神宁煤化工甲醇厂富余蒸汽拖动合同能源管理项目

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一、案例名称

神宁煤化工甲醇厂富余蒸汽拖动合同能源管理项目

二、案例业主

神华宁夏煤业集团有限公司煤炭化学工业分公司甲醇厂由两个25万吨/年甲醇建设项目和83万吨/年二甲醚项目组成，分别生产甲醇224526.927吨和631339.27吨。神华宁夏煤业集团有限公司神宁煤化工公司甲醇厂甲醇二套装置产生的2.5MPa饱和蒸汽，由于没有合理用途，在夏季以50t/h、冬季10th流量进行放空，不但浪费大量的能源也造成对环境的热污染。

三、案例内容

1.技术原理及适用领域

低压蒸汽在我国化工企业中广泛存在很多企业选择排空或直接输送至热管网，利用率低，成了名副其实的富余蒸汽，造成企业能源无形中流失。其实，低压蒸汽可以进行再次利用来冲动汽轮机，驱动压缩机、风机，拖动水泵等，利用汽轮机将低压饱和蒸汽的低品位热能转化为旋转机械能是低品位能源的主要利用途径，可以完全取代电机，不但节约电能，提高企业能源利用率，而且降低产品成本，创造经济效益

低压饱和蒸汽汽轮机特指蒸汽压力范围为0.35~2.50 MPa、功率范围为100~6000kW、蒸汽温度为相应压力下的饱和温度、转速为300~18000r/min的汽轮机。汽轮机驱动水泵是一种高效的节能解决方式，

通过将目前企业自白排放掉的蒸汽通过汽轮机，使汽轮机旋转，取代电机来拖动水泵做功。利用项目单位现场的低压饱和蒸汽，通过汽轮机主汽门进入汽缸，带动转子转动再通过联轴器与水泵相连，带动水泵转动省去了原来带动水泵的电机，进而节省电能消耗。同时汽轮机排出来的蒸汽还可以回收再利用，保证了蒸汽的利用率。这样不仅带动了给水泵的转动，节约了能源，而且使蒸汽得到了利用。

汽轮机可根据循环水泵的需要和要求采用变速调节，变速调节可使水泵运行效率提高，可靠性增加。另外，改变给水泵转速来调节给水流量比节流调节经济性高，消除了阀门因长期节流而造成的磨损，同时简化了给水调节系统，操作调节方便。而电动机因受电网频率的限制只能以定转速运行，要实现变频调节需要加装变频器，变频器价格昂贵，且操作运行复杂，故障率高。

图1 汽轮机驱动循环水泵工艺流程图

另外，从机组安全运行角度考虑，大型电动机的启动电流大，在投入和切除运行时厂用电负荷变化很大，对用电系统运行不利采用汽轮机拖动给水泵安全性要高于电机拖动水泵。

2.节能改造具体内容

该项目利用汽轮机将低压饱和蒸汽的低品位热能转化为旋转机械能从而拖动循环水泵，从而实现能量的梯级利用，达到节能目的。

该项目采用一台N1.0-2.5凝气式汽轮机回收利用12t/h压力为2.5MPa的低压饱和汽拖动甲醇一套装置一台额定功率1250kW

循环水泵，采用一台N2.5-2.5凝气式汽轮机回收利用18t/h压力为2.5MPa的低压饱和汽拖动甲醇二套装置一台额定功率2500kW循环水泵。

项目实施后，不改变原生产装置，产品方案保持不变，不影响企业目前的产品工艺和生产规模。

(1)设备选型

当前汽轮机最常见机组型式有背压式冷凝式两种。在热-电-动力系统使用工艺如图2。

图2 低压饱和蒸汽汽轮机在热一电一动力系统中使用示意图

注:1-废热回收装置;2-高效汽水分离器;3-背压式汽轮机;4-凝汽式汽轮机;5-被驱动机械;6-冷凝水泵;7-热力除氧器;8-除氧水泵。

凝气式机组，是指进入机组的蒸汽在汽轮机中做完功后进入凝汽器，凝结成水，般排气相对压力和温度比较低。排汽压力大于大气压力的汽轮机称为背压式汽轮机，其排气温度和压力都比较高，排气不进去凝汽器，而是引到其他地方进行再次利用。

背压式汽轮机的排汽压力高，蒸汽的焓降较小，与排汽压力很低的凝汽式汽轮机相比，发出同样的功率，所需蒸汽量为大

从投资方面比较来看，凝气式汽轮机投资建设成本较背压式汽轮机要高，但其运行成本要低于背压式汽轮机。

表1 背压式与凝汽式汽轮机对比表

结合现场调研结果，同时遵循“技术先进，安全可靠，经济合理，管理方便;利用原有能力和设施，节约占地、投资和运行能耗;安装施工熟练，具备实施的可行性”的原则，确定该项目采用凝气式汽轮机。

根据实际调研情况，结合各汽轮机厂家供应汽轮机性能参数，经项目建议书阶段详细计算论证，选型如下:

①采用一台N1.0-2.5凝气式汽轮机，回收利用12t/h，压力为2.5MPa的低压饱和汽，从而拖动甲醇一套装置一台额定功率1250kw循环水泵;

②采用一台N2.5-2.5凝气式汽轮机，回收利用18t/h，压力为2.5MPa的低压饱和蒸汽，从而拖动甲醇二套装置一台额定功率2500kW循环水泵

(2)项目实施内容

该项目建设工程为改造工程，在原有电动泵基础上改造，具体实施包括以下工作:

拆除循环水泵原配套电机及电机基础汽轮机基础施工，凝汽器基础施工，甲醇二套装置至循环水泵蒸汽管道施工及阀门等安装，凝结水回收管道施工，汽轮机及其附属设备安装，凝汽器安装及其与汽轮机连接凝汽水泵安装就位及凝结水回收管道接入蒸汽管道与汽轮机进汽口连接，汽轮机稀油站等附属设备安装就位，并连接汽轮机与油站之间的润滑油管路。

汽轮机控制柜就位及仪表连接；

汽轮机调试工作前的准备工作，并检查蒸汽管路，将汽轮机透平油注入稀油站；

汽轮机本体及蒸汽管道等进行保温；

汽轮机行暖管、疏水等;

汽轮机运行调试及验收。

四、项目年节能量及节能效益

1.年节能量

(1)节约能源消耗

根据项目单位提供资料，冬季(5个部分蒸汽将用于供热，汽量较少，因而月)节能量暂不考虑冬季节能情况，因此计算周期按照每年7个月即210天，共计5040小时进行计算。通过项目实施，可节约循环水泵1250kW/h及2500kW/h电机各一台，节约能源计算如下:

(1250+2500)x5040=18900000kW:h，折合标准煤6331.5吨。

(2)脱盐水回收。

项目实施后可回收12+18=30t/h的脱盐水，每年可回收151200t脱盐水。

2.年节能效益

根据项目单位现有电价0.406元/kW·h测算，每年可节约电费767.34万元。同时，项目实施后可回收12+18=30t/h的脱盐水，每年可回收151200t脱盐水，根据项目单位提供数据，脱盐水价格甲醇一套装置6.32元t，甲醇二套装置7.58元/t，则该项目实施后回收脱盐水产生效益为

12x5040x6.32+18x5040x7.58=106.99万元。

合计年综合效益874.33万元。

五、商业模式

该项目采用节能效益分享型合同能源管理模式，效益分享期28个月14天。在效益分享期内，用能单位分享20%的节能效益，节能服务公司分享80%的节能效益。

自功能性完工之日起，用能单位采取转账汇款方式分3年向乙方支付节能效益款-项，按年支付。节能服务公司应当开具合格有效的发票，设备设施部分开具17%增值税专用发票，剩余部分开具6%服务费增值税发票。

六、融资渠道

该项目投资额1000万元，全部为节能服务公司自有资金。