银法甲醛制备装置节能研究

银法甲醛制备装置节能研究

张国柱

开封龙宇化工有限公司 河南开封 475200

摘要：通过对银法甲醛制备装置中的空气鼓风机、废气循环风机的运行情况进行研究分析，论证提出了风机进行变频节能改造的方案，并对改造的效益进行了分析。

关键词：变频器、风机、节电。

一、前言

甲醛是一种非常重要的基础化工原料^[1]，下游主要用于生产季戊四醇、1,4—丁二醇、三醛树脂、多聚甲醛、聚甲醛树脂等100多种化学产品及工程塑料产品，并广泛应用于农业、染料工业、医疗行业、日用化学品行业、家具行业等众多行业。

目前，工业生产甲醛主要有两种路线^[1]，一种是传统的银法甲醛路线，另一种是近年来从瑞典和美国等欧美国家逐渐兴起并引入国内的铁钼法甲醛路线，两种方法最主要的区别为采用的催化剂不同，银法甲醛装置采用电解银作为催化剂，铁钼法甲醛装置采用铁钼催化剂，其中铁钼催化剂一般被国外厂家所垄断。对于传统的银法甲醛路线，因其具备投资小、催化剂更换灵活等优势，且随着国内技术的不断进步，其甲醇单耗和产品浓度也可媲美铁钼法甲醛工艺，因此，银法甲醛装置仍是目前最主要的工业甲醛生产方案。

在银法甲醛装置的生产成本构成中，除了原料甲醇、催化剂外，最主要的成本为电力消耗，其中空气鼓风机、废气循环风机为最重要的电力消耗设备。

开封龙宇化工有限公司4万吨/年聚甲醛装置配套建设有12万吨/年银法甲醛装置，分为A、B两条生产线，本文主要针对B生产线的节电措施进行研究分析，并进行改造。

二、改造前的状况

甲醛制备装置B生产线的B-111C空气鼓风机在生产中为工频运行，风量6000m³/h，目的是为甲醛氧化器R-110提供氧化反应用空气，实际生产中空气最大用量为5200m³/h，为稳定空气压力在40kpa左右，PV-M110开度58%，也就是有42%的阀门开度在放空，此时，另一个空气放空阀（手动）也处于打开状态进行放空，即15%左右的空气被放空，造成能量浪费。该运行模式下存在B-111大马拉小车的问题。B-126C/D尾气循环风机存在同样的问题。

甲醛B-111C、B-126C/D风机启动方式为软启动器控制，软启动器不能调节电源频率，所以就不能从零压零频启动电机，不能实现零冲击启动，不能调速，软启动器在启动电机之后退出系统，失去保护功能。

三、改造方案研究

变频器是把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）变换为三相或单相交流电（AC）。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，即变频器可以启动重载负荷。 

同时，可通过现场采集压力信号反馈给变频器，实现变频调节。变频器能降低电机启动时造成的冲击载荷，控制电机速度，把启动时间拉长，把电流变平缓，提高电网及电动机的效率，减少故障率，延长电动机的使用寿命，保障设备的安全稳定运行。因为变频器是通过采集现场压力信号而实现电动机频率和转速的调节的，这样，既能满足现场工艺的需求，又能最大程度的节约能源，实现节能减排的目的。

根据上述分析，可采用变频节能技术对B-111C、B-126C/D风机进行改造以降低能耗，单台风机的改造费用约为10万元。

三、改造效果

以B-111C风机改造为例，对在相同工况下风机运行电流对比情况如下图。

左图为改造后B-111C风机电流 右图为改造前B-111C风机电流

通过对比可发现，改造后，在同样工况下，风机的运行电流明显降低，节能效果显著。

四、改造后的效益分析

B-111C变频改造前运行电流275A，功率为1.732*380（电压）*275（电流）*0.87（功率因数）=157kW，一年运行8760小时，总耗电量为：157*8760=1375320kWh。变频改造后运行电流为200A，功率为1.732*380（电压）*200（电流）*0.87（功率因数）=115kW，一年运行8760小时，总耗电量为：115*8760=1007400kWh。一年可节约电量1375320-1007400=367920kWh。

B-126A/B变频改造前运行电流220A，功率为1.732*380（电压）*220（电流）*0.87（功率因数）=126kW，一年运行8760小时，总耗电量为：126*8760=1103760kWh。变频改造后运行电流为130A，功率为1.732*380（电压）*130（电流）*0.87（功率因数）=74kW，一年运行8760小时，总耗电量为：74*8760=648240kWh。一年可节约电量1103760-648240=455520kWh。两台一年可节约455520*2=911040kWh。

综上所述，对B线3台风机改造后，每年可节约电力约1278960kWh，电费0.6元/度，因此每年节约电费约76.7万元。改造投资约为30万元，半年即收回成本，效益可观。

五、前景分析

变频器具有调压、调频、稳压、调速等基本功能，应用了现代的科学技术，价格昂贵但性能良好，内部结构复杂但使用简单，所以不只是用于启动电动机，而是广泛的应用到各个领域，各种各样的功率、各种各样的外形、各种各样的体积、各种各样的用途等都有。随着技术的发展，成本的降低，变频器一定还会得到更广泛的应用。

对开封龙宇化工有限公司而言，可对公司生产装置实际运行中有15%以上富余量、具有节能潜质、适合变频改造的大功率（100KW以上）电机集中论证，进行变频改造推广应用。

参考文献：

[1]吴清水.“银法”和“铁—钼法”生产甲醛的经济评价及其发展趋势[J].石油化工.1992(13):547-549.