干冰清洗在提高聚酯热煤炉热效率中的应用

POST TIME:2017-09-28 15:11 READ:

聚酯,由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称。主要指聚对苯二甲酸乙二酯(PET),习惯上也包括聚对苯二甲酸丁二酯 (PBT)和聚芳酯等线型热塑性树脂。是一类性能优异、用途广泛的工程塑料。也可制成聚酯纤维和聚酯薄膜。聚酯包括聚酯树脂和聚酯弹性体。聚酯树脂又包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT))和聚芳酯(PAR)等。聚酯弹性体(TPEE)一般由对苯二甲酸二甲酯、1,4-丁二醇和聚丁醇聚合而成,链段包括硬段部分和软段部分,为热塑性弹性体。



中国石化仪征化纤股份公司自80年代初引进8条聚酯生产线(年生产能力6万t/线)分布于涤纶一、二、三厂,同时引进辅助生产装置立式热媒炉9台(每厂3台)。投产至今,运行状况一直良好。但是,随着运行时间的延长。热媒炉的热效率下降,已由运行初期的85%(设计值85%)降到目前的76%~80%。相对于后期引进的卧式热媒炉(热效率高达90%以上),热效率明显太低,原油消耗偏高。通过理论分析,结台生产实际,对热媒炉热效率影响因素进行优化,最终实现降低油耗,减少生产成本,提高企业竞争力,具有重要意义。本文通过选定的关键影响因素烟道气温度偏高作为研究对象,用干冰清洗新技术去除炉内结碳污垢,达到降低烟气温度,提高热媒炉热效率的目的。

1 热媒炉热效率影响因素分析
根据扬州市节能检测站对我厂的3台热媒炉测试结果可以看出:热媒炉热效率约76% ~8o% ,排烟热损失18.2% ~22.2% ,散热热损失约0.7% ,化学不完全燃烧热损失约0.1%,其他热损失约1.0%(假设后3项不变)。由此可见,排烟热损失是热媒炉主要热损失,是影响热媒炉热效率的主要因素。因此提高热媒炉热效率必须降低烟气温度。公式
Qr=B·q=d·F·q,                (1)
Qy=B·V=d·F·V(C·t-Co·to),   (2)
V= 10.68a+0.43,                (3)
a≈21/[21-φ(Q2)]。             (4)
式中:Qr为原油发热量(kJ/h);Qy为排烟热损失(kJ/h);q为原油质量流量(kg/h);d为原油密度(kg/m3)(t=55℃,d=896kg/m3]);F为原油体积流量(m3/h);q为原油低位发热值41900kJ/ kg;V为单位原油烟气量(m3/kg);a为空气过剩系数;C为烟气比热(kJ/m3·℃);t为烟气温度℃;C0为常温比热1.34 kJ/m3·℃;t0为常温25℃;O2为氧的体积分数(%)。排烟热损失:
qy=Qy/Qt=V·(C·t-C0·t0)/q=(10.68a+0.43)×(C·t一33.5)/q。  (5)
由式(5)可以看出:影响排烟热损失的主要因素是排烟温度t和空气过剩系数a,通过对不同t和a取值,发现qy随a大而大,随t大而大,即a和t对qy影响均太。因此,降低排烟热损失qy主要是降低排烟温度t和降低空气过剩系数a,但在实际生产中,一般将氧的体积分数固定为7% 。故公式(5)可简写为:
a=1.50.
qy=3.926×10-4(C·t-33.5),            (6)
当t=350℃,C=1.40 kJ/m3·℃时,qy =17.92% ;
当t=250℃,C=1.38 kJ/m3·℃时,qy =12.23% 。
可见,如烟气温度由350℃降到250℃时,排烟热损失qy由17.92%降到12.23%,热媒炉热效率上升了5.7%,热媒炉热效率由80.28%上升到85.98% 。

2 排烟温度影响因素分析
由于热媒炉内的盘管结构特殊,内外盘管夹层间隙很小,很难用常规方法清洗结碳污垢,10多年来一直未对其清灰除垢,实际上,内外盘管夹层以结碳污垢为主,积灰不多。结碳污垢覆盖管壁,影响对流传热。因此,结碳污垢是影响排烟温度的主要影响因素。

3 )进口设备大约在30万以上,国产机器大约20万以内。

6 清洗前后经济技术数据比较
我厂决定对3台老炉全部用于冰清洗1次,在八单元停车衔接检修期间(6月15日~7月1日)洗2台(1和3号),在七单元停车检修期间(7月25日~ 8月1日)洗1台(2号)。以1号炉为例,清洗周期约4d,结碳污垢约100k。
在负荷为40%时,油流量F=0.6m3/h;
清洗前排烟温度t=330℃ ;a=1.5;Qy=16.82 %
清洗后排烟温度t=240℃ ;a=1.5:Qy=11.69%,热媒炉热效率上升了5.13%。
每天节油量WO=F·d·0.0513×24=0.6x896×0.0513x24=662 kg
每年节油量WW=WO x 350d=662×350=231 700kg=231.7t
每年节油费CC=WWx1100元/t=231.7×1100=254 870元=25.5万元
3台炉每年节油费76.5万元,效益投资比大于3,说明决策是正确的。

7 结论
(1)提高热煤炉热效率关键是降低排烟热损失,影响排烟热损失的主要因素是排烟温度t和空气过剩系数a,空气过剩系数a由氧含量确定(建议最佳值7%),结碳污垢是影响排烟温度的主要影响因素.干冰清洗热煤炉是去除结碳污垢的最佳技术方案。
(2)效益投资比大于3,表明投资费用仅100d就可回收.经济效益显著。
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