Организация систем утилизации вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) на основе принципов энерготехнологического комбинирования является перспективным направлением повышения энергетической эффективности технологических схем промышленных производств. Данное направление позволяет решать проблемы реального производства в динамике преобразования его структуры, эффективно использовать собственные резервы энергосбережения, снижать потребление энергии со стороны.
Разработана утилизационная система для технологической схемы производства этилена. Предлагаемая система предназначена для выработки пара с давлением 0,6 МПа, захоложенной воды с температурой 7°С и покрытия нагрузок на подогрев технологических потоков, отопление и горячее водоснабжение. Основой предлагаемой схемы является утилизационный контур, обеспечивающий непрерывную транспортировку теплоты от вторичных энергетических ресурсов к потребителям. В данном контуре используется теплота конденсата, образующегося в данной схеме, утилизируется теплота уходящих газов печей пиролиза, осуществляется отвод теплоты от циркуляционной воды скрубберов.
Нагретая циркуляционная вода с температурой 155°С используется как источник образования пара вторичного вскипания. Для этого она сбрасывается в сепаратор, где кипит с образованием пара вторичного вскипания за счет расширения с давления 0,55 МПа в трубопроводе циркуляционной воды до давления 0,22 МПа в сепараторе. Образовавшийся пар вторичного вскипания отсасывается пароструйным компрессором, в котором используется энергия расширения пара с ТЭЦ от давления 1,6 МПа до технологического давления 0,6 МПа. Такое решение позволяет полезно использовать энергию расширения, теряемую при вынужденном дросселировании водяного пара. После сепаратора циркуляционная вода с температурой 123°С насосами подается в абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину (АБХМ). В ней вырабатывается захоложенная вода с температурой 7°С. Холод, вырабатываемый в АБХМ, используется для охлаждения циркуляционной воды второго контура скрубберов, а также для охлаждения пиролизного газа. Здесь охлаждающая циркуляционная вода заменяет антифриз, поступающий на производство со стороны.
После АБХМ циркуляционная вода с температурой 100°С охлаждается до 40°С в теплообменнике, тем самым подогревая сырье, подаваемое на пиролиз в трубчатые печи. Часть воды с температурой 100°С используется для покрытия нагрузок отопления и горячего водоснабжения.
За счет организации системы утилизации ВЭР применительно к технологической схеме производства этилена достигается тройной эффект. Во-первых, это экономия от замещения части пара с ТЭЦ паром вторичного вскипания за счет использования пароструйного компрессора вместо дросселирования. Во-вторых, экономия антифриза счет использования АБХМ. И в-третьих, экономия за счет снижения затрат на отопление, горячее водоснабжение и подогрев технологических потоков.
В результате включения утилизационной системы в технологическую схему производства этилена получены следующие результаты:
- коэффициент полезного использования теплоты в схеме после включения утилизационной системы увеличился с 74 % до 87 %, коэффициент полезного использования эксергии с 44 % до 52 %;
- потери тепловой и эксергетической мощности с отводимыми потоками энергии и вещества уменьшились;
- утилизирована большая часть ранее теряемой теплоты. Утилизированная теплота использована для получения водяного пара с P=0,22 МПа, охлаждения технологической воды с t=12°С до t=7°С, для охлаждения пиролизного газа, циркуляционной воды скрубберов, для покрытия нагрузок на отопление, горячее водоснабжение.
Работа выполняется в рамках гранта Президента РФ МК-2759.2007.8
Работа представлена на научную международную конференцию «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники», Шарм-эль-шейх (Египет), 20-27 ноября 2008 г. Поступила в редакцию 25.10.2008.