神寧煤化工甲醇廠富余蒸汽拖動合同能源管理項目

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一、案例名稱

神寧煤化工甲醇廠富余蒸汽拖動合同能源管理項目

二、案例業主

神華寧夏煤業集團有限公司煤炭化學工業分公司甲醇廠由兩個25萬噸/年甲醇建設項目和83萬噸/年二甲醚項目組成，分別生產甲醇224526.927噸和631339.27噸。神華寧夏煤業集團有限公司神寧煤化工公司甲醇廠甲醇二套裝置產生的2.5MPa飽和蒸汽，由于沒有合理用途，在夏季以50t/h、冬季10th流量進行放空，不但浪費大量的能源也造成對環境的熱污染。

三、案例內容

1.技術原理及適用領域

低壓蒸汽在我國化工企業中廣泛存在很多企業選擇排空或直接輸送至熱管網，利用率低，成了名副其實的富余蒸汽，造成企業能源無形中流失。其實，低壓蒸汽可以進行再次利用來沖動汽輪機，驅動壓縮機、風機，拖動水泵等，利用汽輪機將低壓飽和蒸汽的低品位熱能轉化為旋轉機械能是低品位能源的主要利用途徑，可以完全取代電機，不但節約電能，提高企業能源利用率，而且降低產品成本，創造經濟效益

低壓飽和蒸汽汽輪機特指蒸汽壓力范圍為0.35~2.50 MPa、功率范圍為100~6000kW、蒸汽溫度為相應壓力下的飽和溫度、轉速為300~18000r/min的汽輪機。汽輪機驅動水泵是一種高效的節能解決方式，

通過將目前企業自白排放掉的蒸汽通過汽輪機，使汽輪機旋轉，取代電機來拖動水泵做功。利用項目單位現場的低壓飽和蒸汽，通過汽輪機主汽門進入汽缸，帶動轉子轉動再通過聯軸器與水泵相連，帶動水泵轉動省去了原來帶動水泵的電機，進而節省電能消耗。同時汽輪機排出來的蒸汽還可以回收再利用，保證了蒸汽的利用率。這樣不僅帶動了給水泵的轉動，節約了能源，而且使蒸汽得到了利用。

汽輪機可根據循環水泵的需要和要求采用變速調節，變速調節可使水泵運行效率提高，可靠性增加。另外，改變給水泵轉速來調節給水流量比節流調節經濟性高，消除了閥門因長期節流而造成的磨損，同時簡化了給水調節系統，操作調節方便。而電動機因受電網頻率的限制只能以定轉速運行，要實現變頻調節需要加裝變頻器，變頻器價格昂貴，且操作運行復雜，故障率高。

圖1 汽輪機驅動循環水泵工藝流程圖

另外，從機組安全運行角度考慮，大型電動機的啟動電流大，在投入和切除運行時廠用電負荷變化很大，對用電系統運行不利采用汽輪機拖動給水泵安全性要高于電機拖動水泵。

2.節能改造具體內容

該項目利用汽輪機將低壓飽和蒸汽的低品位熱能轉化為旋轉機械能從而拖動循環水泵，從而實現能量的梯級利用，達到節能目的。

該項目采用一臺N1.0-2.5凝氣式汽輪機回收利用12t/h壓力為2.5MPa的低壓飽和汽拖動甲醇一套裝置一臺額定功率1250kW

循環水泵，采用一臺N2.5-2.5凝氣式汽輪機回收利用18t/h壓力為2.5MPa的低壓飽和汽拖動甲醇二套裝置一臺額定功率2500kW循環水泵。

項目實施后，不改變原生產裝置，產品方案保持不變，不影響企業目前的產品工藝和生產規模。

(1)設備選型

當前汽輪機最常見機組型式有背壓式冷凝式兩種。在熱-電-動力系統使用工藝如圖2。

圖2 低壓飽和蒸汽汽輪機在熱一電一動力系統中使用示意圖

注:1-廢熱回收裝置;2-高效汽水分離器;3-背壓式汽輪機;4-凝汽式汽輪機;5-被驅動機械;6-冷凝水泵;7-熱力除氧器;8-除氧水泵。

凝氣式機組，是指進入機組的蒸汽在汽輪機中做完功后進入凝汽器，凝結成水，般排氣相對壓力和溫度比較低。排汽壓力大于大氣壓力的汽輪機稱為背壓式汽輪機，其排氣溫度和壓力都比較高，排氣不進去凝汽器，而是引到其他地方進行再次利用。

背壓式汽輪機的排汽壓力高，蒸汽的焓降較小，與排汽壓力很低的凝汽式汽輪機相比，發出同樣的功率，所需蒸汽量為大

從投資方面比較來看，凝氣式汽輪機投資建設成本較背壓式汽輪機要高，但其運行成本要低于背壓式汽輪機。

表1 背壓式與凝汽式汽輪機對比表

結合現場調研結果，同時遵循“技術先進，安全可靠，經濟合理，管理方便;利用原有能力和設施，節約占地、投資和運行能耗;安裝施工熟練，具備實施的可行性”的原則，確定該項目采用凝氣式汽輪機。

根據實際調研情況，結合各汽輪機廠家供應汽輪機性能參數，經項目建議書階段詳細計算論證，選型如下:

①采用一臺N1.0-2.5凝氣式汽輪機，回收利用12t/h，壓力為2.5MPa的低壓飽和汽，從而拖動甲醇一套裝置一臺額定功率1250kw循環水泵;

②采用一臺N2.5-2.5凝氣式汽輪機，回收利用18t/h，壓力為2.5MPa的低壓飽和蒸汽，從而拖動甲醇二套裝置一臺額定功率2500kW循環水泵

(2)項目實施內容

該項目建設工程為改造工程，在原有電動泵基礎上改造，具體實施包括以下工作:

拆除循環水泵原配套電機及電機基礎汽輪機基礎施工，凝汽器基礎施工，甲醇二套裝置至循環水泵蒸汽管道施工及閥門等安裝，凝結水回收管道施工，汽輪機及其附屬設備安裝，凝汽器安裝及其與汽輪機連接凝汽水泵安裝就位及凝結水回收管道接入蒸汽管道與汽輪機進汽口連接，汽輪機稀油站等附屬設備安裝就位，并連接汽輪機與油站之間的潤滑油管路。

汽輪機控制柜就位及儀表連接；

汽輪機調試工作前的準備工作，并檢查蒸汽管路，將汽輪機透平油注入稀油站；

汽輪機本體及蒸汽管道等進行保溫；

汽輪機行暖管、疏水等;

汽輪機運行調試及驗收。

四、項目年節能量及節能效益

1.年節能量

(1)節約能源消耗

根據項目單位提供資料，冬季(5個部分蒸汽將用于供熱，汽量較少，因而月)節能量暫不考慮冬季節能情況，因此計算周期按照每年7個月即210天，共計5040小時進行計算。通過項目實施，可節約循環水泵1250kW/h及2500kW/h電機各一臺，節約能源計算如下:

(1250+2500)x5040=18900000kW:h，折合標準煤6331.5噸。

(2)脫鹽水回收。

項目實施后可回收12+18=30t/h的脫鹽水，每年可回收151200t脫鹽水。

2.年節能效益

根據項目單位現有電價0.406元/kW·h測算，每年可節約電費767.34萬元。同時，項目實施后可回收12+18=30t/h的脫鹽水，每年可回收151200t脫鹽水，根據項目單位提供數據，脫鹽水價格甲醇一套裝置6.32元t，甲醇二套裝置7.58元/t，則該項目實施后回收脫鹽水產生效益為

12x5040x6.32+18x5040x7.58=106.99萬元。

合計年綜合效益874.33萬元。

五、商業模式

該項目采用節能效益分享型合同能源管理模式，效益分享期28個月14天。在效益分享期內，用能單位分享20%的節能效益，節能服務公司分享80%的節能效益。

自功能性完工之日起，用能單位采取轉賬匯款方式分3年向乙方支付節能效益款-項，按年支付。節能服務公司應當開具合格有效的發票，設備設施部分開具17%增值稅專用發票，剩余部分開具6%服務費增值稅發票。

六、融資渠道

該項目投資額1000萬元，全部為節能服務公司自有資金。