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针对国家节能减排的要求,本文重点从以下三个方向就蒸汽能级利用进行了研究:第一就是高品位过热蒸汽输送系统优化;第二就是低品位余热的利用;第三就是工业污水处理过程中厌氧消化工段的增效,即提高系统污水的处理量,同时提高沼气的产气率和COD去除率。 在国家节能减排要求和仪征化纤自身企业发展的需要的背景下,针对仪征化纤生产过程中余热利用不充分的问题,本文研究了余热利用新途径和技术,仪征化纤公司蒸汽管网利用状况进行了排查和优化;模拟有机朗肯循环(ORC)利用酯化蒸汽余热的可行性和经济效益;研究PTA废水高温氧化发酵的可行性。 针对仪征化纤公司蒸汽管网系统存在运行管道多,蒸汽流速达不到经济流速,蒸汽管网系统散热损失大的问题,利用蒸汽管网模拟优化系统(PROSS)软件建立蒸汽管网模型。蒸汽管网数字模型较好地模拟了公司中压蒸汽管网运行参数,结果验证了模型和算法的可行性,符合管网实际运行工况,为管网优化分析及节能改造提供了技术支撑。模拟计算分析得到,中压蒸汽系统存在流速偏低、散热损失大等问题。针对系统存在问题,提出了并管运行、保温改造、减温减压能级利用等优化措施,年经济效益达到700万元。 针对仪征化纤公司聚酯酯化蒸汽余热未充分利用问题,提出了采用ORC系统的发电工艺,利用Aspen对基本ORC系统模拟发现:以R245fa为工质,提高系统的蒸发压力,降低系统的冷凝压力和过冷度有助于提高系统的热效率和(炯)效率。当蒸发压力为1.28 MPa,冷凝压力为0.16 MPa,过冷度和过热度都为0时,系统效率最高,热效率和(炯)效率分别为12%和50%。最优发电操作工况下,每年可以获得123~197万元的收益,静态回收期为3.5~5.6年内。 研究了仪征化纤公司精对苯二甲酸(PTA)废水生化处理装置厌氧发酵模块升温实验。实验得出升高温度能够大幅提升沼气产量,50℃时厌氧发酵的日产气率比40℃上升12.8%;40℃条件下废水厌氧发酵后COD产气率为0.36m3/kg,该值接近COD理论产气率,而50℃时达到了0.40 m3/kg。每次升温后会造成产气量以及甲烷浓度波动,且随着温度升高,每次升温所需要恢复稳定的时间也更长,40℃时需要10d,而50℃时则需要31d。此外,不同温度下系统稳定后,产甲烷浓度均能够维持在70%-74%之间。依据试验结果,针对高温对厌氧发酵产生波动的问题,本文对现有PTA废水厌氧工艺提出了改造方案。利用生产过程现有余热,通过新增3组换热器和250m3的厌氧发酵反应器,可实现现有仪征化纤PTA污水处理装置的升级改造,每年可新增效益240万元。