核心零部件主要有发动机控制单元(ECM、ECU)、点火控制单元(1CM)、燃气切断阀、燃气减压器、换热器和燃气节温器、燃料计量阀(FMV Fuel Metering Valve)、电控节气门、废气旁通控制阀(WGP Control Valve)等。其应用新技术特点主要有以下几点:
1.采用高精度闭环(Closed-Loop)控制系统;
2.应用宽域氧传感器(UEGO);
3.稀薄燃烧技术(Lean-Burn Control Strategy);
4.先进的全电子线控技术;
5.精确燃油控制;
6.OBD系统;
7.高能感应点火系统;
8.先进电控增压技术;
9.节能减排技术;
10.先进的保护机制。
二、各子系统的功能和工作原理
伍德沃德电控天然气发动机控制系统的简要构成如图1所示。
1.气流控制系统
气流控制系统包括以下四个主要部分:Flo Tech电控节气门、废气旁通控制阀、涡轮增压器再循环阀(某些机型)和踏板开关等。
电控节气门是发动机最重要的气流控制装置,ECM会不断测量节气门位置传感器的反馈信号,通过PWM信号来控制节气门,占空比通常在10%到90%之间。占空比超过95%时节气门被设定为自动关闭(避免控制电流过小造成节气门失控全开)。
气流控制系统的另一个重要部件是废气旁通控制阀,其控制着涡轮增压器废气旁通控制膜片上的压力。
涡轮增压器再循环阀,只有部分发动机装配。当增压压力和进气歧管压力有太大的压差时,这个阀会打开,来减小增压器两端的压力差。
OH-1控制系统是一个全权限电控系统,各种信号输入ECM后,ECM会控制电控节气门和废气旁通控制阀。主要的控制信号来自油门踏板回路,其次是互锁等限制发动机功率的信号。
油门踏板的参数,直接影响发动机动力性和整车驾驶性能。电控油门踏板至少需要包括一个电位器和一个怠速确认开关(JVS)。有时。油门踏板内会包括两个电位器。康明斯和伍德沃德对于IVS的用法不同,前者采用了两个IVS开关,一个常开,一个常闭,后者只用了一个常开开关。
2.气流计量系统
控制系统根据传感器信号计算空气流量,进而确定需要供给发动机的燃料量。气体速度和密度是ECM估算的主要根据,通过进气歧管压力(MAP)和进气歧管温度(MAT)传感器,及发动机转速,ECM能够估算进入发动机的空气量。ECM同时能够通过节气门前和涡轮增压器前压力传感器,估算天然气抵偿的空气体积,以及冷却液温度带来的影响。
3.发动机速度和正时管理
OH-1电控系统将发动机转速信号用于许多控制领域,包括空气流量管理、燃料流量管理、点火控制以及速度控制。该信号关系重大,ECM也需要准确的知道发动机凸轮轴转角位置(如控制每缸点火时刻)。OH-1系统因此至少需要装配一个凸轮轴位置传感器。一些系统同时安装曲轴位置传感器作为备份。
4.燃料供给系统
燃料供给系统从高压燃气切断阀开始,到燃气计量阀结束。系统组件包括高压燃气切断阀、压力调节器、天然气罐压力传感器、燃料换热器、燃料/冷却液节温器和燃料计量阀。除燃料计量阀安装在发动机上,其他部件都在大梁或车架上安装。
高压切断阀是一个先导阀,在主阀开启前可以保证阀的下游压力与上游压力接近。燃料压力调节器主要用来降低气瓶压力。为保护低压管路和零部件,减压阀中还安装有过流保护装置(PRD)。燃料换热器用于加热燃气。防止低压切断阀、燃料喷嘴冻坏和燃气中的水分结冰冻住喷嘴。节温器根据气体的温度,调节流过换热器的冷却液的量,来控制气体温度。节温器控制气体温度达到喷嘴的技术要求。同时控制燃气密度最大限度地满足燃料计量阀的控制要求。燃气在换热器内是没有流向要求的,但是冷却液有流向要求,需要在安装和更换节温器时,注意冷却液的流向标识。
5.燃气量调节
燃气系统一般装配燃料喷嘴和计量阀,燃料进入相连的燃料切断阀,再经过温度和压力传感器,最后通过喷嘴喷出。可以有单点喷射和多点喷射两种结构。
6.空燃比测量子系统
精确的测量发动机空燃比对准确控制发动机有重要意义。该系统主要由以下部件组成:宽域氧传感器、排气背压传感器或者大气压力传感器,某些应用中还采用了湿度传感器。
氧传感器非常重要,OH1.2电控系统对氧传感器故障设置的自检代码也多。这些检查能够覆盖传感器和接线失效的所有状况。湿度在空燃比测量中也有很大作用。低湿度时,燃气更“浓”,而高湿度时,燃气更“稀”;需要发动机达到更高的排放要求时,湿度传感器能提供有效的帮助。
7.发动机速度控制
基本的电控系统速度控制称为最大/最小速度控制。OH-1系统的ECM控制了最小转速(发动机怠速转速)和最大(额定转速)。当发动机转速低于设定的怠速转速时,ECM会参与怠速转速控制。提高转速;当发动机转速高于额定转速时,ECM会限定最大转速。在最大和最小转速之间,则速度受油门踏板控制。怠速转速控制是一个简单的比例积分控制模式。所需的怠速转速可以通过怠速开关、启动时间以及冷却液温度来确定。
8.点火控制系统
OH-1控制系统采用了一个全晶体管控制电子感应点火系统。点火控制系统包括ECM、ICU、点火线圈以及火花塞。
OH1的ICU通常安装在发动机温度较低的一侧。通过特殊的线束将ICU的电能供给高压线圈。每个火花塞对应一个高压线圈,线圈输出端通过一个小小的“电靴”直接与火花塞相连,避免了高压线引起的各种故障。线圈的初级电流能够达到6.5A,充能过程时给线圈充电,而充能过程结束时产生火花。从开始通电到产生火花的时间称为激励时间,对点火时刻有重要影响。发动机ECM会根据凸轮轴信号确定曲轴转角来决定点火时刻。
使用电控天然气发动机,需要对燃气品质、发动机标定、发动机温度、各系统工况等都足够重视,在发动机的
使用过程中,需要注意系统的清洁、保养,根据使用地环境,确定保养维护计划,并充分利用发动机的故障诊断功能,及时修复故障。
三、其它电控天然气发动机控制系统的特点
美国Econtrol公司和康明斯燃气发动机的控制系统,与伍德沃德天然气发动机控制系统相比,也采用了稀薄燃烧、高能点火、电控涡轮增压器废气旁通控制等技术。但Econtrol与康明斯发动机也有自身的特点。
1.Econtrol系统的特点
(1)Econtrol系统的废气旁通控制阀采用整车气源,压力为3bar(1bar=102Pa)左右,为防止涡轮增压器喘振损坏,需要安装两个“防喘振阀”。
(2)发动机位置传感器,安装在原柴油机的喷油泵正时齿轮位置,未安装凸轮轴或者曲轴位置传感器。因为所有转速和位置信号都通过该传感器获取,所以该传感器非常重要。
(3)Econtrol系统的燃料供给系统采用-一级高压减压阀加电控调压器的结构,电控调压器的燃气出口压力为2~3bar,同时该系统未单独设置节温器和燃气换热器,高压减压器上接有冷却液管路,起加热燃气的作用。
(4)该系统采用电控调压器与混合器相连,通过混合器完成混合汽生成,因混合器是纯机械部件,因此不会有燃气喷嘴堵塞等故障。
(5)Econtrol系统没有独立的ICM。点火驱动模块也包含在了发动机ECU中,ECU直接控制点火线圈的回路,对点火线圈有更高的要求。
(6)Econtrol系统的减压阀、混合器等部件中都有膜片零件,有一定的使用寿命,需要定期检查和更换。
2.康明斯电控天然气发动机系统的特点
康明斯电控天然气发动机在很多系统上采用了伍德沃德系统的部件,如电控节气门等。其独有特点如下:
(1)与康明斯诊断系统保持兼容。Insite服务软件在电控天然气发动机上能够有效运行。
(2)康明斯燃气发动机的某些机型采用了拉索控制的机械节气门满足低端市场需要。
(3)康明斯燃气发动机燃料供应采用高压减压阀和低压减压阀两级减压结构,高压减压阀由客户匹配,低压减压阀可根据燃料的不同,为天然气、液化石油气等选配不同类型的阀芯。燃气量的控制由控制阀决定,位于混合器之前,二级减压阀之后。增压压力同样通过电控废气旁通控制阀控制,同时安装了背压传感器、环境压力、温度传感器等。
Chen Zhen;Dai Dapeng;Zhu Xiaojuan;Chen Nian
(Jiangxi Environment Engineering Vocational College School of Industry and Design,Ganzhou 341000,China)
摘要: 本文对比分析了我国染整行业能源消耗现状与能源结构,在此基础上,以占能耗较大比重的蒸汽的损失为重点,从供热系统、热输送系统、用热系统、热回收系统等几个方面的能源损失论述了我国染整行业能源损失的概况。
Abstract: Compared the situation of energy consumption in the Dyeing and Finishing industry in our nation to those of the United States and Canada in this article. Based on the analysis on the structure of energy in the Dyeing and Finishing industry, it described the channel and shape of the energy waste, including the system of heating supply, the system of heating transport, the system of heating use, the system of heating recycle.
关键词: 染整行业 能源损失 概况
Key words: the Dyeing and Finishing Industry;energy waste;profile
中图分类号:TK0 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)29-0036-02
0引言
染整是指对纺织材料(纤维、纱线和织物)进行以化学处理为主的工艺过程,其大多数工序是化学加工过程,纺织材料经化学加工后要反复水洗并加以烘干,热能和水的消耗量都非常大。我国的染整行业更是能耗大户。据不完全统计,染整行业每年要用水16亿~20亿吨[1],年综合消耗近2500万吨的标准煤,占到整个纺织产品链能耗的30%左右[2]。这大量的能源除用于产品工艺加工过程外,还有很大一部分通过各种途径被浪费掉了。
1我国染整行业能耗现状
我国染整行业单位产品能耗大、水耗也大。图1、图2分别为我国2007年棉印染单位产品平均取水量和综合能耗与美国、加拿大1990年代水平的比较。从图中可看出,我国印染加工过程单位产品的能耗和水耗与发达国家1990年代相比,仍有较大差距。
据估算,一个染整大厂年用水量为400~500万吨,年综合能源消耗可达5万吨以上标煤(7万吨原煤),与国外先进企业相比,差距很大,有的甚至相差3~4倍[3]。即使与我国台湾地区相比也存在一定的差距。以机织物、针织物和筒纱为例,取2008年江浙15家典型印染厂的数据,对比国内地区和台湾地区染整加工过程中的能耗如图3、图4。为了方便比较,将电和蒸汽都折算成标煤。(经计算,1吨新鲜水=0.243kg标煤;1度电=0.123kg标煤;1吨蒸汽=120kg标煤。)
2我国染整行业的能耗结构
在能源的消耗中有直接能耗(包括一次能源如煤、油、天然气、新能源等和二次能源如电、蒸汽、煤气、热水、汽油余热等)和间接能耗(包括原材料、流动资金、设备厂房和固定资金等)。我们这里研究分析的主要是指直接能耗。在染整企业的能耗中,主要有水、热能、电能三种,其中热能又是以蒸汽的形式存在,并且占整个能耗的绝大部分。根据有关资料,某印染厂三种能耗的占比如图5所示[4](都折合成标煤进行计算)。
3染整行业能源损失概况
由于我国长期以来,对能源管理重要性的认识不足,对能源管理体系及能源管理网的建立不够重视,同时因为技术设备和生产加工工艺的相对落后,造成我国染整行业在能源上的损失非常严重。其中蒸汽占染整行业总能耗的比重较大,达到80%以上,主要用于烘燥(占30%~40%)、洗涤(25%~35%)、蒸煮(10%~15%)、高温热处理(8%~12%)、其他(5%~10%)[5],因而能源的损失也主要以蒸汽来进行分析。我国染整行业的能源损失主要在以下几个方面。
3.1 供热系统方面的能源损失现在,大多数企业使用的蒸汽,是从电厂采供的蒸汽,这种蒸汽相对于锅炉制造的蒸汽来说,不仅节能,而且还减少污染,是蒸汽能源的首选,但是现在还有少数的企业在选择使用自己的锅炉生产蒸汽,就它的缺点,我们来具体谈一下:
①由于供热与用热之间负荷压力不匹配而造成的损失达5%~10%;
②全厂的冷凝水未能回用到锅炉上而造成的能源损失达8%~12%;
③在锅炉上未能掌握好低氧燃烧,风机转速及空气预热器、省煤器、排污膨胀器的失效而损失的能源达10%~25%。
3.2 热输送系统方面的能源损失在二次能源中的蒸汽、热风、热水的“跑冒滴漏”和散热的损失,其有形和无形的损失是十分惊人的。
①一只直径2mm的小孔,一年泄漏的蒸汽(表压为5kg/cm2的饱和蒸汽)折合成标准煤高达10.34吨;
②一只法兰每小时泄漏低压饱和蒸汽1kg,一年就要损失约5吨蒸汽;
③一只疏水阀因失灵而泄漏的蒸汽一年就要损失标煤达9吨,目前染整厂的泄漏率一般都在10‰以上,有的甚至高达20‰~30‰,达到国家规定泄漏率2‰以下的企业不多见,按目前的泄漏率,一年就要损失标煤几百吨;
④蒸汽管道如不保温,则其散热损失也是巨大的,如1米长直径200mm未保温的管子(管内蒸汽温度为200℃)一年的热损失折合标煤达2.88吨,1米长直径51mm未保温的管子一年的热损失折合标煤达0.3吨;
⑤一只较为正常的疏水阀其漏汽损失与回水闪蒸损失大约为蒸汽用量的15%左右。
3.3 用热(用汽)系统方面的能源损失在染整加工中烘燥、水洗、湿热、干热处理的能耗要占全厂总能耗的70%以上,其能量损耗主要是排液、排汽的热损失和管道设备的散热损失。
①一台烘燥机(烘纯棉布)的热量消耗,其织物加工的有效热为60.57%,其外壁散热损失为23.26%,泄漏热损失3.64%,回汽水热损失为11.07%,其他损失1.28%。
②一台平洗机布和水的加工有效热为55.13%,开口蒸发热损失为14%左右,壁面散热占1.37%,布面散热为10%左右,废热水溢出占13.6%,其他损失5%左右。据测算一格80℃的平洗槽,一年散发的热量折合标煤高达9吨左右。依此推算一台8格平洗机,每年损失的能源折合标煤高达60吨~70吨。一台平洗机排放掉的热水造成的热量损失也是巨大的,据测算一台六格平洗机每小时排放掉85℃的热水达9吨左右,每年就要损失5万多吨热水,折合标煤高达150多吨。
③一台蒸化机在蒸化过程中其有效热仅占20%左右,而热损失竞高达80%左右,其主要热损失在排汽方面,其中排汽热损失占61.27%,进出布口散热损失占12.82%,外壁散热损失占2%左右,泄漏热损失占3%左右,其他占1%左右。
④一台热定形机,织物加工定形时其有效热为28.25%(根据热平衡测试资料),散热损失达71.75%,其中排汽损失热占60%左右,设备及壁面散热占10%左右,其他占2%左右。
3.4 热回收系统方面的能源损失目前很多企业对蒸汽冷凝后的回汽水和烧碱回收设备的冷凝水都未能回用,造成大量热能和水的损失。
①据有关资料介绍,一个拥有20台烘机、4台热风拉幅机、一台短环热风烘机的中型染整厂,每小时就有(80~100℃)6吨回汽水损失掉,如折合标煤则每小时为86kg,每年就要损失标煤370吨,水4万多吨。
②一套每小时蒸发水量5吨、碱浓250克/升的三效蒸发设备,每小时用汽量2吨左右,水汽比为2.38,排出的冷凝水,一效为2t/h(86℃),二效为1.46t/h(75℃),三效为1.79t/h(52℃),加上抽真空水1.79t/h(60℃),这几部分的余热水加起来,折合标煤就有53.64kg/h,一年就要损失标煤345吨。
③平洗机的余热余水很多单位也未有效回用,经测算,每小时要损失80℃以上的余热余水,折合标煤为21.35kg/h。
④为改善水质,一般在锅炉内都加装了连续排污器,但排污水的热量却大量损失,排污水流量是锅炉蒸发量的5%~10%,当锅炉压力达39.3pa时,排污水的温度就达150℃,如此高温度的废水,排放掉是极大的损失。
3.5 其他方面的能源损失
①电器方面的损失,主要是不能满负荷工作,甚至空负荷运转,灯具老化,点长明灯等。
②用水泄露,在工厂里经常出现一些“长流水”的状况,同时,设备的老化和简陋也常出现水龙头泄露、地下管道泄露等状况,据统计,滴流水一小时损失3.2斤的水,线性流水一小时损失34斤的水,大量流水一小时就导致浪费1340斤的水,这就更不用说地下管道漏水的情况有多严重了。
③有些企业的安全检测工作没有做到位,例如烘燥机未安装测湿仪,这样做的后果是使织物的温度过高,导致蒸汽的浪费。
3.6 能源利用不充分造成的能源损失
①由于科技投入不够,有些企业甚至都不知道当今热能源行业的先进技术是什么,更不知道不知道自己企业的能源结构和能源损失在哪里,怎样改善。这就导致了在染整行业中仍有很多企业未开展热平衡工作,这是种最大的损失。
②由于生产过程中的设备维护工作没有做到位,导致设备经常出现运转不正常的现象,再加上维修不及时,经常出现机器停工的现象,大大降低了生产效率,设备由冷状态到热状态的加热能耗给电能造成了极大的浪费,同时设备由静止状态到正常运转状态的启动也无疑加大了机器的磨损,降低了使用寿命,从而影响产品的质量。
③对水的重复利用率很低,仅有5%~8%,离先进国家30%的利用率相去甚远,在用水的管理工作上还十分薄弱。
4总结
我国染整行业是个能耗大户,单位产品的能耗大、水耗也大。能源主要是以水、电、蒸汽等三种形式存在,其中蒸汽又占能耗的主要比重。在染整加工过程中,大部分的能量被用于各个工艺过程,然而还有大量的能量被浪费掉了,包括供热系统的能量损失、热输送系统的能量损失、用热系统的能量损失、热回收系统的能量损失,以及管理不善造成的能量损失等。染整企业应在加强能源管理的前提下,通过采用优化工艺、高效助剂和新颖工艺设备,工艺过程应用回收技术,工艺变量在线监控等措施降低能源损失。
参考文献:
[1]染整行业清洁生产技术与应用.第一纺织网,2008年7月10日.
[2]当前纺织行业节能减排技术现状.中华纺织网,2008年5月16日.
[3]陈立秋.染整工艺的水电气节省案例解析(一).印染,2005,NO.16.
[4]徐谷仓,染整行业的节能综述(上).染整技术,1996,3.
[5]徐谷仓,加强能源管理 大力抓好节能降耗工作.07立信节能环保年会,2007.
[6]王建庆,李桂生,李戎.节能减排与我国印染行业的技术进步.染整技术,Vol.30 NO.6 June 2008.
[7]陈立秋.染整工艺的水电气节省案例解析(一).印染,2005,NO.17.
[8]徐谷仓.再论染整业实施清洁生产的必要性和迫切性.染整技术,Vol.27 NO.1 Jan 2005.
[9]徐谷仓.论当前染整企业节能的迫切性.江苏纺织,2005,3:4-11.
[10]徐谷仓.染整企业如何实施清洁生产.第四届全国清洁生产节能降耗新技术交流会论文集37页.
[11]傅建国,陈进.小议印染业的节能降耗及减排.染整技术,Vol.30 NO.4 Apr 2008.
关键字:钼冶炼;低浓度SO2烟气;制酸
一、前言
钼冶炼行业中SO2污染主要来自于钼精矿焙烧烟气中,焙烧烟气产生量大,SO2浓度低,SO2浓度一般占烟气的1.5~2.5%之间。在我国高浓度SO2(浓度大于4%)烟气一般用常规法制取硫酸,其技术成熟,硫回收率高,尾气能够稳定达标排放;但低浓度SO2烟气由于受水平衡和热平衡影响,采用常规法制酸技术难度较大。如何治理钼冶炼生产过程中产生的低浓度SO2废气排放、减少钼冶炼生产过程中SO2排放总量、减轻钼冶炼生产过程中对环境空气的污染影响,一直是我国环保工作者和科研单位研究的对象。
二、钼冶炼行业多膛炉焙烧生产工艺简介
选矿厂运来的钼精矿送入精矿料仓混合,每个料仓上设集气装置以保持仓内负压,收集后的烟气采用袋式除尘器收尘,粉尘经收尘后再返回料仓。给料系统来的物料经过螺旋给料机,将物料加入到多膛炉的顶层加料口进入炉内进行氧化焙烧,经过多层的多膛炉焙烧(根据需要调整加料速度把精矿加到第一层炉床的外缘,借助固定在耙臂上的带有角度的耙齿拨料搅拌,炉料从炉床的外缘向炉子的中心运动,最后从炉子中心轴附近的落料孔,落到炉子第二层炉床的外缘区域。由于耙子的搅拌拨料,炉料向炉床外缘运动,经落料孔落到第三层炉床的外缘区域,这样炉料通过所有的炉床,焙烧合格的氧化钼经最后一层炉床落入下面的储料槽中)。多膛炉使用的天然气或人工煤气经地下管道及配置在炉子四周的喷嘴引入炉内,废气经总管排出;多膛炉各层温度可通过减送炉内的燃气量,增减抽力,开闭各层炉门及各层废气管道的阀门来调节;炉内分为:原料干燥区域(850℃左右)、脱硫区域(680℃左右)、固化区域(600℃左右);炉内保持负压状态。
钼精矿氧化焙烧主要反应化学反应方程式为:
生产出来的氧化钼经过破碎机破碎至2mm,再通过带夹套的冷却螺旋使焙烧料由511℃冷却至90℃,最后经过筛分,筛上物为粗颗粒二氧化钼返回到破碎工段进一步破碎筛分,筛下物通过螺旋输送机送至三氧化钼日料仓贮存,经分析后合格产品进入料仓贮存。烟气通过集气管,间接冷却器,除尘器除尘后脱硫排放或制酸,除尘器收集的粉尘返回作为多膛炉的炉料使用。多膛炉焙烧生产工艺及产污环节见图1。
三、钼冶炼行业SO2烟气治理现状
近年来,我国在低浓度SO2烟气治理方面做了大量的工作,正在从末端治理向综合回收利用过渡,并取得了一定的效果。目前在钼冶炼行业中低浓度SO2烟气治理措施主要有石膏法、两转两吸法制酸和一转一吸法制酸等。
(一)石膏法
石膏法是烟气末端治理措施,主要工艺是以石灰或石灰石作为吸附剂,与烟气中SO2反应生产亚硫酸钙,再氧化后生成硫酸钙。该方法的优点是治理成本低,原材料来源广泛。缺点是烟气中SO2浓度波动较大时,吸附剂石灰或石灰石用量难以控制,直接影响吸附效果,同时产生的废渣堆放,容易造成二次污染。
(二)两转两吸法制酸法
两转两吸制酸工艺主要对含SO2烟气先收尘降温除湿净化后经装有催化剂的转化塔后,SO2转化为SO3,转化工序采用两次转化;转化后烟气采用稀硫酸进行吸收,烟气中的SO3转化成硫酸,尾气达标排放。该工艺在实际运行过程中,因钼冶炼烟气中SO2波动较大,当烟气中SO2浓度低于3.5%时,其制酸工艺不能保证稳定运行,外排烟气中SO2浓度超标。其工艺流程图见图2。
图2 两转两吸制酸工艺流程图
(三)一转一吸制酸法
一转一吸制酸工艺原理基本同两转两吸,主要区别在转化工段和吸收工段为一次,与两转两吸制酸工艺相比,该工艺转化率低,后续尾气需要增装脱硫净化装置才能保证达标排放,但投资较少,设备相对能耗较低。
四、湿法制酸新工艺介绍
20世纪80年代中期,丹麦托普索公司成功开发出了湿法制酸(WSA)工艺,WSA全世界范围内应用装置有70个,在我国的装置有21个。
(一)主要技术原理
焙烧烟气经降温除尘后进入湿法制酸转化工序,在转化工序焙烧烟气中低浓度的SO2被催化转化成SO3,离开转化工序的烟气进入冷凝器中,SO3与工艺气中水结合,并被冷凝成浓硫酸,其化学原理反应式表示如下:
2SO2+O2= 2SO3
SO3+ H2O = H2SO4
(二)湿法制酸工艺介绍
湿气制酸工艺流程包括湿气净化工段、转化工段、冷凝贮酸工段三个工段。
经间接冷却、旋风及电收尘后净化的烟气采用绝热急冷塔填料洗涤塔(稀酸溶液喷淋)湿式静电除尘器的净化工艺进一步降低烟气中杂质含量;由湿式静电除尘器来的含SO2和饱和水蒸气的烟气,通过气体预热器后温度升至400℃以上进入SO2转化器,此时在催化剂的作用下,SO2转化成SO3;离开SO2转化器的烟气通过冷却器降温后进入冷凝器;此时烟气中的硫绝大部分主要以SO3和硫酸气体形式存在,烟气自下而上在管内流动,被管外的冷空气逆流冷却。SO3在冷凝器中与工艺气中水结合,并被冷凝成浓硫酸。硫酸在管壁上冷凝向下流动,经板式酸冷却器冷却到30~40℃后由泵送入储槽。湿法制酸工艺流程见图3。
图3 湿法制酸系统工艺流程图
(三)技术特点
①烟气中的硫回收率可达99%以上,制酸尾气可达标排放。
②可用于处理废气中SO2含量大于1%的烟气,适应烟气中SO2含量波动较大废气。
③整个湿法制酸工艺采用烟气中所含水份进行制酸。
④操作成本极低,原料波动时操作影响很小,操作很简单。
⑤在整个装置中热、水合热及硫酸的部分冷凝热在系统内部全部被利用,具有很高的热利用率,可副产蒸汽。
(四)技术的先进性
①该技术的出发点是变废为宝,符合我国节能减排、清洁生产和循环经济的要求;
②采用间接冷器的废热作为气体预热器的热源使用,使烟气温度始终保持在露点以上,防止鼓风机及后续设备的腐蚀;
③采用融盐混合物作为热传递介质,使整个制酸系统温度达到有效控制,并采用融盐冷却器控制系统的热量平衡,回收蒸气节省能源;
④该技术不耗新水,制酸过程中利用烟气中所含水份进行生产。
⑤SO2回收效率可达到99.4%以上,制酸尾气能够满足达标排放要求。
⑥钼冶炼行业含SO2废气湿法制酸与国内常规一转一吸、两转两吸制酸工艺对比情况见表1。
从1以看出,采用低浓度含SO2废气湿法制酸其各项经济技术指标与国内传统的制酸工艺相比具有硫回收率高、对烟气中SO2浓度要求更低的优点。
五、结语
虽然湿法制酸与国内常规一转一吸、两转两吸制酸工艺相比,一次性投资较大,但在实际运行过程中该技术无副产物及废物产生,硫回收率高,符合当前节能减排循环经济的理念,提高钼冶炼行业清洁生产水平和SO2回收利用率,减少SO2排放总量,减轻对环境空气的污染影响,可以达到钼冶炼行业变废为宝,降低成本的目的。
参考文献:
【1】彭康,李皓瑜.低浓度二氧化硫冶炼烟气处理工艺.化学工业与工程技术,2012(12):49-53
【2】陈南洋.国内有色冶炼低浓度二氧化硫烟气制酸技术的应用与进展.工程设计与研究,2005(9):19-23
这一发展思路的提出,在自治区“两会”期间引发了与会代表、委员的热议。内蒙古尽管有GDP增速连续8年全国第一的骄人成绩,然而,主导产业结构单一、链条不长、效益不高、总体发展不充分等仍是自治区经济成长中无法回避的问题。自治区确定2013年CDP增长12%,这是近10年来我区增长最低的一年,体现了自治区为调结构、转方式、增效益留下充分的空间。因而,产业结构调整如何调,代表、委员们在总结近年来各盟市大力调整产业结构的基础上,进一步提出了新的构想和建议。
传统产业新型化
煤炭产业为内蒙古的振兴作出了突出贡献。如今,内蒙古正在探索一条努力延长产业链,发展循环经济,将资源就近就地转化升级、“吃干榨净”可持续发展之路。
云光中代表说:“我们的首要做法是在往年大力淘汰落后产能的基础上,改造提升传统产业,优化产业结构,打造支柱产业。”早在10多年前,鄂尔多斯市就开始淘汰落后产业,以关停并转置换产能等方式,加快产业转型升级步伐。10年来,鄂尔多斯市淘汰小焦化、小炼铁、小煤窑等企业2413户,通过煤炭资源整合和企业兼并重组,煤炭工业走向集约化,地方煤炭企业数量由2000年的601户整合到42户,机械化综采率提高到90%以上,资源回采率提高到75%以上,煤炭洗选率达到80%。廉素代表说:“近5年来,鄂尔多斯市围绕煤转化产业,建成一批煤转电、煤制油、煤制醇等重大项目和支柱型产业,成为国家重要的能源化工基地。”
同样是依煤而兴的乌海市,正在努力实现“一个中心、两个转型、三个提升”的发展目标。鲍常青代表说:“乌海在深化产业结构调整中,着力提升改造传统产业,进一步做大做强煤焦化、氯碱化工‘两大基地’规模,不断推动产业延伸升级,大力发展资源精深加工产业和非煤产业,积极扶持装备制造、太阳能光伏等战略性新兴产业,全力推动第三产业发展,努力形成多元发展、多极支撑的现代产业体系。”侯凤岐代表补充说:“乌海要想实现‘三个率先’,即率先在全区实现国内生产总值和城乡居民人均收入比2010年翻一番、率先在全区实现城乡一体化,率先在全区全面建成小康社会目标,加快发展、健康发展,平均增速比全国高一些是完全必要的,必须坚持做大总量与调优结构、产业升级并重,把产业做强做优。突出抓好项目和投资,坚持用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业。”
孙兆元委员算了一笔账:出售1吨原煤300元,通过洗煤后1吨原煤增加171元;如果把煤变成焦炭,每吨煤附加值至少增值468.75元;如果再经过深精加工,将煤变成焦油、硫磺、硫酸氢铵等一系列“白货”,那么附加值会更高!他认为,目前我区产业结构调整取得了新进展,但在优化结构和产业升级上还有很长的路要走。壮大工业经济的关键和突破点,就是要把资源优势转化为产业优势,从单一的卖原料转化为资源的精深加工,从资源的粗加工到不断延伸产业链,创造更多附加值。
新兴产业规模化
近年来,自治区围绕产业延伸、产业升级、产业多元以及实现经济增长由主要依靠第二产业拉动向一二三次产业协同拉动转变和建立现代产业体系的目标,出台和实施了‘沿黄沿线”发展战略、“双百亿”工程、“承接非资源型产业转移,加快服务业发展”等引导产业集约、集聚、集群化发展的重大战略规划和具体政策,产业结构调整力度不断加大。伴随经济总量的快速增长,产业结构质量明显改善,总体优化升级,综合实力跃上了新台阶。
云喜顺代表围绕阿拉善盟扩大经济规模提出建言:扩总量,就是要进一步强化工业主导地位,推动煤化工、盐硝化工、矿产采选等传统产业转型升级,做大做强清洁能源、冶金及装备制造等新兴产业;深挖农牧业发展潜力,大力发展特色沙产业,提高种植业节水灌溉率和畜牧业农区养殖比重;增强服务业发展活力,着力构筑九大物流园区,加快发展信息、中介、房地产、社区服务等新兴服务业。
王程熙代表结合兴安盟实际,提出了以投资拉动、项目带动为重点,坚定不移地推进跨越发展的新目标:以加快新型工业化为重点,推进转型发展,确立新型工业化主导地位,打好工业翻身仗,加快推动经济增长由农牧业主导向工业主导转变,以壮大县域经济为重点,推进统筹发展,加快形成优势明显、规模较大、特色鲜明的县域经济板块。
何永林代表提出了巴彦淖尔市“三化”新目标:传统产业新型化,就是以工业化的思维和理念,改造提升传统农牧业,重点实施农畜产品品牌化战略,主攻发展设施农业和规模化养殖业,努力在效益上再造一个“河套”;新兴产业规模化,就是突出抓好投资和大项目建设,做大做强优势特色产业,力争到“十二五”末,风电和光伏发电能力分别达到460万千瓦和80万千瓦;过境铜精粉实现落地加工,未来达到100万吨有色金属冶炼加工能力;发挥水煤组合优势,发展新型煤化工产业,力争到“十二五”末,形成2000万吨煤焦化生产能力;县域经济一体化,就是以强县扩权为目标,全面提升城乡建设水平。
全觉民代表举例说:“去年10月,乌海华油天然气焦炉煤气节能减排综合利用项目(一期)正式投产,结束了困扰乌海市多年的焦炉煤气外排点天灯的历史,吸引带动了机械制造、煤化工等新兴产业发展,改变了一煤独大的经济方式。乌海市能源、化工,建材、钢铁冶金四大主导产业占工业经济比重达到98%,这就是调整产业结构的功效。”全区工业比重由43.3%提高到49.8%,5年来,我区在巩固提升传统优势产业的同时,大力发展非资源型和战略性新兴产业,煤制油、煤制烯烃等新型煤化工示范项目全面推进。下一步,我区要实现政府工作报告提出的新目标,就要着力提高资源综合利用率和产业精深加工度,加快能源化工、冶金建材等传统产业升级改造步伐,促进产业向高端化、产品向终端化发展,走依煤而电、依煤而化、依煤而冶的路子,推进优势产业向长链条、循环式、高附加值方向转变。
支柱产业多元化
放眼全区各盟市,在推动传统产业转型升级的同时,具有比较优势的新能源、新材料、先进装备制造、生物科技等非资源型产业和战略性新兴产业,将在未来自治区经济格局中呈现齐头并进、多元支撑的现代产业发展新体系。以云计算产业为例,我区占据天时、地利,并已抢占先机,中国移动云计算产业基地、中兴能源鄂尔多斯国际绿色互联网数据中心基地等―批大型云计算项目正在加紧实施。
那顺孟和代表针对提高首府首位度提出多元发展思路:以投资拉动项目为总抓手,实施重大项目专项推进战略,进一步加大招商引资力度;在推动产业转型升级中,千方百计抓好实体经济特别是工业经济这个基础,突出抓好乳业、电力、化工、冶金等优势产业,进一步提升电子信息、光伏等非资源型产业发展水平,大力发展服务业特别是生产业,突出抓好云计算产业、总部经济和大型城市综合体、现代物流业等产业,促进全市经济社会又好又快发展。
郭启俊代表为加快推进包头市的全面转型提出新构想:实现产业定位由传统的老工业基地向现代产业基地转变,城市功能由相对单一的工业城市向区域性的中心城市转变,发展动力由靠物质资源的拉动向科技创新驱动转变,发展取向由关注经济增长速度向改善和保障民生转变,增长模式由粗放式向集约式转变。当前仍然要在发挥投资拉动上下功夫,继续实施重大项目带动战略,在提高发展质量和经济效益上下功夫,拉长产业链,实现有质量、有效益、可持续的发展。
近年来,鄂尔多斯市主动承接非资源型产业转移,正在依托18个工业园区,培育10大战略性新兴产业集群。云光中代表说:5年来,鄂尔多斯市围绕煤转化的产业取得重大进展。装备制造、电子信息、陶瓷等非煤产业快速成长,已占全部工业增加值的30%,初步建立起多元发展的产业体系。沿黄沿线经济带和“双百亿工程”建设加快推进,工业集中发展布局基本形成。文化、旅游、金融、商贸、物流等现代服务业快速发展,三产增加值占到地区生产总值的36.9%。廉素代表说:“我们不只在产业上努力实现多元化发展,在同一产业内部也尽量实现产品的多元化。”
杜梓代表对通辽市加快构建现代产业新体系信心满满:重点培育壮大煤电铝、玉米生物科技、农畜产品加工、高技术煤化工、新型建材、装备制造、镍铬合金、现代蒙药、新能源、新材料等十大支柱产业;加快发展商贸物流、文化旅游、现代畜牧业三个产业;种全国最好的玉米、养全国最好的肉牛,加快建设优质安全农畜产品生产基地、旅游观光休闲度假基地和区域性物流中心,大力推进工业化、城镇化、农牧业现代化三化互动。
王学丰代表为乌兰察布市描绘了构筑“三个基地”、打造“三个中心”、实现“三个翻番”的发展蓝图。他说:要实现这些目标,一是坚持收缩转移、集约发展,大力推进设施农业和规模化养殖业;二是坚持集中、集聚、集约和全产业链发展,推进工业扩能、延伸、多元,在电力能源、冶金、化工产业发展上有重大进展;三是立通地缘优势,大力发展现代物流业,在煤炭、皮件、马铃薯“三个交易中心”建设上有重大进展;四是扩容提质并举;五是大中小并重,在发展特色县域经济和非公经济上有重大进展。
记者注意到,代表、委员们特别关注产业结构调整中的科技支撑作用。迟瑞平委员认为:“加强科技基础设施、创新平台和创新载体建设,推动科技与经济紧密结合,将在自治区产业结构调整中释放巨大的正能量。”同时,许多代表、委员建议要把现代服务业作为今后产业结构调整的重点大力推进,促进现代服务业的发展提速、比重提高和结构优化。