热能压缩机在硫磷生产热平衡系统中应用.pdfVIP

中国石油和化工勘察设计协会硫磷专委会暨全国化工硫磷中心第十五次年会论文集 热能压缩机在硫磷生产热平衡系统中的应用 阎尔平1 花序2 (1．环境保护部南京环境科学研究所江苏南京 2．江苏中建南京工程设计有限公司 江苏南京) 摘要：主要介绍了在化工生产中，Y型热力压缩机在热能产出与耗用之间如何建立最有效 最经济的平衡网络系统中的应用。结合工程生产实例提供采用热力压缩低压蒸汽回用，高效闪蒸 及余热制冷，建立换热网络，降低生产能耗，使其蒸汽能量品位和数量都得到合理的使用。 关键词：热平衡网络，热力压缩机，低压蒸汽回用、高效蒸发、余热制冷 江苏中建南京工程设计有限公司在承接湖北某企业进行1000MTPD硫酸项目的工程设计过程 中发现，该企业硫酸项目作为蒸汽热能的输出装置，汽源压力等级较多，相对于该企业其它(例 如湿法磷酸装置，磷酸浓缩装置，精制磷酸装置，复合肥装置，工业一铵装置，石膏板建材装置 等)用汽装置出现了蒸汽等级杂乱不匹配，热能损耗大，全厂热能难以平衡，生产调度协调困难， 不得不使用燃煤锅炉供热的状况。 针对上述状况，江苏中建南京工程设计有限公司与环境保护部南京环境科学研究所联合组成 专题科研组，研发的Y型热力压缩机并将其应用在供汽与用汽的热平衡系统中，有效的解决了产 汽等级不统一，用汽规格繁多及生产过程中间接换热，大量副产蒸汽无法使用导致热能损耗等难 题，在解决了热能平衡，各工艺系统平稳的问题的同时，大大降低了生产管理成本。本文分析和 论述采用专门设计的热力压缩供热技术进行蒸汽供热系统梯级优化和能量平衡，实现高效节能。 1 能量系统的转换原理 1．1能量的品位 能量是物质的基本特性参数，它表示物质所具有的做功能力。热力学第～定律说明了不同形式 的能量可以转换，但在转换过程中数量守恒，热力学第二定律指出，能量除了有量的多少外，还 有品位的高低，不同品位的能量转变为功的能力不同。 火用表示热力系统中物质在任意状态下相对于环境零态(degdstate)所具有的最大做功能 力。火无表示物质所具有的总能中．相对于环境零态，不可转变为技术功部分。 根据火用的定义，对于开口系物质所具的比火用为： e=h—h0一To(S—S。) (1) 根据火用的定义，物质流的物理火用为： e=h—e=ho+To(S-S。)(2) 中国石油和化工勘察设计协会硫磷专委会暨全国化工硫磷中心第十五次年会论文集 火用的概念是建立在热力学第一定律和第二定律基础上的热力参数，它表示能量在给定的环 境条件下(P0、T0及其它参数)，所能产生的最大有用功。它既可以表示能量的数量，又可以表示 能量的品位及其可利用程度，火用的单位与焓的单位相同。在实际能量转换过程中，火用只会减 少，不会守恒。 高品位蒸汽具有较高的值，应该避免在能量转换过程中有效能的无效贬值，即减少能量转换过 程中的不可逆过程。 1．2常规热力系统蒸汽节流减压的能量损失 在常规热力系统的设计运行中，通常采用阀门进行节流减压。采用阀门利用其阻力特性控制 调节生产用汽设备的用汽压力及用汽量的方法均称为蒸汽节流减压，它是对外界不作功的熵增等 焓过程，蒸汽在节流减压过程中，由于摩擦、涡流使大量有规则运动的分子变为无序运动，产生 耗散功，导致熵的增加，致使蒸汽能量产生无形的损失。(见图1) 1 p1 St 厂 ＆ n 一——·P—l陶}——————·一一 圈1 1一减压阄 从热力学第一定律热效率观点分析，蒸汽节流减压前后焓值相等即h2=hl，反应不出能量的损 失。但是，熵的增加反映了在孤立的热力系统中，能量产生变质，无疑这是能量的无效贬值和用 能的浪费。蒸汽节流减前后的损失，可以表达为： e。。一e止--To(($2-S。) (3) 目前蒸汽节流减压仍然是传统的