制氢工艺改造的节能效果

制氬工艺改造的节能效果Vol6 No4 Jul, 2004 POWER DSM文章编号:1009-1831(2004)4-0043-02制氢工艺改造的节能效果徐立群盐城市节能技术服务中心江苏盐城224001)摘要介绍甲醇裂解制氢工艺特性龀较电解制氬和甲醇裂解制氬不同生产工艺电能消耗分析节电机理,计算削峰能力,评价经济效果为制氫生产企业提供典例。关键词制氢工艺削峰滞节能效果中图分类号TK018文献标识码书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甲醇裂解制氢工艺流程及工艺特性江苏峰峰钨钼制品股份有限公司是轻工业电光甲醇裂解制氢是采用甲醇和水在催化剂作用下源行业钨钼化工和粉末冶金专业定点生产企业具有分解、转化经变压吸附制取氢气的一种工艺方法。年产2000金属钨钼的综合能力有1座35kV变电整个生产包括甲醇分解转化和变压吸附提纯2个过所受电容量630kVA年用电量3120万kWh。钨程甲醇分解制氢流程如图1所示。钼粉末冶金过程需要消耗大量的氢气作还原剂和保护气传统的方法是采用水电解工艺制氢其纯度能达到99.8%以上且能同时获得氧气。但该工艺甲醇+水」换反水压氢气热化凵应却涤分吸电能消耗较大能量转换有损失产品能耗偏高。为此,公司在现有4台计460m3/h生产能力的水电解制氢工艺基础上新上600mh生产能力的甲醇裂图1甲醇分解制氩框图解制氢裝置ρ套装置并列运行后削峰能力和节能效果十分显著。1)甲醇分解转化程序。来自原料槽的脱盐水与甲醇经计量、混合后,用进料泵加压后送入换热制氢生产工艺特性器与转化气换热升温后进入汽化器生成甲醇水蒸汽过热混合气体后进入反应器起活温度为250℃1.1水电解制氫工艺概述在催化剂的作用下同时发生裂解和变换反应水电解制氢是一种比较简单的制取纯度较高CH3OH=CO+2H2-Q.氢气的一种方法。CO+H,O=CO2+H2+Q2o2H2O=2H(阴极)0(阳极)总的发应依据法拉第定律,在标准状况下制取1.0m3氢CH4OH+HO=3H2+CO2-Q。气的理论用电量为294kWh实际用电量为理论值转化气经换热、水洗后送入变压吸附提绒简称PSA)段中国煤化工收稿日期2004-05-31作者简介徐立群(1967-)男工程师从事节能监测和(2)变压吸CNMHG由数台并技术服务工作列操作的吸附塔和一系列程控阀构成的变压吸附提43电力需求侧管理第6卷第4期200年7月制氢工艺改造的节能效果丶纯系统,除氢外的杂质成分均被一次性吸附下来,力增加140m/h制氢单耗下降高达5:06kWh/mr。得到纯度大于999的高纯度氲气(2)双系统运行负荷特性。从电解和裂解制氢(3)裂解制氢工艺特点。①产氢能力为600m/h;双系统运行负荷消耗(表2)及曲线可看岀有2峰2调节范围30%-120%且调节过程平滑。②甲醇消耗谷峰谷分明。第一谷连续运行近4h正好是电网用增↓为068k80m③煤消耗为035km电峰期错峰极为眀鲜较改前负荷除000~70点高于改前其余时段均低谷电使用充分,节电节钱。动2不同制氢工艺负荷特性比较2.3节能机理在甲醇分解转化工段,整个反应过程是吸热2.1水电解制氢负荷状况及其特性的,反应器和汽化器所需的热量是由导热油炉提1)负荷状况。现场测得电解槽电压为理论电供。循环使用的导热油温度为280-300℃使反应处压的1.8倍A台电解槽水电解制氢装置满负荷运于高于起活温度(250℃)活性状态。由于吸热的行的负荷情况见表1裂解反应和放热的变换反应同时进行因而充分有效地利用了反应热表1电解制氩系统负荷状况表电解槽能实测负荷3削峰能力和节能效果序号数量/台3.1削峰能力分析312新上裂解制氢装置与原来电解装置并列运行装有峰谷分时自控系统,峰期电解制氢自动关闭200实行让峰,裂解装置继续生产,为直观反应不同制4602390氢工艺时的峰谷消耗及削峰能力笔者从微机中调算得标准状况下每产1.0m的氢气的实际耗电取电解制氢(改前两种工艺同时制氢改后的量为52kWh,电解制氢实际负荷占到全厂总负荷全厂典型日的负荷(表2)并绘制成曲线图2从中的37.94%可看出,两种工艺同时生产的全厂负荷曲线(实(2)负荷特性。从改前即电解制氢典型日负荷线)由于峰期电解让峰裂解生产峰谷分明削峰数据(表2及其曲线(图2)可看出,负荷波动不效果明显从制氢系统平均消耗负荷中算得隈解大,相对稳定,总体上看近似直线,峰谷不明显装置满负荷运行增加2166kW的削峰能力年节全厂峰电量31950kWh,谷电33170kWh,平电电205276万kWh-1469.34万kWh=583.42万35010kWh,分别占全厂实际总耗电量的31.91%、kWh其削峰能力及节电效果分析见表3。33.13%、3496%:曲线上负荷低谷有2处峰谷比为1:1.05但这是在峰电开始时的800和16⑩0正好又是交接班的短期调整隨后渐增几乎没有错峰能力。化工企业这种连续生产的特性决定其在其它条件定时系统的错峰能力相对较弱要在满足生产用氢要求条件下实行避峰,需有较大的制氬生产能力调荷避峰成本相对要高实际运行中也难以实现。4567X1h78向22122324时间h2.2裂解制氢电能消耗状况及特性改造前负荷曲线泼造后负荷曲线(1)负荷状况。实测裂解制氢满负荷运行用电负荷84kW单耗为0.4kWh/m3比电解制氢生产能图2不同制氢工艺系统负荷曲线表2不同工艺典型日全厂负荷MW时间/h05电解43242434494.163,963.963.78343.6536645025.115365064.92932442.352.34时间/h1219电解4514.374.544543,764.374.514.55YH中国煤化工406裂+电2454044.194.243.793.343.34CNMHG.23(下转第53页)供电企业顾客满意度指数测评方案探讨Vol6 No 4 Jul. 2004 POWER DSM产。特殊保障用户是指海关、医院、政府、机场和地表1顾客满意度指数测评的三级指标铁公司等机构。一般用户指生产中对电能质量及服级编务无特殊要求的一般工业和商业等用户。如图1。指标号一级指标编号级指标适用客户CI1对电能质量的期望特殊用户居民用C12对报装用电质量的期望所有用户特殊工业用广电力用户特殊用特殊保障用户G14的所有用户围组织用C15对日常服务质量的期望所有用户一般C16对紧急服务质量的期望所有用户稿般用户C21对电能质量的感知特殊用户商业等用户顾客满意度C22对报装用电质量的感知所有用户顾客对质C23对抄表收费质量的感知所有用户图1电力用户分类量的感知C24对咨询投诉质量的感知所有用户C25对日常服务质量的感知所有用户5顾客满意度指数测评的指标设计C26对紧急服务质量的感知所有用户顾客对价C31顾客对总价值的感知所有用户顾客满意度指数是一级指标顾客期望、顾客值的感知C32顾客对总成本的感知所有用户对质量的感知以及顾客对价值的感知则是二级指在此基础上根据服务营销学理论服务质量标。根据供电的服务项目和服务流程将二级指标包括技术质量和职能质量2方面。参照优质服务的进一步细化为三级指标。服务项目主要包括电力供般标准结合供电企业的服务内容本公司将三应、维护抢修、报装用电、计量收费以及电力建设级指标进一步细化为四级指标。鉴于篇幅所限四等其中电力建设服务一般只针对特殊工业用户级指标从略。和一般工业用户。据此对于特殊工业用户和一般根据顾客满意度指数测评的思路笔者进一步工业用户,分别将顾客期望”和顾客对质量的感设计了调查问卷并经过有针对性的试验后确定了知”2个二级指标细化为相应的6个三级指标。商业问卷的调查项目。目前问卷调查的工作已经完成,等用户和居民用户不涉及电力建设服务因此只有正在进行数据的统计分析。据了解顾客满意度指后5个三级指标。”顾客对价值的感知"这个二级指数测评在我国供电行业还没有先例,希望深圳供电标分解为2个三级指标适用于所有用户。三级指分公司的顾客满意度指数测评能够为同行提供参标详见表1考和借鉴。口(本栏责任编辑徐文红)(上接第44页)常生产条件下新增效益约163万元。表3削峰能力及节能效果分析表结论生产生产能平均运行负荷∧W运行时间h削峰年耗电量工艺力(mH)峰平/kW万kWh(1)甲醇裂解制氢工艺成熟分解转化部分采电解460225023902390888用双功能催化剂,实现转化变换同时进行,大大简裂+电106084247424748821661469.34化工艺流程(2)变压吸附提纯工艺有专用PSA软件在吸3.2节能效果附塔出现故障时可自动将故障塔切除装置运行稳2套制氢系统并列运行,节能效果可从2方面定可靠估评:一是直接效果。由于新上1套甲醇裂解制氢(3)催化剂起活温度低转化和变换同时进行装置,生产能力扩大到1060m/h,提高了削峰能充分利用反应热可以转移高峰负荷2166kW制氩力年可削峰电2166kW×8h/天×365天=632.47万单耗下降到0.14kWh/m3,在高能耗的钨钼冶金加kWh扣除新增生产能力部分的消耗实际节峰期电工行业降耗和移峰效果明显,操作弹性可达30%-量583.42万kWh折合人民币400.81万元。二是间120%调节过程平滑适应削峰用电的需要。接效果。增加裂解制氫扣除削峰部分实际生产能(4)整个投瓷仅需280多力净增446m/h制氢单耗比电解制氫下降了5.06万元,投资回收中国煤化工kWh/m3,较电解制氢年节约电量446m/h×5.06社会效益和经济CNMHGkWh/m3×24h/天×365天=90543万kWh在满足正制氢企业考虑。□