2SMBR技术的经济分析

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2SMBR技术的经济分析

篇1:2SMBR技术的经济分析

(1)建设投资。SMBR工程投资可分为2个层次:①较小规模的SMBR工程(日处理量小于500m),其设备化比较强,从设计、土建、设备安装到调试正常运行,通常每立方米水投资规模约在元。②对于有一定规模的污水处理厂(日处理量超过1万m),其投资将会更省,一般每立方米水1800元左右。

(2)运行费用。运行费用包括能耗、人工、药剂以及维修等费用。SMBR的运行费用每立方米水约在0.5~0.7元之间,其中每立方米水电耗约为0.5kw・h。

(3)折旧与日常维护。SUR聚乙烯中空纤维膜的寿命在5年左右,而PVDF材质的中空纤维膜寿命在8年左右,因此其折旧费用一般也只不过是每立方米水0.4~0.5元,而且随着SMBR的普遍推广,膜的价格在不断下降,近3年来,膜的降价幅度平均约在20%。

篇2:乙丙橡胶生产工艺及技术经济分析

乙丙橡胶生产工艺及技术经济分析

详细论述乙丙橡胶的3种生产工艺技术状况及特点,并对各工艺进行技术经济分析.

作 者:王春江 Wang Chunjiang  作者单位:浙江巨化建化有限公司,浙江衢州,324004 刊 名:贵州化工 英文刊名:GUIZHOU CHEMICAL INDUSTRY 年,卷(期): 33(3) 分类号:X142 关键词:乙丙橡胶   生产技术   经济分析  

篇3:乙丙橡胶生产工艺及其技术经济分析

乙丙橡胶生产工艺及其技术经济分析

乙丙橡胶(EPR)是继Zieg1er一Natta催化剂的发明、聚乙烯和聚丙烯的出现后问世的一种以乙烯。丙烯为基本单体的共聚橡胶,分为二元乙丙橡胶(EPM)和三元乙丙橡胶(EPDM)两大类。前者是乙烯和丙烯的共聚物;后者是乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃的共聚物。 EPR具有许多其它通用合成橡胶所不具备的优异性能,加之单体价廉易得,用途广泛,是80年代以来国外七大合成橡胶品种中发展最快的一种,其产量、生产能力和消费量在发达国家中均居第三位,仅次于丁苯橡胶、顺丁橡胶。世界EPR总生产能力约为102吨,消费量为81.4万吨。初步统计,消费量约为83.61万吨,预计将达到98.0万吨。~20EPR的需求增长率为3.8%,高于丁苯橡胶和顺丁橡胶需求量的增长速率。

目前FPR工业生产工艺路线有溶液聚合法、悬浮聚合法和气相聚合法三种。下面将分别详细论述其技术状况及待点,并进行技术经济比较。

1、溶液聚合工艺

1.1技术状况

60年代初实现工业化,经不断完善和改进,技术己成熟,为许多新建装置所使用,是工业生产的主导技术,约占FPR总生产能力的77.6%。

该工艺是在既可以溶解产品、又可以溶解单体和催化剂体系的溶剂中进行的均相反应,通常以直链烷烃如正己烷为溶剂,采用V一A1催化剂体系,聚合温度为30~50C,聚合压力为0.4~0.8 MPa,反应产物中聚合物的质量分数一般为8%~10%。工艺过程基本上由原材料准备、化学品配制、聚合、催化剂脱除、单体和溶剂回收精制以及凝聚、干燥和

包装等工序组成, 但由于各公司在某部分或控制方面有自己的专利技术,因而各具独特的工艺实施方法。代表性的公司有DSM、 Exxon、uniroya1、DuPont、日本三井石化和JSR公司。其中最典型的代表是DSM公司,它不仅是全球最大的EPR生产者,而且在荷兰、美国、日本、巴西所拥有的四套装置均是采用溶液聚合工艺,占世界溶液聚合工艺生产EPR总能力的1/4。下面将以该公司为例进行说明。

DSM公司采用己烷为溶剂,乙叉降冰片烯(ENB)或双环戊二烯(DCPD)为第三单体,氢气为分子量调节剂,VOCL3一1/2AL2Et3CL3为催化剂。此外,为提高催化剂活性及降低其用量,还加入了促进剂。催化剂的配比用量、预处理方式、促进剂类型是DSM公司的专有技术。反应物料二级预冷到一500C,根据生产的牌号,单釜或两釜串联操作。聚

合釜容积大约为6m3。聚合反应条件为:温度低于650C,压力低于2. 5 MPa,反应热用于反应器绝热升温。在碱性脱钒剂和热水作用下,聚合物胶液中残留的钒催化剂进入水相,经两次转相过程被彻底脱除。未反应单体经二次减压闪蒸回收并循环使用。此时向胶液中加入稳定剂等助剂(生产充油牌号时加入填充油)。汽提蒸出残存的乙烯、丙烯和大部分溶剂

后撇液送至两台串联的'凝聚釜进行凝聚,并进一步蒸出回收残余己烷溶剂循环使用, JC胶粒浆液脱水后进入干燥系统,然后压块或粉料包装。含ENB的废热空气送至焚烧炉焚烧,含钒污水送至污水脱钒单元,在脱钒剂的中和絮凝作用下,钒进入钒渣中,定期送堆埋场掩埋,经脱钒的污水排至污水处理厂处理。

DSM公司EPR溶液聚合工艺技术成熟,比较先进,有下列优点: (1)投资低,工艺最佳化。反应器的优比设计能满足反应物料混合要求,能准确控制聚合反应工艺参数和产品质量,聚合物胶液浓度高而循环溶剂量少,聚合釜体积小但生产强度高,原料和循环单体不需要精制,催化剂效率高,三废中钒含量低,生产弹性大。(2)生产操作费用低,装置年操作时间长,原料和催比剂的消耗低,采用先进控制系统对生产进行控制。(3)产品质量具有极强的竞争力。产品中催化剂残渣含量低,生产中次品少,产品牌号切换灵活,切换废品量少,产品特性能够按用户要求进行调整,产品牌号多,门尼值可在20~160宽范围内调节,质量稳定,重复性好,产品规格指标变化幅度窄和产品加工性能优异。

1.2技术特点

技术比较成熟,操作稳定,是工业生产EPR的主要方法;产品品种牌号较多,质量均匀,灰分含量较少,应用范围广泛;产品电绝缘性能好。但是由于聚合是在溶剂中进行,传质传热受到限制,聚合物的质过分数一般控制在6%~9%,最高仅达11%~14%,聚合效率低。同时,由于溶剂需回收精制,生产流程长,设备多,建设投资及操作成本较高。

2 悬浮聚合工艺

2.技术状况

EPR悬浮聚合工艺产品牌号不多,其用途有局限性,主要用作聚烯烃改性,目前只有Enichem公司和Bayer公司两家使用,占EPR总生产能力的13.4%。该工艺是根据丙烯在共聚反应中活性较低的原理,将乙烯溶解在液态丙烯中进行共聚合。丙烯既是单体又兼作反应介质,靠其本身的蒸发致冷作明控制反应温度,维持反应压力。生成的共聚物不溶于液态丙烯,而呈悬浮于其中的细粒淤浆。又可分为一般悬浮聚合工艺和简化悬浮聚合工艺。

2.1.1一般悬浮聚合工艺

Enichem公司采用此工艺:以乙酰丙酮钒和AlEt2Cl为催化剂,二氯丙二酸二乙酯为活化剂,HNB或DCPD为第三单体,二乙基锌和氢气为分子量调节剂。视所生产产品牌号的不同,将乙烯、丙烯、第三单体以及催化剂加入具有多桨式搅拌器的夹套式聚合釜中,反应条件为:温度一20~20oC,压力0.35~1.05MPa。反应热借反应相的单体蒸发移除。反应相中悬浮聚合物的质量分数控制在30%~35%,整个聚合反应在高度自动控制下进行,生成的聚合物丙烯淤浆间歇地(10~15次/h)送入洗涤器,用聚丙二醇使催化剂失活,再用NaOH水溶液洗涤。悬浮液送入汽提塔汽提,未反应的乙烯、丙烯和ENB分别经回收系统精制后循环使用。胶粒一水浆液经振动筛脱水、挤压干燥、压块和包装即得成品胶。该工艺特点是聚合精制不使用溶剂,聚合物浓度高,强化了设备生产能力,同时省略了溶剂循环和回收,节省了能量。

2.1.2简化悬浮聚合工艺

该工艺是在一般悬浮聚合工艺基础上开发成功的,主要是采用高效钛系催化体系,不必进行催化剂的脱除,未反应单体不需处理即可返回使用。通常用于生产EPM,这是因为闪蒸不易脱除未反应的第三单体。其工艺流程为:反应在带夹套的搅拌釜中进行,采用TiC1、一MgC12一A1(i一Bu),催化剂体系,催化剂效率为50kg聚合物/g钛,反应温度27C,压力1.3MPa,聚合物的质量分数为33%。反应釜出来的蒸汽物料压缩到2.7 MPa并冷却后返口反应釜。聚合物淤浆经闪蒸脱除未反应单体,不需精制处理,压缩和冷却后直接循环到反应釜使用。脱除单体的聚合物不必净化处理即可作为成品。产品可以为粉状、片状或颗粒状。近年来,Enichem公司采用改进后的V一A1催化体系,催化剂效率提高到30~50kg聚合物/g钒,省去了洗涤脱除催化剂工序,同样简化了工艺流程。

2.2技术特点

EPR悬浮聚合工艺的特点是:聚合产物不溶于反应介质丙烯,体系粘度较低,提高了转化率,聚合物的质量分数高达30%~35%,因而其生产能力是溶液法的4~5倍;无溶剂回收精制和凝聚等工序,工艺流程简化,基建投资少;可生产很高分子量的品种;产品成本比溶液法低。而其不足之处是:由于不用溶剂,从聚合物中脱离残留催化剂比较困难;产品

品种牌号少,质量均匀性差,灰分含量较高;聚合物是不溶于液态丙烯的悬浮粒子,使之保持悬浮状态较难,尤其当聚合物浓度较高和出现少量凝胶时,反应釜易于挂胶,甚至发生设备管道堵塞现象;产品的电绝缘性能较差。

3气相聚合工艺

3.1技术状况

EPR的气相聚合工艺是由Himont公司率先于20世纪80年代后期实施工业化的。UCC公司则于90年代初宣布气相法EPR中试装置投入试生产,其9.1万吨/年的气相法EPR工业装置于19正式投产。目前,该工艺占EPR总生产能力的9%。UCC公司的EPR气相聚合工艺最具代表性,它分为聚合、分离净化和包装三个工序。质量分数为60%的乙烯、35.5%的丙烯、4.5%的ENB同催化剂、氢气、氮气和炭黑一起加入流比床反应器,在50~65C和绝对压力2.07 kPa下进行气相聚合反应。乙烯、丙烯和ENB的单程转化率分别为5.2%。0.58%和0.4%。来自反应器的未反应单体经循环气压缩机压缩后进入循环气冷却器除去反应热,与新鲜原料气一起循环回反应器。从反应器排出的EPR粉未经脱气降压后进入净化塔,用氮气脱除残留烃类。来自净化塔顶部的气体经冷凝回收ENB后用泵送回流比床反应器。生成的微粒状产品进入包装工序。

3.2技术特点

与前两种工艺相比,气相聚合工艺有其突出的优点:工艺流程简短,仅三道工序,而传统工艺有七道工序;不需要溶剂或稀释剂,毋需溶剂回收和精制工序;几乎无三暖排放,有利于生态环境保护。但其产品通用性较差,所有的产品皆为黑色。这是由于为

避免聚合物过粘,采用炭黑作为流态化助剂之故。虽然开发成功了用硅烷粘土和云母代替炭黑生产的白色和有色产品,但第一套工业化生产装置仍然只能生产黑色FPR。

4 各种生产工艺的技术经济比较

FPR各种生产工艺技术经济比较如表:所示。

由表1可以看出,在FPR的各种生产工艺路线中,溶液聚合工艺投资和成本最高。投资高是因为流程长,高粘度散热难,设备生产强度低,反应后聚合物流浓度太稀(仅为6%~14%,悬浮聚合工艺为33%),单体、溶剂回收需较高的费用;成本高主要是因为公用工程费、折旧费、固定成本费用高。这是由于生产过程中消耗较高的电和蒸汽所致。

悬浮聚合工艺的投资与成本工艺分别相当于相同规模溶液聚合工艺的77%和88%,具有投资少、原料消耗和能耗低、生产成本低、三废处理费用少等特点。

气相聚合工艺的投资和产品成本最低,分别相当于同等规模溶液聚合工艺的42%和68%。

表: EPR各种生产工艺的技术经济比较

项目溶液聚合悬浮聚合气相聚合生产能力/(万t/a)4.54.59.1投资,/百万美元  界区内690052506000界区外25101900总投资941072707900相对单位投资/%1007742生产成本/(美元/t)  原料691688686公用工程17810334其它353513可变成本/(美元/t)904826733固定成本/(美元/t)6883总现金成本/(美元/t)1104994816折日费/(美元/t)26109总成本(美元/t)13651195925相对总成本/%10088685结论

综上所述,虽然EPR溶液聚合工艺的投资和成本最高,但其产品综合性能好,硫化速度快,产品应用范围广,是目前国外最广泛使用的方法。悬浮聚合工艺生产流程短,投资和成本较低,然而产品性能没有突出优点,应用范围较窄,故目前不及溶液聚合工艺使用广泛。气相聚合工艺产品中含有大量炭黑,通用性较差,限制了它的使用范围,但其工艺流程短。

生产高效和清洁,有利于降低生产成本和保护生态环境,对长期沿用的溶液聚合工艺具有根本变革性意义,是合成橡胶工业技术今后发展的必然趋势,已成为国外大石化公司竞相开发和优先发展的项目。该工艺虽然目前尚有不尽如人意之处,有的公司对它甚至持谨慎态度,还不大可能很快取代长期工业应用的溶液聚合技术,但从长远来看,其发展前景是乐观的。而且,该技术正在向聚丁二烯橡胶气相合成技术的方向扩展,必将对合成橡胶生产技术的未来发展产生重大的导向性作用。

篇4:乙丙橡胶生产工艺及其技术经济分析

乙丙橡胶生产工艺及其技术经济分析

乙丙橡胶(EPR)是继Zieg1er一Natta催化剂的发明、聚乙烯和聚丙烯的出现后问世的一种以乙烯。丙烯为基本单体的共聚橡胶,分为二元乙丙橡胶(EPM)和三元乙丙橡胶(EPDM)两大类。前者是乙烯和丙烯的共聚物;后者是乙烯、丙烯和少量非共轭二烯烃的共聚物。 EPR具有许多其它通用合成橡胶所不具备的优异性能,加之单体价廉易得,用途广泛,是80年代以来国外七大合成橡胶品种中发展最快的一种,其产量、生产能力和消费量在发达国家中均居第三位,仅次于丁苯橡胶、顺丁橡胶。19世界EPR总生产能力约为102吨,消费量为81.4万吨。初步统计,年消费量约为83.61万吨,预计年将达到98.0万吨。1998~2003年EPR的需求增长率为3.8%,高于丁苯橡胶和顺丁橡胶需求量的增长速率。

目前FPR工业生产工艺路线有溶液聚合法、悬浮聚合法和气相聚合法三种。下面将分别详细论述其技术状况及待点,并进行技术经济比较。

1、溶液聚合工艺

1.1技术状况

60年代初实现工业化,经不断完善和改进,技术己成熟,为许多新建装置所使用,是工业生产的主导技术,约占FPR总生产能力的77.6%。

该工艺是在既可以溶解产品、又可以溶解单体和催化剂体系的溶剂中进行的均相反应,通常以直链烷烃如正己烷为溶剂,采用V一A1催化剂体系,聚合温度为30~50C,聚合压力为0.4~0.8 MPa,反应产物中聚合物的质量分数一般为8%~10%。工艺过程基本上由原材料准备、化学品配制、聚合、催化剂脱除、单体和溶剂回收精制以及凝聚、干燥和

包装等工序组成, 但由于各公司在某部分或控制方面有自己的专利技术,因而各具独特的工艺实施方法。代表性的公司有DSM、 Exxon、uniroya1、DuPont、日本三井石化和JSR公司。其中最典型的代表是DSM公司,它不仅是全球最大的EPR生产者,而且在荷兰、美国、日本、巴西所拥有的四套装置均是采用溶液聚合工艺,占世界溶液聚合工艺生产EPR总能力的1/4。下面将以该公司为例进行说明。

DSM公司采用己烷为溶剂,乙叉降冰片烯(ENB)或双环戊二烯(DCPD)为第三单体,氢气为分子量调节剂,VOCL3一1/2AL2Et3CL3为催化剂。此外,为提高催化剂活性及降低其用量,还加入了促进剂。催化剂的配比用量、预处理方式、促进剂类型是DSM公司的.专有技术。反应物料二级预冷到一500C,根据生产的牌号,单釜或两釜串联操作。聚

合釜容积大约为6m3。聚合反应条件为:温度低于650C,压力低于2. 5 MPa,反应热用于反应器绝热升温。在碱性脱钒剂和热水作用下,聚合物胶液中残留的钒催化剂进入水相,经两次转相过程被彻底脱除。未反应单体经二次减压闪蒸回收并循环使用。此时向胶液中加入稳定剂等助剂(生产充油牌号时加入填充油)。汽提蒸出残存的乙烯、丙烯和大部分溶剂

后撇液送至两台串联的凝聚釜进行凝聚,并进一步蒸出回收残余己烷溶剂循环使用, JC胶粒浆液脱水后进入干燥系统,然后压块或粉料包装。含ENB的废热空气送至焚烧炉焚烧,含钒污水送至污水脱钒单元,在脱钒剂的中和絮凝作用下,钒进入钒渣中,定期送堆埋场掩埋,经脱钒的污水排至污水处理厂处理。

DSM公司EPR溶液聚合工艺技术成熟,比较先进,有下列优点: (1)投资低,工艺最佳化。反应器的优比设计能满足反应物料混合要求,能准确控制聚合反应工艺参数和产品质量,聚合物胶液浓度高而循环溶剂量少,聚合釜体积小但生产强度高,原料和循环单体不需要精制,催化剂效率高,三废中钒含量低,生产弹性大。(2)生产操作费用低,装置年操作时间长,原料和催比剂的消耗低,采用先进控制系统对生产进行控制。(3)产品质量具有极强的竞争力。产品中催化剂残渣含量低,生产中次品少,产品牌号切换灵活,切换废品量少,产品特性

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篇5:天然气空调的技术经济分析

摘要 本文简述了天然气应用于空调机组的技术概况,通过办公楼空调冷热源的四种方案的经济比较,分析了以天然气为驱动能源的空调机组的经济性。此外本文还就以天然气为驱动能源的空调机组对环境的影响以及在小区集中供冷供热中的应用前景进行了讨论。

1前言

天然气是一种高效、洁净的能源。在功率相同的条件下,燃烧天然气所产生的CO2、NOx、CO量比燃烧油或煤都少。而且没有烟尘又极少SO2的污染。天然气既可以为燃料来获得热能,又可以实现冷热电联产。就上海而言,天然气的供应较为丰富.距上海370公里的东海平湖油田, 已探明储量折合天然气约400亿m3,4月开始向上海浦东地区日供天然气120万m3;,等到“西气东输”的实现将为上海提供更充足的气源。

近年来,人们对空调的需求不断增加,用电量也随之剧增,特别是加重了夏季的用电负荷。如果部分改用天然气作驱动能源,不仅能够调整能源结构,降低环境污染,两且能够对电和燃气分别起到削峰、填谷的作用。

在国外,尤其是能源紧缺、环保要求高的国家里。使用煤气空调已较普遍,具有先进的技术和成熟的经验。1994年,上海市煤气公司在美华大楼开始使用煤气空调系统, 以后在上海图书馆、天然气公司等大楼都使用了人工煤气或天然气空调系统。

篇6:天然气空调的技术经济分析

目前,天然气在空调系统中的应用主要有三种方式:一是利用天然气燃烧产生热量的吸收式冷热水机组;二是利用天然气发动机驱动的压缩式制冷机;三是利用天然气燃烧余热的除湿冷却式空调机。

2.1天然气直燃型溴化锂吸收式冷热水机组

吸收式冷热水机组主要由发生器、冷凝器、节流机构、蒸发器和吸收器等组成,工质是两种沸点不同的物质组成的二元混合物。 当前以水-溴化锂为工质对的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组应用较为广泛。溴化锂稀溶液受燃烧直接加热后产生高压水蒸汽,并被冷却水冷却成冷凝水,水在低压下蒸发吸热,使冷冻水的温度降低;蒸发后的水蒸气再被溴化锂溶液吸收,形成制冷循环。当冬天需要供暖时,由燃烧加热溴化锂稀溶液产生水蒸气,水蒸气凝结时释放热量,加热采暖用热水,形成供热循环。

由于溴化锂水溶液需要在发生器中吸收热量,产生水蒸汽,因此可以来用直接燃烧天然气的方法来提供这部分热量,即以天然气为燃料的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组。该机组既可以制冷,又可以供热。如果在高压发生器上再加一个热水换热器,就可以同时提供生活用热水,达到一机三用和省电的目的.而且使用天然气的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组还有下面的优点:

(1)由于通过直接燃烧天然气来加热吸收器内的溴化锂溶液,因此省去了由锅炉产生蒸汽,再由蒸汽加热溴化锂溶液的二次加热过程,提高了传热效率。同时,因省去了锅炉而大大减少了占地面积及设备、土建初投资。

(2)由于以燃烧天然气的方式提供热量,避免了间接通过烧煤或油锅炉提供热量的方式,降低了环境污染,调整了能源结构。

(3)直燃型溴化铿吸收式机组除功率较小的泵外,没有其他运动部件,机组噪音和振动都很小。

(4)直燃型溴化锂吸收式机组用吸收器和发生器代替了压缩机,因此大大降低了电耗。但这种直燃型冷热水机组与水冷离心式和螺杆冷水机组相比,一次能耗大,制冷效率低,而且不适用于热负荷大,生活热水用量大的建筑物。

2.2天然气发动机驱动的压缩式制冷机

压缩式制冷主要是制冷剂在压缩机(螺杆式、往复式、离心式)、冷凝器、节流机构、蒸发器等设备中循环流动,完成制冷、制热的过程。传统上压缩机是由电带动进行工作的,因此设备耗电量较大.把天然气用于压缩式制冷机,即通过燃烧天然气的狄塞尔发动机或者燃气轮机提供动力,来推动制冷压缩机运转。

用天然气发动机驱动的压缩式制冷机具有以下优点:

(1)用天然气发动机驱动压缩机运转,可以根据室内温度变化调节发动机,使之以最高效率运转,实现快速制冷和节能;

(2)由于压缩机并不通过煤或油发电驱动,而是用天然气发动机,因此减少了对环境的污染。

(3)天然气发动机驱动的压缩式制冷机组除一些辅助设备外,基本不耗电。而且避免了用电高峰时因电力不足成停电造成的电动压缩式制冷机无法运转的麻烦。

(4)天然气发动机驱动的压缩式制冷机除可以制冷、供暖外,还可以回收天然气发动机的尾气废热,所以提高了机组的供暖能力。

2.3天然气用于除湿冷却式空调机

要达到室内的温湿度要求,仅依靠常规的制冷机组对于新风负荷较大,而室内湿度要求低的环境是不够的.为了满足要求,可以在机组中加入转轮除湿机先对室外空气进行除湿处理。在该机组中,室外新风首先进入转轮除湿机,除湿后进入空调机进行处理,再进入空调房间,完成制冷或制热过程。

转轮除温机由吸湿转轮、传动机构、外壳、风机及再生用加热器组成。用来吸收室外新风中水分的吸湿剂一般为硅胶或分子筛.当吸温剂达到含湿量的极限时,会失去吸湿能力,为了重复使用,需要进行再生处理。再生是用180—240℃的热空气即再生空气来加热除湿剂,使其空隙中的水分蒸发。而热空气就是通过在再生用加热器中利用天然气燃烧后尾气的废热与空气进行热交换获得的。

天然气用于除温冷却式空调机有下面的优点:

(1)天然气燃烧后尾气的余热用来加热再生空气,充分利用余热,起到节能的作用。

(2)除温冷却式空调因新风经过除湿处理,能够承担较大的'冷负荷和湿负荷。节约了能耗,有较好的经济性.而且避免了制冷剂的蒸发温度过低影响制冷效率,也避免了凝结水排放不当造成的渗漏。

3.办公楼采用天然气作为空调驱动能源的经济性分析

以上海地区商用分公楼为对象,通过对四种典型的空调冷热源设计方案进行经济比较,分析天然气应用于空调系统的优缺点。

3.1方案简介

3.1.1办公楼概况

建筑面积20000m2,楼层数20层,钢筋混凝土结构,宙培面积比为1/3。该建筑物高峰负荷时:夏季供冷量QL2326kw(8374MJ/h);冬季供热量QR2868kw(10325MJ/h)。

设计条件:夏季室外空气设计温度tw.n=34℃,湿球温度28.4℃,空气烙92kJ/kg,室内设计温度tN=25℃,空气焓50kJ/kg;冬季室外空气设计温度tW.M=-4℃, 空气焓0kJ/kg。

3.1.2冷热源系统方案

表1 冷热源系统方案

项 目冷热源冷源容量热源容量方案一离心式冷水机组+油锅炉11631kw×2台制热量940kw× 2台方案二直燃型机组(天然气)1163kw×2台制热量973kw× 2台方案三直燃型机组(轻 油)1163kw ×2台制热量973kW×2台方案四热 泵11632kw×2台制热量1058kw ×2台

3.2冷热源机组设备投资

这里仅讨论设备费及安装费,土建费应另考虑。至于天然气和电的增容费, 目前上海市已可申请减免。

3.2.1冷热源主机设备费用

不同容量的冷热源机组设备费用以下图表示。具体主机设备费用见下表2。

表2 主机设备费用 单位:万元

费用类别方案一方案二方案三方案四设备费冷源机组192.2264.6264432热源机组88.8

1冷吨=12.66MJ/h=3.52kw

3.2.2辅机费用

辅机费用主要指冷却水泵、冷却塔和锅炉给水泵等设备的费用,见下表3。

表3 辅机费用 辅机名称功率或型号价格(万元/台)辅机数量水泵18.51kw0.694方案1: 2台30kw0.906方案1-4: 各2台37kw1.088方案2、3:各2台冷却塔LBC- M1506.200方案1: 2台LBC—M20011.200方案2、3:各2台锅炉给水泵2.21kw0.250方案1: 2台

3.2.3设备安装费用

主、辅机设备安装费用,除热泵以设备费用的15%计外,其它设备以25%计。

3.3年运行费

年运行费包括能耗费、维修费和人工费.由于各方案的人工费差不多,比较时可以略去。固定费,包括设备折旧费、占有空间费、利息和税金等,暂不予考虑。

3.3.1能耗费用

(1)对各冷热源方案进行能耗分析

a.制冷机组的全年能耗

在制冷系统容量和运行时间一定时,全年能耗取决于制冷组的类型、单机容量、台数、不同机型不同容量机组的搭配方式等.如果知道机组的额定冷量和部分负荷调节特性,结合用户全年冷负荷的分布规律,就可以计算其全年能耗。

美国制冷学会ARI-550标准中提出综合部分负荷能耗值IPLV(Integrated Pant Load Value)和部分负荷应用值APLV(Application Part Load Value):

IPLV=0.05A十0.30B十0.40C十0.25D

APLV=IPLV/T

式中:A--100%负荷时的耗能量;

B--75%负荷时的耗能量;

C--50%负荷时的耗能量;

D--25%负荷时的耗能量;

T--制冷机组全年运行时间(h/a)。

制冷系统全年能耗为:

ER=IPLV, 或ER=APLV×T

b.热源机组的全年能耗

表4:各方案全年能耗

方案一离心式+油锅炉方案二直燃式(气)方案三直燃式(油)方案四热泵耗电Mwh/a主机冬季8.46.17.1267.2主机夏季341.210.812.5598.5辅机160.5196.1196.1109.1小计510.1213.0215.7974.8耗油t/a主机冬季87.8--84.5--主机夏季----133.5--小计87.8--218.0--耗气1000Nm3/a主机冬季--85.7----主机夏季--135.5----小计--221.2----一次能耗GJ/a主机冬季3843401537232992主机夏季3519636158976702辅机1797219621961222小计9159125721181610916单位面积一次能耗MJ/m2.a458.0628.4590.8546.0

(天然气热值取46.05MJ/Nm3,油锅炉燃油热值取42.71MJ/kg,轻油热值取43.12MJ/kg)

在实际应用中,热源机组的系统负荷率往往比较低。为了便于计算,一般采用间歇调节年,假定机组成者处于满负荷运行,或者处于停机。把全年的热负荷总量qh(kJ/a)与热源机组额定出力qH(kJ/h)之比,定义为“全年当量满负荷运行时间τEH”,即 τEH=qh/qH 。

热源机组全年能耗为

EH=τEH·WH

式中:WH--热源机组满负荷运行时的单位能耗,(kJ/h)

如果机组实际运行时间为TH,定义平均负荷率ξ:

ξ=τEH/TH

则系统总耗能为

EH=WH·TH·ξ

c.各冷热源方案全年能耗汇总

考虑各方案辅机的能耗消耗,并综合前面主机机组的能耗得到下面各方案全年主机与铺机的能耗如下表4:

考虑6月1日-9月31日和11月1日-次年3月31日,全年空调期间(共274天)有休息日78天,在加上元旦、新年放假,实际空调系统运行时间为计算的70%,修正后的空调系统实际能耗见表5。

表5 各方案考虑休息日停机后的全年能耗

方案一离心式+油锅式方案二直燃式(气)方案三直燃式(油)方案四热泵耗电总量Mwh/a357.1149.1151.0682.4耗油总量吨/a61.5--152,6--耗天然气总量103Nm3/a--154.8----一次能耗总计GJ/a6625880382727642单位面积一次能耗GJ/m2.a331.2440.0413.7382.3

在表4、表5中,电力资源是二次能源,需要转换成一次能源的能耗。由于上海的发电厂全是燃煤电厂,因此电力资源折算成一次能源时采用下面公式:

W'=W/(ηf×ηw)

W--机组耗电量;

W'--电力折算一次能耗量;

ηf-燃煤电厂发电热效率,取35%;

ηW-电网输送效率,取92%;

如果考虑火电机组在调蜂运行时的发电效率只有约25%,方案一和方案四的一次能耗将显著增大。

(2)全年能耗费用

在上海目前价格体系下,电价为1元/kwh, 轻油价格为3.2元/kg,天然气价格为2.1元/Nm3。根据前面能耗分析,得到各方案的全年能耗费,如表6。

表6 各方案全年能耗费用

项 目方案一离心式+ 油锅式方案二直燃式 (气)方案三直燃式 (油)方案四热泵总电费(万元/年)35.7114.9115.1068.24总油费(万元/年)19.68--48.83--天然气费(万元/年)--32.51----总能耗费(万元/年)55.3947.4263.9368.24

3.3.2年维修费用

年维修费用以设备费用的6%计算。

3.4各方案费用汇总

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