制氬工藝改造的節(jié)能效果Vol6 No4 Jul, 2004 POWER DSM文章編號(hào):1009-1831(2004)4-0043-02制氫工藝改造的節(jié)能效果徐立群鹽城市節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心江蘇鹽城224001)摘要介紹甲醇裂解制氫工藝特性齔較電解制氬和甲醇裂解制氬不同生產(chǎn)工藝電能消耗分析節(jié)電機(jī)理,計(jì)算削峰能力,評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效果為制氫生產(chǎn)企業(yè)提供典例。關(guān)鍵詞制氫工藝削峰滯節(jié)能效果中圖分類號(hào)TK018文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼書The Energy SavIngof reform about Making Hydrogen TechnologyXU Li-qun(Yancheng Energy Conservation Service Center Yancheng 224001 ChinaAbstract Introduce the technology character of methyl alcohol splitting decomposition for making hydrogen. Compare thenergy consumption of different produce technology of making hydrogen between electrolytic and methyl alcohol splittindecomposition. Analyze mechanism of energy conservation and calculate peak clipping capacity. Evaluate economic effect andprovide characteristic case for enterprise of making hydrogen.Key words Making hydrogen technology Peak clipping :Energy conservation effect0引言的2倍。1.2甲醇裂解制氫工藝流程及工藝特性江蘇峰峰鎢鉬制品股份有限公司是輕工業(yè)電光甲醇裂解制氫是采用甲醇和水在催化劑作用下源行業(yè)鎢鉬化工和粉末冶金專業(yè)定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)具有分解、轉(zhuǎn)化經(jīng)變壓吸附制取氫氣的一種工藝方法。年產(chǎn)2000金屬鎢鉬的綜合能力有1座35kV變電整個(gè)生產(chǎn)包括甲醇分解轉(zhuǎn)化和變壓吸附提純2個(gè)過所受電容量630kVA年用電量3120萬kWh。鎢程甲醇分解制氫流程如圖1所示。鉬粉末冶金過程需要消耗大量的氫氣作還原劑和保護(hù)氣傳統(tǒng)的方法是采用水電解工藝制氫其純度能達(dá)到99.8%以上且能同時(shí)獲得氧氣。但該工藝甲醇+水」換反水壓氫氣熱化凵應(yīng)卻滌分吸電能消耗較大能量轉(zhuǎn)換有損失產(chǎn)品能耗偏高。為此,公司在現(xiàn)有4臺(tái)計(jì)460m3/h生產(chǎn)能力的水電解制氫工藝基礎(chǔ)上新上600mh生產(chǎn)能力的甲醇裂圖1甲醇分解制氬框圖解制氫裝置ρ套裝置并列運(yùn)行后削峰能力和節(jié)能效果十分顯著。1)甲醇分解轉(zhuǎn)化程序。來自原料槽的脫鹽水與甲醇經(jīng)計(jì)量、混合后,用進(jìn)料泵加壓后送入換熱制氫生產(chǎn)工藝特性器與轉(zhuǎn)化氣換熱升溫后進(jìn)入汽化器生成甲醇水蒸汽過熱混合氣體后進(jìn)入反應(yīng)器起活溫度為250℃1.1水電解制氫工藝概述在催化劑的作用下同時(shí)發(fā)生裂解和變換反應(yīng)水電解制氫是一種比較簡(jiǎn)單的制取純度較高CH3OH=CO+2H2-Q.氫氣的一種方法。CO+H,O=CO2+H2+Q2o2H2O=2H(陰極)0(陽極)總的發(fā)應(yīng)依據(jù)法拉第定律,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下制取1.0m3氫CH4OH+HO=3H2+CO2-Q。氣的理論用電量為294kWh實(shí)際用電量為理論值轉(zhuǎn)化氣經(jīng)換熱、水洗后送入變壓吸附提絨簡(jiǎn)稱PSA)段中國(guó)煤化工收稿日期2004-05-31作者簡(jiǎn)介徐立群(1967-)男工程師從事節(jié)能監(jiān)測(cè)和(2)變壓吸CNMHG由數(shù)臺(tái)并技術(shù)服務(wù)工作列操作的吸附塔和一系列程控閥構(gòu)成的變壓吸附提43電力需求側(cè)管理第6卷第4期200年7月制氫工藝改造的節(jié)能效果丶純系統(tǒng),除氫外的雜質(zhì)成分均被一次性吸附下來,力增加140m/h制氫單耗下降高達(dá)5:06kWh/mr。得到純度大于999的高純度氳氣(2)雙系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷特性。從電解和裂解制氫(3)裂解制氫工藝特點(diǎn)。①產(chǎn)氫能力為600m/h;雙系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷消耗(表2)及曲線可看岀有2峰2調(diào)節(jié)范圍30%-120%且調(diào)節(jié)過程平滑。②甲醇消耗谷峰谷分明。第一谷連續(xù)運(yùn)行近4h正好是電網(wǎng)用增↓為068k80m③煤消耗為035km電峰期錯(cuò)峰極為眀鮮較改前負(fù)荷除000~70點(diǎn)高于改前其余時(shí)段均低谷電使用充分,節(jié)電節(jié)錢。動(dòng)2不同制氫工藝負(fù)荷特性比較2.3節(jié)能機(jī)理在甲醇分解轉(zhuǎn)化工段,整個(gè)反應(yīng)過程是吸熱2.1水電解制氫負(fù)荷狀況及其特性的,反應(yīng)器和汽化器所需的熱量是由導(dǎo)熱油爐提1)負(fù)荷狀況。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得電解槽電壓為理論電供。循環(huán)使用的導(dǎo)熱油溫度為280-300℃使反應(yīng)處壓的1.8倍A臺(tái)電解槽水電解制氫裝置滿負(fù)荷運(yùn)于高于起活溫度(250℃)活性狀態(tài)。由于吸熱的行的負(fù)荷情況見表1裂解反應(yīng)和放熱的變換反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行因而充分有效地利用了反應(yīng)熱表1電解制氬系統(tǒng)負(fù)荷狀況表電解槽能實(shí)測(cè)負(fù)荷3削峰能力和節(jié)能效果序號(hào)數(shù)量/臺(tái)3.1削峰能力分析312新上裂解制氫裝置與原來電解裝置并列運(yùn)行裝有峰谷分時(shí)自控系統(tǒng),峰期電解制氫自動(dòng)關(guān)閉200實(shí)行讓峰,裂解裝置繼續(xù)生產(chǎn),為直觀反應(yīng)不同制4602390氫工藝時(shí)的峰谷消耗及削峰能力筆者從微機(jī)中調(diào)算得標(biāo)準(zhǔn)狀況下每產(chǎn)1.0m的氫氣的實(shí)際耗電取電解制氫(改前兩種工藝同時(shí)制氫改后的量為52kWh,電解制氫實(shí)際負(fù)荷占到全廠總負(fù)荷全廠典型日的負(fù)荷(表2)并繪制成曲線圖2從中的37.94%可看出,兩種工藝同時(shí)生產(chǎn)的全廠負(fù)荷曲線(實(shí)(2)負(fù)荷特性。從改前即電解制氫典型日負(fù)荷線)由于峰期電解讓峰裂解生產(chǎn)峰谷分明削峰數(shù)據(jù)(表2及其曲線(圖2)可看出,負(fù)荷波動(dòng)不效果明顯從制氫系統(tǒng)平均消耗負(fù)荷中算得隈解大,相對(duì)穩(wěn)定,總體上看近似直線,峰谷不明顯裝置滿負(fù)荷運(yùn)行增加2166kW的削峰能力年節(jié)全廠峰電量31950kWh,谷電33170kWh,平電電205276萬kWh-1469.34萬kWh=583.42萬35010kWh,分別占全廠實(shí)際總耗電量的31.91%、kWh其削峰能力及節(jié)電效果分析見表3。33.13%、3496%:曲線上負(fù)荷低谷有2處峰谷比為1:1.05但這是在峰電開始時(shí)的800和16⑩0正好又是交接班的短期調(diào)整隨后漸增幾乎沒有錯(cuò)峰能力?；て髽I(yè)這種連續(xù)生產(chǎn)的特性決定其在其它條件定時(shí)系統(tǒng)的錯(cuò)峰能力相對(duì)較弱要在滿足生產(chǎn)用氫要求條件下實(shí)行避峰,需有較大的制氬生產(chǎn)能力調(diào)荷避峰成本相對(duì)要高實(shí)際運(yùn)行中也難以實(shí)現(xiàn)。4567X1h78向22122324時(shí)間h2.2裂解制氫電能消耗狀況及特性改造前負(fù)荷曲線潑造后負(fù)荷曲線(1)負(fù)荷狀況。實(shí)測(cè)裂解制氫滿負(fù)荷運(yùn)行用電負(fù)荷84kW單耗為0.4kWh/m3比電解制氫生產(chǎn)能圖2不同制氫工藝系統(tǒng)負(fù)荷曲線表2不同工藝典型日全廠負(fù)荷MW時(shí)間/h05電解43242434494.163,963.963.78343.6536645025.115365064.92932442.352.34時(shí)間/h1219電解4514.374.544543,764.374.514.55YH中國(guó)煤化工406裂+電2454044.194.243.793.343.34CNMHG.23(下轉(zhuǎn)第53頁)供電企業(yè)顧客滿意度指數(shù)測(cè)評(píng)方案探討Vol6 No 4 Jul. 2004 POWER DSM產(chǎn)。特殊保障用戶是指海關(guān)、醫(yī)院、政府、機(jī)場(chǎng)和地表1顧客滿意度指數(shù)測(cè)評(píng)的三級(jí)指標(biāo)鐵公司等機(jī)構(gòu)。一般用戶指生產(chǎn)中對(duì)電能質(zhì)量及服級(jí)編務(wù)無特殊要求的一般工業(yè)和商業(yè)等用戶。如圖1。指標(biāo)號(hào)一級(jí)指標(biāo)編號(hào)級(jí)指標(biāo)適用客戶CI1對(duì)電能質(zhì)量的期望特殊用戶居民用C12對(duì)報(bào)裝用電質(zhì)量的期望所有用戶特殊工業(yè)用廣電力用戶特殊用特殊保障用戶G14的所有用戶圍組織用C15對(duì)日常服務(wù)質(zhì)量的期望所有用戶一般C16對(duì)緊急服務(wù)質(zhì)量的期望所有用戶稿般用戶C21對(duì)電能質(zhì)量的感知特殊用戶商業(yè)等用戶顧客滿意度C22對(duì)報(bào)裝用電質(zhì)量的感知所有用戶顧客對(duì)質(zhì)C23對(duì)抄表收費(fèi)質(zhì)量的感知所有用戶圖1電力用戶分類量的感知C24對(duì)咨詢投訴質(zhì)量的感知所有用戶C25對(duì)日常服務(wù)質(zhì)量的感知所有用戶5顧客滿意度指數(shù)測(cè)評(píng)的指標(biāo)設(shè)計(jì)C26對(duì)緊急服務(wù)質(zhì)量的感知所有用戶顧客對(duì)價(jià)C31顧客對(duì)總價(jià)值的感知所有用戶顧客滿意度指數(shù)是一級(jí)指標(biāo)顧客期望、顧客值的感知C32顧客對(duì)總成本的感知所有用戶對(duì)質(zhì)量的感知以及顧客對(duì)價(jià)值的感知?jiǎng)t是二級(jí)指在此基礎(chǔ)上根據(jù)服務(wù)營(yíng)銷學(xué)理論服務(wù)質(zhì)量標(biāo)。根據(jù)供電的服務(wù)項(xiàng)目和服務(wù)流程將二級(jí)指標(biāo)包括技術(shù)質(zhì)量和職能質(zhì)量2方面。參照優(yōu)質(zhì)服務(wù)的進(jìn)一步細(xì)化為三級(jí)指標(biāo)。服務(wù)項(xiàng)目主要包括電力供般標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合供電企業(yè)的服務(wù)內(nèi)容本公司將三應(yīng)、維護(hù)搶修、報(bào)裝用電、計(jì)量收費(fèi)以及電力建設(shè)級(jí)指標(biāo)進(jìn)一步細(xì)化為四級(jí)指標(biāo)。鑒于篇幅所限四等其中電力建設(shè)服務(wù)一般只針對(duì)特殊工業(yè)用戶級(jí)指標(biāo)從略。和一般工業(yè)用戶。據(jù)此對(duì)于特殊工業(yè)用戶和一般根據(jù)顧客滿意度指數(shù)測(cè)評(píng)的思路筆者進(jìn)一步工業(yè)用戶,分別將顧客期望”和顧客對(duì)質(zhì)量的感設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷并經(jīng)過有針對(duì)性的試驗(yàn)后確定了知”2個(gè)二級(jí)指標(biāo)細(xì)化為相應(yīng)的6個(gè)三級(jí)指標(biāo)。商業(yè)問卷的調(diào)查項(xiàng)目。目前問卷調(diào)查的工作已經(jīng)完成,等用戶和居民用戶不涉及電力建設(shè)服務(wù)因此只有正在進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。據(jù)了解顧客滿意度指后5個(gè)三級(jí)指標(biāo)?！鳖櫩蛯?duì)價(jià)值的感知"這個(gè)二級(jí)指數(shù)測(cè)評(píng)在我國(guó)供電行業(yè)還沒有先例,希望深圳供電標(biāo)分解為2個(gè)三級(jí)指標(biāo)適用于所有用戶。三級(jí)指分公司的顧客滿意度指數(shù)測(cè)評(píng)能夠?yàn)橥刑峁﹨?biāo)詳見表1考和借鑒?？?本欄責(zé)任編輯徐文紅)(上接第44頁)常生產(chǎn)條件下新增效益約163萬元。表3削峰能力及節(jié)能效果分析表結(jié)論生產(chǎn)生產(chǎn)能平均運(yùn)行負(fù)荷∧W運(yùn)行時(shí)間h削峰年耗電量工藝力(mH)峰平/kW萬kWh(1)甲醇裂解制氫工藝成熟分解轉(zhuǎn)化部分采電解460225023902390888用雙功能催化劑,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化變換同時(shí)進(jìn)行,大大簡(jiǎn)裂+電106084247424748821661469.34化工藝流程(2)變壓吸附提純工藝有專用PSA軟件在吸3.2節(jié)能效果附塔出現(xiàn)故障時(shí)可自動(dòng)將故障塔切除裝置運(yùn)行穩(wěn)2套制氫系統(tǒng)并列運(yùn)行,節(jié)能效果可從2方面定可靠估評(píng):一是直接效果。由于新上1套甲醇裂解制氫(3)催化劑起活溫度低轉(zhuǎn)化和變換同時(shí)進(jìn)行裝置,生產(chǎn)能力擴(kuò)大到1060m/h,提高了削峰能充分利用反應(yīng)熱可以轉(zhuǎn)移高峰負(fù)荷2166kW制氬力年可削峰電2166kW×8h/天×365天=632.47萬單耗下降到0.14kWh/m3,在高能耗的鎢鉬冶金加kWh扣除新增生產(chǎn)能力部分的消耗實(shí)際節(jié)峰期電工行業(yè)降耗和移峰效果明顯,操作彈性可達(dá)30%-量583.42萬kWh折合人民幣400.81萬元。二是間120%調(diào)節(jié)過程平滑適應(yīng)削峰用電的需要。接效果。增加裂解制氫扣除削峰部分實(shí)際生產(chǎn)能(4)整個(gè)投瓷僅需280多力凈增446m/h制氫單耗比電解制氫下降了5.06萬元,投資回收中國(guó)煤化工kWh/m3,較電解制氫年節(jié)約電量446m/h×5.06社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)CNMHGkWh/m3×24h/天×365天=90543萬kWh在滿足正制氫企業(yè)考慮?！?/p>