USD 71.2298

0

EUR 80.2689

0

BRENT 42.98

-0.29

AИ-92 43.29

+0.02

AИ-95 47.37

+0.02

AИ-98 52.85

-0.02

ДТ 47.81

+0.01

8 мин
94
0

Энергосберегающие мероприятия в котельной нефтехимического предприятия

В 2011 г. нефтяные компании, занимающиеся нефтепереработкой, подписали четырехсторонние соглашения с ФАС, Ростехнадзором и Росстандартом. В рамках этих соглашений компании обязались модернизировать свои НПЗ для перехода на производство более качественных видов нефтепродуктов и обеспечить достаточное производство моторного топлива и его предложение на внутренний рынок. Одна из основных целей модернизации – внедрение энергосберегающих технологий и оборудования.

Объектом модернизации является котельная. Котельная расположена в существующем здании, размерами 24х90,6 м. Высота основного здания 23,5 м. Согласно ФЗ-261 от 23 ноября 2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [1] и собственной политике предприятия разработан проект модернизации котельной. По проекту предусмотрена замена физически и морально устаревших питательных насосов марки ЦНГС-60-264 на более экономичные вертикальные насосы KSB типа Multitec марки V 65/6-5.1 22.81 и установка частотных преобразователей на электродвигатели питательных насосов, вентиляторов и дымососов котлов марки Е-50-1.4-225ГМ. Данные мероприятия позволят обеспечить безопасные и более комфортные условия труда, экономию электроэнергии, снизить износ подшипников двигателя и насоса, а также крыльчатки за счет плавного изменения числа оборотов. Отсутствие больших пусковых токов позволит увеличить межремонтный период [5].

Котельная предприятия предназначена для выработки пара с давлением 1,4 МПа и температурой 225°С. К основному оборудованию относятся:

  • Котел Е-50-1.4-225ГМ – 4 шт.

  • Пит. Насос ЦНСГ 60-264 – 6 шт.

  • Сепаратор газа.

  • Теплообменник умягченной воды.

  • Теплообменник природного и сухого газа.

  • ЦВД – 200.

  • Дымососы.

  • Вентиляторы.

Снабжение котельной газом предусмотрено от наружных сетей высокого давления Р=0,4 МПа. [2] Природный газ поступает с ГРП по линии природного газа в сепаратор О-2, сухой газ поступает с ЦГФУ(центральная газофракционирующая установка) в линию природного газа перед Т-1 и подается в сепаратор О-2, абгаз подается с ИФ-2,3 в сепаратор, далее смесь газов подается на горелки котлов. Состав газа представлен в таблице 1. Для снижения давления газа Р=0,4 МПа до Р= 0,1 МПа перед каждым котлом установлен регулирующий клапан Flowserve Max Flo 3 (Ду80 Ру40).

ТАБЛИЦА 1. Состав газов для котельной


Природный газ

Сухой газ

Абгаз

Метан, %

92,8

11,59

17,78

Этан, %

2,8

62,73

2,4

Пропан, %

0,9

25,58

16,13

Бутан, %

0,4

-

0,09

Пентан, %

0,1

-

-

Пропилен, %

-

0,07

13,44

Изобутан, %

-

0,03

1,22

Водород, %

-

-

13,62

Азот, %

-

-

26,75

Углекислый газ, %

-

-

1,91

Изобутилен, %

-

-

0,81

Бутилен, %

-

-

0,08

Низшая теплота сгорания, ккал

8730

15148

4110

Описание тепловой схемы котельной

Перегретый пар из котлов поступает в общую паровую магистраль котельной с давлением 1,1 МПа и далее к потребителям. Часть пара идет на собственные нужды котельной:

  • через паропровод с давлением пара 0,6 МПа для обогрева сепаратора, теплообменника Т–1 и теплоспутников на наружной установке, образовавшийся конденсат собирается в общий коллектор и поступает в деаэрационные баки Е – 9;

  • через паропровод с давлением 0,12 МПа пар поступает на центробежно-вихревой деаэратор (ЦВД), находящийся на наружной установке;

  • через паропровод с давлением 0,16 МПа пар поступает в деаэрационные баки на барботаж.

Конденсат от потребителей возвращается в емкости Е 41 на отделении ИФ-8, затем насосами Н41 подается через клапанную сборку в ЦВД.

Умягченная вода подается по трубопроводам из отделения химводоочистки (ХВО) с температурой до 40°С в теплообменник Т–3, подогревается и подается в теплообменник Т–10, а затем подается в ЦВД.

В ЦВД из воды удаляются растворенные в ней агрессивные газы СО2 и О2, которые по паропроводу выпаров поступают в теплообменник Т–10, охлаждаются и образовавшийся конденсат поступает в деаэрационные баки Е 9, а оставшийся пар удаляется в атмосферу. Из деаэрационных баков питательная вода с температурой 102-105°С поступает на питательные насосы. А затем подается в котлы.

Непрерывная продувка осуществляется с выносных циклонов котла, собираясь в общий коллектор подается на теплообменник Т–3, после в гидрозатвор, заглубленную емкость Е – 15 и из нее поступает в колодец.

Расчет и подбор питательных насосов

Питательные насосы выбираются по полной производительности и полному напору. В соответствии с СП 89.13330.2012 «Котельные установки» [3] при определении производительности следует учитывать расход на питание всех паровых котлов и на непрерывную продувку котлов, для котлов с давлением пара до 1.4МПа она составляет от 0,5 до 10% от производительности котла. Так как схема питательной воды не изменяется, то подбор питательного насоса можно осуществить по имеющимся параметрам установленных насосов, т.е. необходимый напор 264 м.в.ст. и производительность 60 м3/ч. При выборе основными критериями являлись шум и КПД питательного насоса.

Расчет производительности питательного насоса.

QП.Н. = 1,1D,

где 1,1 – коэффициент запаса по паропроизводительности:

D – максимальная производительность котельной.

QП.Н. = 1,1*200 = 220 т/ч.

Напор, который должен обеспечить питательный насос, определяется по формуле:

НП.Н. = 1,15(РбД) + Нс + Нг,

где 1,15 – коэффициент запаса по напору;

Рб – избыточное давление в барабане котла, м.в.ст.;

РД – избыточное давление в деаэраторе котла, м.в.ст.;

Нг – перепад давления, м;

Нс – сумарное сопротивление всасывающего и напорного трактов питательной воды, м.

НП.Н. = 1,15*(140-12) + 93 + 1,5 = 241,7 м.

Необходимая производительность насосов составляет 220 т/ч. По каталогу подбирается насос с напором 264 м.в.ст. К установке принимаем 6 питательных насосов KSB Multitec V65/6-5.1 22.81, два из которых резервные [6]. Преимущества таких насосов:

  • высокий КПД;

  • сокращение эксплуатационных расходов;

  • неохлаждаемый сальник;

  • простая и быстрая замена уплотнения вала;

  • высокий срок службы подшипников качения и уплотнения вала;

  • рассчитан на пуско/остановочные режимы.

Также для обеспечения плавного пуска и осуществления контроля по давлению в питательном трубопроводе необходимо установить преобразователи частоты. Преобразователи частоты имеют свои преимущества, а именно:

  • плавное регулирование скорости вращения электродвигателя позволяет в большинстве случаев отказаться от использования редукторов, вариаторов, дросселей и другой регулирующей аппаратуры, повышает ее надежность и снижает эксплуатационные расходы;

  • частотный пуск управляемого двигателя обеспечивает его плавный, без повышенных пусковых токов и механических ударов разгон, что снижает нагрузку на двигатель и связанные с ним передаточные механизмы, увеличивает срок их эксплуатации;

  • встроенный микропроцессорный ПИД-регулятор позволяет реализовать системы регулирования скорости управляемых двигателей и связанных с ним технологических процессов;

  • применение обратной связи системы с частотным преобразователем обеспечивает качественное поддержание скорости двигателя или регулируемого технологического параметра при переменных нагрузках и других возмущающих воздействиях;

  • экономия электроэнергии при использовании регулируемого электропривода для насосов в среднем составляет  25-75% от мощности, потребляемой насосами при дроссельном регулировании.

Для увеличения энегроэфективности необходимо установить частотно-регулирующие преобразователи на электродвигатели вентиляторов и дымососов котлов. В данный момент в котельной для регулировки рабочих параметров котла по давлению воздуха перед горелкой и разряжение в топке котла используется МЭО (механизм электрический однооборотный). Электродвигатель работает на полную мощность, выдавая постоянно максимальные обороты, а регулирование параметров осуществляется за счет изменения проходного сечения шибера. При установке частотно-регулируемого преобразователя во время работы котла шибер на вентиляторе и на дымососе котла будут открыты полностью, а регулирование параметров будет осуществляться за счет оборотов электродвигателя.

Подбор осуществляется по мощности электродвигателя. Сравнив функционал и стоимость нескольких производителей, принимаются 3 преобразователя частоты Delta VFD-750CP43E-21 для питательных насосов и 8 преобразователей Delta VFD-1320CP43E-21 для дымососов и вентиляторов котлов [7].

Расчет срока окупаемости проекта.

По данным взятым из каталогов фирм производителей оборудования, рассчитаем общие затраты на покупку нового оборудования.

Стоимость одного питательного насоса KSB Multitec V65/6-5.1 22.81 составляет 990 000 руб., соответственно для покупку 6 насосов потребуется 5 940 000 руб., стоимость преобразователей частоты Delta серия VFD750CP43B-21 составляет 264 000 руб., для покупки 3 штук потребуется 792 000 руб., стоимость преобразователя частоты Delta VFD-1320CP43E-21 – 343 000 руб., для покупки 8 штук потребуется 2 744 000 руб.

Общие затраты на модернизацию составят:

К = 5 940 000 + 792 000 + 2 744 000 = 9 476 000 руб.,

где К – капитальные затраты.

РИС.1. Затраты на электроэнергию до модернизации и после нее

Срок окупаемости проекта:

Ток = КВ/П,

где Ток – срок окупаемости, год;

К – капитальные затраты, руб.;

П – общая прибыль, руб.

Ток = 9 476 000/4 992 969,6 = 1,9 года.

Сравним затраты на электроэнергию до модернизации и после, в результате расчета срок окупаемости составил 1,9 года.


ЛИТЕРАТУРА:

  1. ФЗ-261 от 23 ноября 2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» .
  2. СП 62.13330.2011 «СНиП 41-02-2003 Газораспределительные системы».
  3. СП 89.13330.2012 «СНиП II-35-76 Котельные установки».
  4. Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация / Б.А. Соколов. – 2-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 432 с.
  5. Касаткин В.В., Тестоедов В.В., Русинова Н.Г. Альтернативные варианты развития энергетического комплекса Удмуртской Республики с использованием мини-ТЭЦ. Вестник ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина». Агроинженерия. 2014 – № 3(63) с 40-44.
  6. http://www.ksb.com/ksb-ru
  7. http://www.delta-electronics.info



Статья «Энергосберегающие мероприятия в котельной нефтехимического предприятия » опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№4, Апрель 2017)

Авторы:
Читайте также
Система Orphus