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焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告

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2019-04-29
简介
焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告第I页共IV页焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告第I页共IV页目录前言·····································································································11、评估的目的和意义··············································································12、评估过程··························································································11、评估依据····························································································31.1评估范围和内容·······································

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焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告第I页共IV页焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告第I页共IV页目录前言·····································································································11、评估的目的和意义··············································································12、评估过程··························································································11、评估依据····························································································31.1评估范围和内容·················································································31.2评估依据··························································································32、项目概况····························································································62.1建设单位基本情况·············································································62.2项目基本情况····················································································63、能源供应情况分析评估·········································································273.1项目所在地能源供应条件及消费情况····················································273.2项目能源消费对当地能源消费的影响····················································273.3本章评估小结··················································································274、项目建设方案节能评估·········································································284.1项目选址、总平面布置对能源消费的影响··············································284.2项目工艺流程、技术方案对能源消费的影响···········································284.3主要耗能设备,及其能耗指标和能效水平··············································294.4辅助生产和附属生产设施及其能耗指标和能效水平··································304.5本章评估小结··················································································315、项目能源消耗及能效水平评估·······························································325.1项目能源消费种类、来源及消费量分析评估···········································325.2项目能源消耗计算············································································325.3能效水平分析评估············································································335.4本章评估小结··················································································346节能措施评估·······················································································356.1节能措施························································································356.2节能措施效果评估············································································406.3本章评估小结··················································································40焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告第II页共IV页7存在问题及建议···················································································418结论···································································································42附图表1.总平面布置图11023-09000-PL15-012.全厂水平衡图11023-09000-WT18-013.主要设备一览表焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告1前言某有限公司是国内专业清洁能源分售商,拥有天然气上下游一体化完善的供应链网络。某集团有限公司是以市某炼焦制气有限公司为核心的民营企业。公司现有三组SKD3250—Ⅱ型焦炉及一组5.5米焦炉,年设计生产能力为235万吨。1、评估的目的和意义由于我国正处于工业化和城镇化加快发展阶段,能源消耗强度较高,消费规模不断扩大,特别是高投入、高消费、高污染的粗放型经济增长方式,加剧了能源供求矛盾和环境污染状况。能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素。节能是缓解能源约束,减轻环境压力,保障经济安全,实现全面建设小康社会目标和可持续发展的必然选择,体现了科学发展观的本质要求,是一项长期的战略任务,必须摆在更加突出的战略位置。节能评估通过对项目生产工艺、生产设备的审查,限制了工艺技术水平低、能效水平差的设备采用,引导企业积极采用国家鼓励的先进工艺技术和节能设备,促进项目装备水平的大幅提高;通过对产品单耗指标的核定,促进企业积极采取各种切实可行的节能措施,使产品单耗指标严格控制在单位产品能耗限额范围内,从而避免了能源的大量浪费,有效地降低了企业的生产成本。节能评估对于严格限制不符合国家产业政策、节能政策项目的准入,抑制高能耗、高污染行业的盲目扩张具有重要意义,对调整优化产业结构具有指导作用。2、评估过程根据《固定资产投资项目节能评估工作指南》和《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》中的有关要求,委托承担本项目的节能评估工作。接受委托后,项目编制技术人员经过现场勘察、调查和测试,焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告2收集项目的基本情况及用能方面的相关资料,确定评估依据,选择评估方法,对项目的用能状况进行全面分析,形成评估结论,根据《固定资产投资项目节能评估工作指南》编制节能评估文件。焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告31、评估依据1.1评估范围和内容本报告评估范围为焦炉煤气制液化天然气项目,总公称规模为年产液化天然气11100万Nm3。本报告对项目所在地的能源供应情况、建设方案、工艺设备选择、项目采取的节能措施、项目能源消耗及能效水平等进行了评估,并对项目节能方面存在的问题提出了合理建议及结论,为决策机构提供可靠依据。1.2评估依据1.2.1法律、法规《中华人民共和国节约能源法》(中华人民共和国主席令第七十七号)《中华人民共和国可再生能源法》(中华人民共和国主席令第三十三号修正案)《中华人民共和国清洁生产促进法》(中华人民共和国主席令第七十二号)《中华人民共和国循环经济促进法》《中华人民共和国电力法》《中华人民共和国建筑法》《中华人民共和国计量法》《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术》(国家发改委第65号令)《中华人民共和国强制检定的工作计量器具检定管理办法》《河北省节约能源条例》(2006年5月4日河北省第十届人民代表大会常务委员会第二十一次会议通过)《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》(国家发展和改革委焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告4员会令第6号)《关于转发〈国家发展和改革委员会关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知〉的通知》(冀发改投资[2007]152号)1.2.2规划、行业准入条件及产业政策《关于印发节能减排综合性工作方案的通知》(国发[2007]15号)《节能中长期专项规划》(发改环资[2004]2505号)《产业结构调整指导目录(2011年本)》(国家发展和改革委员会令第9号)《可再生能源发展“十一五”规划》1.2.3用能标准、节能规范及产品推荐目录《中国节能技术政策大纲》(国家发改委、科技部2006年12月)《中国节水技术政策大纲》(国家发改委、科技部、水利部、建设部、农业部2005年4月)《工业企业能源管理导则》GB/T15587-2008《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50246-1997《工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准》GB50185-1993《工业锅炉能效限定值及能效等级》GB24500-2009《评价企业合理用电技术导则》GB/T3485-1998《评价企业合理用热技术导则》GB/T3486-1998《节电技术经济效益计算与评价方法》GB/T13471-2008《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值》GB/T18613-2006《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》GB/T20052-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》GB17167-2006《综合能耗计算通则》GB/T2589-2008《公共建筑节能设计标准》DB13(J)81-2009焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告5《居住建筑节能设计标准》DB13(J)63-2007《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2006《外墙外保温工程技术规程》JGJ144-2004《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003《建筑照明设计标准》GB50034-2004《建筑采光设计标准》GB/T50033-2003《河北省用水定额(试行)》(DB13/T1611-2009)《国家重点节能技术推广目录》(第一批)(2008年5月)《国家重点节能技术推广目录》(第二批)(2009年12月)《节能机电设备(产品)推广目录》(第一批)《节能机电设备(产品)推广目录》(第二批)(2010年8月)《节能降耗电子信息技术、产品与应用方案推荐目录》(第一批)《工业锅炉能效限定值及能效等级》GB24500-2009《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》GB19153-20091.2.4国家明令淘汰的用能产品、设备和生产工艺目录根据《产业结构调整指导目录(2011年本)》,本项目不涉及国家明令淘汰的用能产品生产,项目生产工艺及设备选取严格遵守《产业结构调整指导目录(2011年本)》规定,严禁购置或采用目录中限制和淘汰的设备和生产工艺。1.2.5其它资料某编制的《焦炉煤气制液化天然气项目可行性研究报告》。焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告62、项目概况2.1建设单位基本情况名称:焦炉煤气制液化天然气项目业主:性质:民营企业法人代表:建设地址:企业运营总体情况:某某清洁能源有限公司是某能源控股有限公司子公司,位于,占地201.47亩,总投资3.5亿元,投产后预计年均营业收入可达2.5亿元,主营焦炉气制液化天然气(LNG)项目。该项目主要是对焦炉煤气进行加工处理,生产甲烷或天然气,实现焦炉煤气变废为宝、资源循环利用。我公司致力于大力发展清洁能源、加快清洁能源基地开发,实现能源、经济、环境协调发展,构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系,为推动经济社会的可持续发展,为全面建设小康社会提供坚实的能源保障。2.2项目基本情况项目名称:焦炉煤气制液化天然气项目建设地点:项目性质:新建建设规模:本工程建设总公称规模为年产液化天然气11100万Nm3。2.2.1产品方案及生产规模某集团有限公司可外供焦炉煤气338045.00m3/h。确定本工程建设总公称规模为年产液化天然气11100万Nm3,年操作8000小时。根据某集团发展战略,本项目产品生产液化甲烷(LNG)。焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告7表2-1产品方案表序号产品名称产品规格单位产量1液化甲烷Q=35.84MJ/Nm3万Nm3/a11100本装置的产品液化甲烷(LNG),组成如下:表2-2产品成分表2.2.2工艺流程及流程图本项目来自焦化厂的焦炉煤气经煤气管道进入气柜进行缓冲和储存,由气柜出口总管送往螺杆压缩,进入螺杆压缩机加压后,经气体冷却器进入气液分离器分离掉水分,然后进入过滤器脱除焦油和萘,经常温脱硫槽净化并脱除大部分无机硫和部分有机硫后,送往活塞压缩,经活塞压缩机加压后,经过滤器后进入升温炉然后进入预铁钼及一级铁钼加氢转化器,气体中大部分有机硫在此转化为无机硫,加氢转化后的气体总硫含量约375mg/Nm3,进入一级氧化锌脱硫槽。之后进入镍钴钼加氢转化器和二级氧化锌脱硫槽,出氧化锌脱硫槽的气体与300℃的过热水蒸汽混合后进入甲烷化反应器Ⅰ,甲烷化反应器Ⅰ出口合成气进入蒸汽过热器,与来自蒸汽废锅Ⅰ和蒸汽废锅Ⅱ的饱和蒸汽换热,之后依次经过焦炉气预热器、蒸汽废锅Ⅰ降温至300℃,进入甲烷化反应器Ⅱ。甲烷化反应器Ⅱ出口合成气经蒸汽废锅Ⅱ温度降至298℃后进入锅炉给水预热器,然后进入产品气空冷器、产品气水冷器,冷却到40℃进入气液分离器,产品气经脱水干燥后,进入深冷区,首先进入溴化锂冷水机组预冷却,然后进入冷箱内的各段换热器,被返流的低温介质冷却,气体被冷却至一定温度后变为气液混合物进入精馏塔的中部,在塔底获得液态甲烷,经过冷器过冷并减压后送到常压LNG贮罐中储存。全厂生产过程方组分H2COCO2CH4N2CnHmO2Σ%———99.90.1——100焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告8框流程图如图2-1所示:图2-1全厂生产过程方框流程图表2-3物料成分组成汇总单位:%(摩尔比)组分H2CH4CON2CnHmCO2O2物流157.326.07.73.252.502.70.55物流257.316.07.73.252.502.70.55物流355.8927.218.063.392.622.83——物流427.3567.42——5.23——————物流5——99.9——0.1——————物流680.743.98——15.28——————2.2.2.1压缩及预净化工艺流程自气柜来的温度为35℃,压力为4kPa(g)的焦炉煤气由总管送至本工段,进入喷水螺杆压缩机加压至0.45MPa(g)后,经气体冷却器冷却至40℃后进入气液分离器分离掉水分,然后进入过滤器脱除焦油和萘,经常温脱硫槽净化并脱除大部分无机硫和部分有机硫后,送往活塞压缩和精脱硫工序。焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告9自压缩机气液分离器出来的含油废水送至某焦化生化处理装置。图2-2压缩及预净化工艺流程图2.2.2.2精脱硫工艺流程来自预净化的焦炉煤气经往复式压缩机加压至2.8MPa(g),经过滤器后进入升温炉然后进入预铁钼及一级铁钼加氢转化器,气体中大部分有机硫在此转化为无机硫,另外,气体中的氧也在此与氢气反应生成水,不饱和烃加氢饱和。加氢转化后的气体总硫含量约375mg/Nm3,进入一级氧化锌脱硫槽。之后进入镍钴钼加氢转化器和二级氧化锌脱硫槽,使气体中的总硫脱至0.1ppm。压力约为2.5MPa(g),温度约为320℃的气体出氧化锌脱硫槽后被送往甲烷化装置。图2-3精脱硫工艺流程图焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告102.2.2.3甲烷化流程工艺流程来自精脱硫的气体与300℃的过热水蒸汽混合后进入甲烷化反应器Ⅰ,水蒸汽的加入量占混合后原料气的20%(摩尔百分数),加入水蒸汽的主要目的是降低甲烷化反应器的出口温度、提高甲烷化反应的平衡转化率以及防止CO和CO2在高温下的结碳。甲烷化反应属于催化加氢反应。其反应方程为:0242CO+3HCH+HOH298206.2kJ/mol02242CO+4HCH+2HOH298165.35kJ/mol甲烷化反应器Ⅰ出口合成气温度为641℃,高温气体进入蒸汽过热器,与来自蒸汽废锅Ⅰ和蒸汽废锅Ⅱ的饱和蒸汽换热,将饱和蒸汽加热至435℃,同时合成气温度降为573℃,之后依次经过焦炉气预热器、蒸汽废锅Ⅰ(产生4.0MPa(g)左右的饱和蒸汽)降温至300℃,进入甲烷化反应器Ⅱ。甲烷化反应器Ⅱ出口合成气温度为465℃,经蒸汽废锅Ⅱ(产生4.0MPa(g)左右的饱和蒸汽)温度降至298℃后进入锅炉给水预热器,温度降低到163℃;然后进入产品气空冷器、产品气水冷器,冷却到40℃进入气液分离器,分离出的水进冷凝总管送出界区处理,产品气送出界区,经进一步分离后可用于生产液化天然气。图2-4甲烷化工艺流程图焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告112.2.2.4深冷液化工艺流程本系统采用带预冷的混合制冷剂循环工艺。经甲烷化后的气体在装置外先经脱水干燥后,进入深冷区,首先进入溴化锂冷水机组预冷却,然后进入冷箱内的各段换热器,被返流的低温介质冷却,气体被冷却至一定温度后变为气液混合物进入精馏塔的中部,在精馏塔中气体被精馏,分离出氢氮气由塔顶排出,在塔底获得液态甲烷,经过冷器过冷并减压后送到常压LNG贮罐中储存。循环工质—氮气,经氮气压缩机压缩后进入主换热器冷却并减压后进入塔顶冷凝器作为冷源,被气化后,送至LNG过冷器、主换热器等复热后,出冷箱循环压缩。由塔顶排出的H2-N2混合气经换热器复热后出装置,暂返回锅炉,作为燃料气。液化甲烷所需的冷量由两套混合制冷剂系统提供,混合制冷剂由甲烷、乙烯、丙烷及氮气等组成,利用各组分沸点的不同,在各换热器内冷凝并过冷,经J-T阀减压进入返流的制冷剂中,依次冷却不同温区的原料气和正返流制冷剂,复热后出冷箱进入混合制冷剂压缩机循环压缩制冷。制冷剂的补充由各自的液体贮罐提供。LNG槽车LNG槽车处数分区图2-5深冷液化工艺流程图焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告12图2-6物料平衡图焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告132.2.3工程方案2.2.3.1总平面布置总平面布置力求做到确保工艺流程顺畅,运输线路短捷,物料流向合理,方便生产和管理。结合地形对建筑物合理布局,使其尽量集中布置或合并布置,使平面布置紧凑合理,达到节约用地的目的。本项目由工厂由厂前区、生产区、装存储区、辅助生产设施、预留区组成。工厂占地13.4公顷(约201.5亩)。2.2.3.2竖向布置厂址地势平坦,南高,北低,由东南向西北傾斜,场地标高在海拔在26.5m~23.2m之间。为合理确定建、构筑物及道路的标高、并与厂外工程设施,排水系统标高相互关系的协调,最大限度地节约土方量,竖向布置采用阶梯式,平土方式采用重点式和连续式。排水坡度按0.3%-1%考虑。厂区雨水的排除采用城市型道路路面排水与局部地段设排水盖板明沟相结合的方式,排入厂外的排水明渠。2.2.3.3公用辅助工程1、给水本项目水源为自备进3眼,单井出水能力63m3/h。可满足工程用水需要。(1)生产、生活给水系统及消防给水系统新鲜水系统供全厂生产、生活、消防用水,又分为生产、生活给水系统及消防给水系统。需加压的生产用水量为:42m3/h,供水压力均为0.4MPa,给水管网呈环状布置。其余57m3/h直接补入循环水池。(2)循环水系统循环水系统全部集中布置在综合供水街区内。循环水量为3250m3/h。焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告14经计算,本项目年消耗新鲜水为97.60×104m3。2、供电及电力负荷计算采用双电源供电方式,电源引自新建的110kV变电站的10kV侧;由110kV变电站10kV母线引来2条10kV电源。用电负荷计算见下表:表2-8用电负荷计算表序号用电设备名称设备功率(kW)计算系数计算负荷KxcosψtgψPjQjSj(kW)(kVAr)(kVA)1压缩及预净化9931.600.800.800.757945.285958.962干燥及液化1090.300.800.800.75872.24654.183甲烷化52.000.800.800.7541.6031.204制氮站703.000.800.800.75562.40421.805LNG罐区105.500.800.800.7584.4063.306气柜4.000.800.800.753.202.407火炬7.000.800.800.755.604.208泡沫站4.200.800.800.753.362.529制冷站55.000.800.800.7544.0033.0010脱盐水站45.000.800.800.7536.0027.0011空压站610.000.800.800.75488.00366.0012循环水泵站2072.100.800.800.751657.681243.2613锅炉房555.000.800.800.75444.00333.0014办公楼180.000.800.800.75144.00108.0015小计15514.7012421.769248.8216乘以同时系数Ky=0.9Kw=0.9511179.588786.3817无功补偿(4023.90)18补偿后0.9211179.584762.4812151.72本项目总装机容量为15514.70kW,计算有功功率为11179.58kW,计焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告15算视在功率为12151.72kVA。本项目年运行8000h,计算全年耗电量为11179.58×8000=8943.66×104kWh。功率因数补偿采用高、低压补偿相结合的补偿方式,在各电气室母线处设并联静电电容器及功率因数自动补偿装置,使功率因数不小于0.92。3、焦炉煤气(原料)本项目所用原料为焦炉煤气,煤气来源是某集团有限公司。某集团有限公司老厂区有焦炉3组,炉型为SKD3250—Ⅱ型,双联火道,带废气循环的捣固式焦炉。年设计生产能力为105万吨。2011年6月,2×65孔炭化室高5.5m双联下喷单热式捣固焦炉出焦,年生产能力为130万吨。煤气成分组成见下表表2-9煤气成分表(摩尔比:%)H2CH4CON2CnHmCO2O257.326.07.73.252.502.700.55氢气热值为12342.10kJ/Nm3,CH4的热值为36361.19kJ/Nm3,CO的热值为12640.00kJ/Nm3,其摩尔比分别为57.3%、26.0%、7.7%,计算焦炉煤气热值为:12342.10×57.30%+36361.19×26%+12640.00×7.7%=17499.21kJ/Nm3上述焦炉焦炉煤气产量为120921.60Nm3/h,其中回炉煤气为65814.10Nm3/h,供给附近其他企业16972.50Nm3/h,剩余煤气为38045.00Nm3/h。表2-10焦炉煤气平衡表序号项目产焦炉煤气量(Nm3/h)用焦炉煤气量(Nm3/h)备注1焦炉煤气总产量120921.602回炉煤气65814.103剩余煤气55107.503.1其他用途煤气16972.50用于供给附近焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告16其他企业3.2外供煤气38045.00根据本项目所采用的工艺方案,该工艺的原料气单耗为2.4Nm3/Nm3,本项目甲烷产出量为13875.00Nm3/h,则焦炉煤气(原料)消耗量为33300.00Nm3/h,项目全年运行8000h,年消耗焦炉煤气(原料)量为26640.00×104Nm3。焦炉煤气供应有保证。4、热力(1)热负荷根据本项目生产工艺,甲烷化工段蒸汽消耗量为6.54t/h(3.00MPa,300℃),液化工段蒸汽消耗量为33.00t/h(3.82MPa,450℃),气柜等蒸汽消耗量为5.00t/h(0.5MPa,158℃)。本项目甲烷化工段消耗3.0MPa,300℃蒸汽6.54t/h,该部分蒸汽甲烷化工段自产的3.82MPa,450℃蒸汽减温减压得到。计算甲烷化工段3.82MPa,450℃蒸汽的需要量为:hthkg18.687.618395.047.333335.2994100054.6本项目气柜等消耗0.5MPa,158℃蒸汽5t/h,该部分蒸汽来自液化工段汽轮机的排汽。项目精馏塔每小时消耗1.0MPa,172.92℃蒸汽3.5t/h,溴化锂制冷机每小时消耗1.0MPa,172.92℃蒸汽2.5t/h,合计蒸汽量为6t/h,该部分蒸汽来自汽轮机抽汽。本项目液化工段配备一台CB1.5-3.43/0.981/0.490型汽轮机,用于拖动压缩机,该汽轮机消耗3.82MPa,450℃蒸汽为33.00t/h。综上所述,本项目每小时消耗3.82MPa,450℃蒸汽为39.18t/h,本项目甲烷化工段气体冷却过程可副产3.82MPa,450℃蒸汽5.94t/h,则锅炉出力为33.24t/h。焦炉煤气制液化天然气项目节能评估报告17图2-7蒸汽平衡图根据本项目热力负荷计算,本项目蒸汽消耗量为33.24t/h,因此配备35t/h燃气蒸汽锅炉一台。锅炉主要技术经济指标和有关数据如下:额定蒸发量:35t/h额定蒸汽压力:3.82MPa额定蒸汽温度:450℃给水温度:105℃排烟温度:145℃(2)燃料消耗量本项目锅炉燃料为富氢气体和焦炉煤气。正常生产过程中,深冷液化工段,精馏塔中气体被精馏,分离出富氢气体(氢氮气)由塔顶排出,由塔顶排出的H2-N2混合气经换热器复热后…
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