制氫工藝改造的節能效果

制氬工藝改造的節能效果Vol6 No4 Jul, 2004 POWER DSM文章編號:1009-1831(2004)4-0043-02制氫工藝改造的節能效果徐立群鹽城市節能技術(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電機理,計算削峰能力,評價(jià)經(jīng)濟效果為制氫生產(chǎn)企業(yè)提供典例。關(guān)鍵詞制氫工藝削峰滯節能效果中圖分類(lèi)號TK018文獻標識碼書(shū)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(zhuān)業(yè)定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)具有分解、轉化經(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)包括甲醇分解轉化和變壓吸附提純2個(gè)過(guò)所受電容量630kVA年用電量3120萬(wàn)kWh。鎢程甲醇分解制氫流程如圖1所示。鉬粉末冶金過(guò)程需要消耗大量的氫氣作還原劑和保護氣傳統的方法是采用水電解工藝制氫其純度能達到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卻滌分吸電能消耗較大能量轉換有損失產(chǎn)品能耗偏高。為此,公司在現有4臺計460m3/h生產(chǎn)能力的水電解制氫工藝基礎上新上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套裝置并列運行后削峰能力和節能效果十分顯著(zhù)。1)甲醇分解轉化程序。來(lái)自原料槽的脫鹽水與甲醇經(jīng)計量、混合后,用進(jìn)料泵加壓后送入換熱制氫生產(chǎn)工藝特性器與轉化氣換熱升溫后進(jìn)入汽化器生成甲醇水蒸汽過(guò)熱混合氣體后進(jìn)入反應器起活溫度為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(yáng)極)總的發(fā)應依據法拉第定律,在標準狀況下制取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化氣經(jīng)換熱、水洗后送入變壓吸附提絨簡(jiǎn)稱(chēng)PSA)段中國煤化工收稿日期2004-05-31作者簡(jiǎn)介徐立群(1967-)男工程師從事節能監測和(2)變壓吸CNMHG由數臺并技術(shù)服務(wù)工作列操作的吸附塔和一系列程控閥構成的變壓吸附提43電力需求側管理第6卷第4期200年7月制氫工藝改造的節能效果丶純系統,除氫外的雜質(zhì)成分均被一次性吸附下來(lái),力增加140m/h制氫單耗下降高達5:06kWh/mr。得到純度大于999的高純度氳氣(2)雙系統運行負荷特性。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;雙系統運行負荷消耗(表2)及曲線(xiàn)可看岀有2峰2調節范圍30%-120%且調節過(guò)程平滑。②甲醇消耗谷峰谷分明。第一谷連續運行近4h正好是電網(wǎng)用增↓為068k80m③煤消耗為035km電峰期錯峰極為眀鮮較改前負荷除000~70點(diǎn)高于改前其余時(shí)段均低谷電使用充分,節電節錢(qián)。動(dòng)2不同制氫工藝負荷特性比較2.3節能機理在甲醇分解轉化工段,整個(gè)反應過(guò)程是吸熱2.1水電解制氫負荷狀況及其特性的,反應器和汽化器所需的熱量是由導熱油爐提1)負荷狀況?，F場(chǎng)測得電解槽電壓為理論電供。循環(huán)使用的導熱油溫度為280-300℃使反應處壓的1.8倍A臺電解槽水電解制氫裝置滿(mǎn)負荷運于高于起活溫度(250℃)活性狀態(tài)。由于吸熱的行的負荷情況見(jiàn)表1裂解反應和放熱的變換反應同時(shí)進(jìn)行因而充分有效地利用了反應熱表1電解制氬系統負荷狀況表電解槽能實(shí)測負荷3削峰能力和節能效果序號數量/臺3.1削峰能力分析312新上裂解制氫裝置與原來(lái)電解裝置并列運行裝有峰谷分時(shí)自控系統,峰期電解制氫自動(dòng)關(guān)閉200實(shí)行讓峰,裂解裝置繼續生產(chǎn),為直觀(guān)反應不同制4602390氫工藝時(shí)的峰谷消耗及削峰能力筆者從微機中調算得標準狀況下每產(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)際負荷占到全廠(chǎng)總負荷全廠(chǎng)典型日的負荷(表2)并繪制成曲線(xiàn)圖2從中的37.94%可看出,兩種工藝同時(shí)生產(chǎn)的全廠(chǎng)負荷曲線(xiàn)(實(shí)(2)負荷特性。從改前即電解制氫典型日負荷線(xiàn))由于峰期電解讓峰裂解生產(chǎn)峰谷分明削峰數據(表2及其曲線(xiàn)(圖2)可看出,負荷波動(dòng)不效果明顯從制氫系統平均消耗負荷中算得隈解大,相對穩定,總體上看近似直線(xiàn),峰谷不明顯裝置滿(mǎn)負荷運行增加2166kW的削峰能力年節全廠(chǎng)峰電量31950kWh,谷電33170kWh,平電電205276萬(wàn)kWh-1469.34萬(wàn)kWh=583.42萬(wàn)35010kWh,分別占全廠(chǎng)實(shí)際總耗電量的31.91%、kWh其削峰能力及節電效果分析見(jiàn)表3。33.13%、3496%:曲線(xiàn)上負荷低谷有2處峰谷比為1:1.05但這是在峰電開(kāi)始時(shí)的800和16⑩0正好又是交接班的短期調整隨后漸增幾乎沒(méi)有錯峰能力?；て髽I(yè)這種連續生產(chǎn)的特性決定其在其它條件定時(shí)系統的錯峰能力相對較弱要在滿(mǎn)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)能力調荷避峰成本相對要高實(shí)際運行中也難以實(shí)現。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荷曲線(xiàn)潑造后負荷曲線(xiàn)(1)負荷狀況。實(shí)測裂解制氫滿(mǎn)負荷運行用電負荷84kW單耗為0.4kWh/m3比電解制氫生產(chǎn)能圖2不同制氫工藝系統負荷曲線(xiàn)表2不同工藝典型日全廠(chǎng)負荷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中國煤化工406裂+電2454044.194.243.793.343.34CNMHG.23(下轉第53頁(yè))供電企業(yè)顧客滿(mǎn)意度指數測評方案探討Vol6 No 4 Jul. 2004 POWER DSM產(chǎn)。特殊保障用戶(hù)是指海關(guān)、醫院、政府、機場(chǎng)和地表1顧客滿(mǎn)意度指數測評的三級指標鐵公司等機構。一般用戶(hù)指生產(chǎn)中對電能質(zhì)量及服級編務(wù)無(wú)特殊要求的一般工業(yè)和商業(yè)等用戶(hù)。如圖1。指標號一級指標編號級指標適用客戶(hù)CI1對電能質(zhì)量的期望特殊用戶(hù)居民用C12對報裝用電質(zhì)量的期望所有用戶(hù)特殊工業(yè)用廣電力用戶(hù)特殊用特殊保障用戶(hù)G14的所有用戶(hù)圍組織用C15對日常服務(wù)質(zhì)量的期望所有用戶(hù)一般C16對緊急服務(wù)質(zhì)量的期望所有用戶(hù)稿般用戶(hù)C21對電能質(zhì)量的感知特殊用戶(hù)商業(yè)等用戶(hù)顧客滿(mǎn)意度C22對報裝用電質(zhì)量的感知所有用戶(hù)顧客對質(zhì)C23對抄表收費質(zhì)量的感知所有用戶(hù)圖1電力用戶(hù)分類(lèi)量的感知C24對咨詢(xún)投訴質(zhì)量的感知所有用戶(hù)C25對日常服務(wù)質(zhì)量的感知所有用戶(hù)5顧客滿(mǎn)意度指數測評的指標設計C26對緊急服務(wù)質(zhì)量的感知所有用戶(hù)顧客對價(jià)C31顧客對總價(jià)值的感知所有用戶(hù)顧客滿(mǎn)意度指數是一級指標顧客期望、顧客值的感知C32顧客對總成本的感知所有用戶(hù)對質(zhì)量的感知以及顧客對價(jià)值的感知則是二級指在此基礎上根據服務(wù)營(yíng)銷(xiāo)學(xué)理論服務(wù)質(zhì)量標。根據供電的服務(wù)項目和服務(wù)流程將二級指標包括技術(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)一步細化為三級指標。服務(wù)項目主要包括電力供般標準結合供電企業(yè)的服務(wù)內容本公司將三應、維護搶修、報裝用電、計量收費以及電力建設級指標進(jìn)一步細化為四級指標。鑒于篇幅所限四等其中電力建設服務(wù)一般只針對特殊工業(yè)用戶(hù)級指標從略。和一般工業(yè)用戶(hù)。據此對于特殊工業(yè)用戶(hù)和一般根據顧客滿(mǎn)意度指數測評的思路筆者進(jìn)一步工業(yè)用戶(hù),分別將顧客期望”和顧客對質(zhì)量的感設計了調查問(wèn)卷并經(jīng)過(guò)有針對性的試驗后確定了知”2個(gè)二級指標細化為相應的6個(gè)三級指標。商業(yè)問(wèn)卷的調查項目。目前問(wèn)卷調查的工作已經(jīng)完成,等用戶(hù)和居民用戶(hù)不涉及電力建設服務(wù)因此只有正在進(jìn)行數據的統計分析。據了解顧客滿(mǎn)意度指后5個(gè)三級指標?！鳖櫩蛯r(jià)值的感知"這個(gè)二級指數測評在我國供電行業(yè)還沒(méi)有先例,希望深圳供電標分解為2個(gè)三級指標適用于所有用戶(hù)。三級指分公司的顧客滿(mǎn)意度指數測評能夠為同行提供參標詳見(jiàn)表1考和借鑒?？?本欄責任編輯徐文紅)(上接第44頁(yè))常生產(chǎn)條件下新增效益約163萬(wàn)元。表3削峰能力及節能效果分析表結論生產(chǎn)生產(chǎn)能平均運行負荷∧W運行時(shí)間h削峰年耗電量工藝力(mH)峰平/kW萬(wàn)kWh(1)甲醇裂解制氫工藝成熟分解轉化部分采電解460225023902390888用雙功能催化劑,實(shí)現轉化變換同時(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(zhuān)用PSA軟件在吸3.2節能效果附塔出現故障時(shí)可自動(dòng)將故障塔切除裝置運行穩2套制氫系統并列運行,節能效果可從2方面定可靠估評: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化和變換同時(shí)進(jìn)行裝置,生產(chǎn)能力擴大到1060m/h,提高了削峰能充分利用反應熱可以轉移高峰負荷2166kW制氬力年可削峰電2166kW×8h/天×365天=632.47萬(wàn)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)際節峰期電工行業(yè)降耗和移峰效果明顯,操作彈性可達30%-量583.42萬(wàn)kWh折合人民幣400.81萬(wàn)元。二是間120%調節過(guò)程平滑適應削峰用電的需要。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(wàn)元,投資回收中國煤化工kWh/m3,較電解制氫年節約電量446m/h×5.06社會(huì )效益和經(jīng)濟CNMHGkWh/m3×24h/天×365天=90543萬(wàn)kWh在滿(mǎn)足正制氫企業(yè)考慮?！?/p>