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合成氨厂
NHD脱碳及2#变脱富液能量回收方案

编制: 合成氨厂 日期: 8月

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云天化国际云峰分公司合成氨厂

NHD脱碳及2#变脱富液能量回收方案
1.目的
回收NHD脱碳富液能量, 降低合成氨动力电耗。
2.现状
分公司现NHD脱碳装置的脱碳塔及2#变换气脱脱塔一般在高压下操作, 而汽提塔则在常压下操作。因此, 需要用溶液循环泵( 贫液泵) 将汽提塔塔底来的贫液加压至高压( 3.0MPa左右) 后进入吸收塔, 故而泵的扬程很高, 功率很大, 需要选用高压电动机驱动。另一方面, 离开吸收塔塔底的高压富液一般经液位调节阀节流至较低压力( 0.9MPa左右) 后进入高压闪蒸槽。这样, 就造成了高压富液压力能的浪费。如将高压富液经过透平装置进行回收, 那么, 配套电机的功率就能够降低。 
3.NHD富液能量分析
现分公司正常生产时NHD脱碳处理气量为4 -44000Nm3/h, 溶液循环量为600-650m3/h。吸收塔出口富液压力为2.5MPa, 经液位调节阀节流至0.9 MPa。
NHD脱碳富液的能量计算:
压差H差=2.5 MPa-0.9 MPa=1.6MPa
脱碳富液流量Q =600-650m3/h( 按600 m3/h考虑)
回收N=Q*H差*η/367.2=600*160*75%/367.2=196Kw/h
2#变脱系统富液的能量计算:
压差H差=2.69 MPa-0.69 MPa =2.0 MPa
富液流量Q =350-400m3/h( 按350 m3/h考虑)
回收N=Q*H差*η/367.2=350*200*75%/367.2=143Kw/h
4.能量回收方式
水力透平回收能量的机组配置有三种形式: 水力透平辅助做功; 水力透平直接驱动一台泵; 水力透平直接驱动发电机三种配置形式。
4.1水力透平辅助做功
该配置方式的优点是对系统性能参数变化适应性强, 设备布置紧凑, 占地面积小。其缺点是安装精度要求高, 管路布置复杂。
4.2水力透平直接驱动一台泵
其优点是无其它辅助设备, 投资最节约, 总体占地面积小。缺点是对系统的稳定性和机组( 水力透平和 ) 参数的匹配性要求高。
4.3水力透平直接驱动发电
这种配置方式的优点是透平独立设置, 直接将水力透平的旋转机械能转换成电能, 便于输送, 便于布置管路, 与工作机互不影响, 对系统性能参数适应性强; 机组占地面积小。缺点是涉及机、 电、 仪一体化配合, 发电机存在无功消耗、 需考虑无功补偿。
综合三种方式的优缺点, 因安装精度要求、 系统稳定性等因素, 最终选择水力透平带动发电机组的配置方式。它是利用系统中稳定的压力能经过水力透平叶轮转换为机械能, 再由透平机主轴经过离合器将能量传递到发电机上, 将旋转机械能转换成电能以实现系统余能的回收。
采用水力透平发电机组, 采用380V异步发电机组, 发出来的电并380V电网。

5.能量回收方案
来自NHD脱碳塔的高压富液( 2.5MPa, 流量(600 m3/h～650 m3/h)配管后进入NHD脱碳装置地面处的透平机, 将脱碳富液能量转化成电能。经过透平机能量回收的富液及未经能量回收的富液经过调节阀节流至0.9MPa回高闪槽回收再生。
2#变脱气脱硫塔出来的富液( 2.5MPa, 流量(350m3/h～400 m3/h)配管后进入透平机, 将富液能量转化成电能。经过透平机能量回收的富液及未经能量回收的富液经过调节阀节流至变脱气闪槽回收再生。
6.投资计算
序号
费用明细
单位
数量
金额( 万元)
备注
1
脱硫水力透平机
台
1
30

2
发电机
台
1
10

3
脱碳水力透平机
台
1
50

4
发电机
台
1
20

5
配套仪表
套
2
50

6
安装费用

10

总计

170

5.效益计算
NHD富液及2#变脱富液能量都回收, 其每小时能够发电196+143=339kw.h。
日发电量为: 339×24=8136 kw.h
日节约电费为: 8136×0.37=3010元,
年节约电费为: 3010×330=99万元, ( 按330天运行计算)
两年左右即可收回投资费用。