湖北某化工廠脫硫工段脫硫泵擴(kuò)容節(jié)能改造實(shí)現(xiàn)方法

（萬洲電氣股份有限公司）

摘  要：本文涉及化工合成氨行業(yè)脫硫工段的脫硫泵節(jié)能改造，介紹了通過檢測(cè)脫硫工段的運(yùn)行工況參數(shù)和脫硫泵型號(hào)參數(shù)，準(zhǔn)確判斷引起高能耗各種原因，準(zhǔn)確找到最佳工況點(diǎn)，按最佳運(yùn)行工況參數(shù)定做“高效節(jié)能泵”， 替換目前處于不利工況、低效率運(yùn)行的水泵，消除了因系統(tǒng)配置不合理引起的低效率輸送，達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：脫硫泵；高效節(jié)能泵；節(jié)能降耗

1引言

化工合成氨生產(chǎn)過程中，經(jīng)氣柜送到脫硫工段的混合氣體，首先須去除混合氣體中的H2S，然后再經(jīng)過變換、變脫、脫碳、烷烴化、壓縮及合成最終反應(yīng)生成NH3，制得合格的液氨存儲(chǔ)在液氨槽中。脫硫在合成氨整個(gè)生產(chǎn)過程中是至關(guān)重要的一個(gè)工段，脫硫塔的脫硫能力關(guān)系到整個(gè)合成氨的生產(chǎn)能力、液氨質(zhì)量、以及生產(chǎn)過程中設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與壽命。

2節(jié)能方案設(shè)計(jì)

 一般合成氨廠脫硫工段的貧液泵會(huì)配置3臺(tái)，功率一般相同，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)情況確定脫硫泵的開停，本文在深入湖北某合成氨生產(chǎn)現(xiàn)場的基礎(chǔ)上，對(duì)生產(chǎn)線脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的工況調(diào)查和數(shù)據(jù)收集，根據(jù)現(xiàn)場工藝人員交流得知，在脫硫工段，合成氨廠想進(jìn)行脫硫貧液擴(kuò)容改造，結(jié)合我公司常年在化工行業(yè)工控和系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域項(xiàng)目改造經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)脫硫泵進(jìn)行系統(tǒng)分析、研究，結(jié)合系統(tǒng)管路流體力學(xué)特性，按最佳運(yùn)行工況參數(shù)優(yōu)化目前處于不利工況、低效率運(yùn)行的脫硫泵，降低“無效能耗”，提高輸送效率，達(dá)到最佳的節(jié)能效果。脫硫工段生產(chǎn)流程示意圖如下：

圖1 脫硫工段生產(chǎn)示意圖

根據(jù)貴廠的實(shí)際情況，我公司采用智能優(yōu)化節(jié)能系統(tǒng)中的分析工具對(duì)水力系統(tǒng)建立模型分析、局部實(shí)體水力建立模型分析，配合流體輸送高效節(jié)能技術(shù)綜合考慮，在此基礎(chǔ)上制定了脫硫泵擴(kuò)容的節(jié)能改造方案：定制高效節(jié)能泵并優(yōu)化脫硫系統(tǒng)工況，從根本上解決了循環(huán)水系統(tǒng)普遍存在的“大流量、低效率、高能耗”這個(gè)技術(shù)難題。將現(xiàn)已嚴(yán)重偏離最佳工況點(diǎn)運(yùn)行的脫硫系統(tǒng)工況恢復(fù)到最佳工況點(diǎn)，使改造后系統(tǒng)的無效阻力降低，由此達(dá)到最佳節(jié)能效果。

3節(jié)能改造效益分析

3.1節(jié)能技改前運(yùn)行工況

合成氨廠脫硫工段，脫硫泵組共有3臺(tái)脫硫泵并聯(lián)，分別為1#～3#，運(yùn)行模式： 2用1備；供電電壓10KV左右，年運(yùn)行時(shí)間按 8640h計(jì)算。

原有運(yùn)行設(shè)備主要參數(shù)如下：

現(xiàn)場收集的運(yùn)行參數(shù)可：正常運(yùn)行開2臺(tái)脫硫泵（2#+3#），2#脫硫運(yùn)行電流：13A，3#脫硫泵運(yùn)行電流：12.7A，脫硫泵實(shí)際流量約為：800m3/h，揚(yáng)程：32m。

脫硫泵機(jī)組的功耗計(jì)算公式：N=1.732 × U × I ×cosα ，根據(jù)目前的脫硫泵運(yùn)行工況可知：

2#脫硫泵功耗=1.732 ×10×13 × 0.85 =191.3KW

3#脫硫泵功耗=1.732 ×10×12.7 × 0.85 =186.9KW

脫硫泵機(jī)組的總功耗N總=191.3+186.9=378.2KW

脫硫泵機(jī)組按照以下的功耗公式：N=9.81×流量×揚(yáng)程 /效率=9.81× Q × H /η  （H為脫硫泵進(jìn)出口壓力差，單位：m）

脫硫泵機(jī)組效率值僅為η=9.81x1600 x32/3600/378.2=37%；即在目前運(yùn)行工況條件下，脫硫循環(huán)泵系統(tǒng)整體機(jī)組效率值為37%.

用戶方增容技改要求：技改后脫硫循環(huán)泵系統(tǒng)，單臺(tái)流量增至約1200 m3/h，實(shí)際揚(yáng)程增至40m左右。

通過分析計(jì)算可知：按照系統(tǒng)目前的流量、壓力情況，如要使脫硫泵實(shí)際揚(yáng)程不低于40m，如果以原來的脫硫泵機(jī)組效率η=37%進(jìn)行計(jì)算，則達(dá)到該壓力值的脫硫泵機(jī)組功耗

N1=9.81 x 2400 x 40/3600/37%=707kw（以此作為技改前的功率）。

3.1節(jié)能技改前后脫硫泵能耗對(duì)比如下：

通過節(jié)能技改，根據(jù)我們實(shí)際改造經(jīng)驗(yàn)，預(yù)計(jì)可以使脫硫泵系統(tǒng)技改部分平均節(jié)電率達(dá)到51.3%以上，每年可節(jié)省用電 317.9萬度（按實(shí)際運(yùn)行時(shí)間計(jì)）按 0.6元/度計(jì)算，可節(jié)省電費(fèi)190.7萬元，在節(jié)能技改驗(yàn)收完成之后，真實(shí)的節(jié)電效益往往比預(yù)估的節(jié)電率要高（進(jìn)行節(jié)能改造之前，我們將為合成氨廠脫硫泵系統(tǒng)，在進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)，經(jīng)過系統(tǒng)檢測(cè)之后，計(jì)算節(jié)電率將接近真實(shí)節(jié)電效果）。據(jù)此分析脫硫工段脫硫泵節(jié)能改造確實(shí)具有明顯的節(jié)能效果。

4節(jié)能改造工程收費(fèi)

萬洲節(jié)能服務(wù)公司為用戶進(jìn)行節(jié)能技改的業(yè)務(wù)可按國際通行的合同能源管理模式〈EMC〉運(yùn)作，由節(jié)能公司負(fù)責(zé)項(xiàng)目節(jié)能技改投資（包括資金、技術(shù)），雙方按約定的比例分享節(jié)電收益。支付給節(jié)能公司的節(jié)電收益完全按技改產(chǎn)生的節(jié)電費(fèi)確定，徹底解決技改用戶在技改技術(shù)、資金、管理、效益上存在的困難和疑慮，完全避免在節(jié)能技改過程中給用戶帶來的任何風(fēng)險(xiǎn)和隱患，讓用戶獲得最大利益回報(bào)。也可以一次性采購，一次投資，終身獲得節(jié)能效益回報(bào)。

5節(jié)能技改效果測(cè)試與驗(yàn)收

1、針對(duì)工藝脫硫泵系統(tǒng)：起動(dòng)技改前設(shè)備運(yùn)行3小時(shí)（要求系統(tǒng)運(yùn)行平衡），后用我方提供的技改設(shè)備同樣運(yùn)行3小時(shí)，檢測(cè)主機(jī)進(jìn)出口流量和壓力，以滿足正常生產(chǎn)為驗(yàn)收條件。

2、用功率表檢測(cè)設(shè)備技改前、后的電機(jī)輸入功率，按如下計(jì)算方法計(jì)算節(jié)電率:

 節(jié)電率（%）=（技改前的耗電量-技改后的耗電量）/技改前的耗電量×100%

 實(shí)際節(jié)電量（kw·h）=技改前的耗電功率（kw）×節(jié)電率×運(yùn)行時(shí)間（h）

              實(shí)際節(jié)電費(fèi)（元）＝實(shí)際節(jié)電量（kw·h）×電價(jià)（元/kw·h）

3、通過上述方法與計(jì)算公式判斷是否達(dá)到技改目標(biāo)，驗(yàn)收時(shí)雙方共同簽署《技改工程驗(yàn)收單》。

6結(jié)論 

脫硫工段脫硫泵綜合節(jié)能改造，實(shí)現(xiàn)了脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，可以在合成氨脫硫系統(tǒng)改造中得到廣泛推廣與運(yùn)用。