热泵产品在多晶硅行业 项目上可行性方案书
DESCRIPTION
热泵产品在多晶硅行业 项目上可行性方案书. 多晶硅行业余热利用背景. 2002-2011 年国际多晶硅产量以 15.35% 的速度增长,近年还在持续增长中。世界半导体集成电路产业和太阳能光伏产业的迅猛发展,尤其是受太阳能电池产业发展的驱动,多晶硅市场迅速增长,多晶硅价格持续攀升。. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
热泵产品在多晶硅行业 项目上可行性方案书
国务院颁发《节能减排综合性工作方案》,将“余热余压利用”列为十大重点节能工程; 08 年公布的《国务院 2008 年工作要点》,也强调加大节能减排和环境保护力度 , 在多晶硅等工业项目中回收利用工艺系统排出的废汽、废水、废渣及其他介质余热进行制冷或制热,实现能源的梯级利用,将显着降低煤炭、燃油和燃气等一次性能源的投入,实现节能减排和降本增效。
2002-2011 年国际多晶硅产量以 15.35% 的速度增长,近年还在持续增长中。世界半导体集成电路产业和太阳能光伏产业的迅猛发展,尤其是受太阳能电池产业发展的驱动,多晶硅市场迅速增长,多晶硅价格持续攀升。
在多晶硅生产工艺还原氢和还原炉中,需要用到大量的冷却水,传统工艺中需要专门的工业冷却塔大量排放到大气中去,这部分的热量没有得到充分利用,浪费资源。
多晶硅行业余热利用背景
还原炉钢套冷却水出口温度一般为
109℃
氢还原
精馏塔
精馏塔
多晶硅生产工艺流程图
还原炉和氢化炉是多晶硅的主要生产设备,工作时会产生大量余热,还原炉、氢化炉采用钢制水夹套炉。产生的废热水(钢套冷却水)出口温度一般 109℃ 左右,而在精馏工艺中需要 0.175Mpa 的蒸汽进行加热,存在利用价值;
多晶硅生产工艺分析
多晶硅生产传统工艺流程
精馏工艺
(材料加热)
还原氢工艺
(还原炉)
109℃
(热水)工业冷却塔
蒸汽锅炉
0.175MPa 蒸汽
95℃ 凝结水
多晶硅生产工艺中氢还原和还原炉夹套中有 109℃ 循环水,需要冷却到 90℃ 左右使用供还原炉工艺中使用。而在精馏工艺中需要大量低压蒸汽,同时在办公楼、车间及居民区等场所都需要冷水。1. 应用 LS 第二类溴化锂吸收式热泵系统,为精馏塔提供低压蒸汽,节省了为提供蒸汽而消耗的天然气或煤等燃料。2. 应用 LS 溴化锂热水型机组,制取低温冷水,供需要制冷的场所。
改进后多晶硅生产工艺
精馏工艺(材料加热)
还原炉冷却 109℃热水
车间或办公楼空调制冷
闪蒸汽产生 0.175MPa 蒸汽
0.175MPa蒸汽
95℃ 凝结水
90℃
90℃12℃
7℃
135℃
130℃
选型计算
温度 焓值 流量t/h℃ kcal/kg℃
入口(高温水 ) 109 457.525982
出口 ( 低温水 ) 90 376.2
年产 750 吨多晶硅公司,硅还原套筒冷却水 109℃ 流量约 5982 m3/h ,由 109℃ 降低为 90℃ 水,下表中列出个状态点的焓值。
还原炉套筒中的冷却水主要靠冷却塔进行换热,热量都白白浪费掉,建议增加溴化锂二类热泵和溴化锂热水机,而且产生 0.175MP 蒸汽可以对精馏塔加热,产生的冷水能 对机房及办公楼进行供冷,充分利用余热。 项目总的水资源利用情况表
序号 项目 符号 数量( m3/h )
1 新鲜水用量 Q1 126
2 冷却水循环量 Q2 5982
3 工艺用水回水量 Q3 21.9
4 冷却水总用量 Q4 5990
5 项目总水量 Q= Q1+ Q2+ Q3 6121
6 水的重复利用率 ( Q2+ Q3 ) / Q×100%
97.94
7 水的循环利用率 Q2/ Q4×100% 99.72
溴化锂热水机机组参数表( 6 台)
机组LWM-*** 夏季制冷
制冷量 万大卡 350
冷水进口温度 ℃ 12
冷水出口温度 ℃7
冷水流量 t/h700
冷却水进口温度 ℃ 31
冷却水出口温度 ℃ 36.5
冷却水流量 t/h1530
热水进口温度 ℃109
热水出口温度 ℃90
热水流量 t/h258
满负荷性能系数( KW/KW ) 制冷工况
0.71
冷凝器污垢系数 (m2·h·℃/Kw) 0.086
溴化锂二类热泵机组参数表
机组AHT-*** 高温热水
制热量 万大卡 3947
热源水进出口温度 ℃ 109/90
蒸发器水流量 t/h2390
发生器水流量 t/h2043
冷却水进出口温度 ℃ 30/35
冷却水流量 t/h8942
热水进 /出口温度 ℃130/135
热水流量 t/h 7896
满负荷性能系数( KW/KW ) 制热工况
0.72
冷凝器污垢系数 (m2·h·℃/Kw) 0.086
产生的高温热水进入闪蒸罐闪发产生 0.175MPa 的蒸汽,对蒸馏工艺进行加热
改造收益和经济性分析( 1 )
多晶硅行业采用溴化锂热水机方案,主要的经济收益包括:
1 )产生的 7℃ 冷水对办公楼、车间、小区等进行供冷。
产生的这些冷量与用电制冷产生这么多的冷量相比,按电费 1 元 /度,夏天开机 100 天,。每天开机 10
小时计算。
则:输入功率 *每天开机时间 *一年中开机天数 *电费 = 4147.5*10*100*1=415 万元 / 年(收益(收益ⅠⅠ))
改造收益和经济性分析( 2 )
项目: 一、已知精馏塔需要 0.175MPa 的蒸汽 3947万大卡 /小时由二类热泵提供;
假定这部分热量用燃煤锅炉获取,查知标煤发热量 7000kcal/kg 、燃煤锅炉热效率约 60% ;
燃煤耗量 = 总热量 /标煤热值 /锅炉热效率=9.4 吨 /小时;
全年按 8000小时运行时间计算,煤炭单价按 500 元 / 吨;
全年节约的煤炭费用 = 燃煤耗量 * 年运行小时 * 煤单价 =9.4*8000*500=3760万元。
则:采用溴化锂二类热泵,通过蒸汽对精馏塔进行加热 每年增收费用 37603760 万元万元(收益(收益ⅡⅡ))
Ⅱ
采用第二类吸收式热泵系统一年内获取的经济利润:
收益收益ⅠⅠ ++ 收益收益Ⅱ Ⅱ =3760+415=4175=3760+415=4175 万元万元 // 年年
由此可以总结归纳增收节能优势为:
1 )可以再夏季为办公楼、车间及居民区供冷,充分利用废热余热2 )提供蒸馏工艺加热所需的蒸汽,取 代了用煤制取蒸汽,减少 SO2 和 CO2 的排放,满足节能减排的要求
# 综合分析
序号 项目名称 基本参数 价格预算(万元)
备注
溴化锂热水机 制冷量 2100万大卡 /小时 1500
1 溴化锂二类热泵 制热量 3947万大卡 /小时 6526
2 冷却水循环泵 13257m³/h 780 10台、 9 用一备
4 机房管路配套及安装 1000
5 机房配电 150
6 机房土建 260
总投资 10216
初投资回收年限 =10216/4175=2.45 年多晶硅工厂采用溴化锂热泵机组, 3年以内可回收全部初投资!
多晶硅热泵应用方案 –初投资比较