GB/T 41038-2021 氣流床水煤漿氣化能效計算方法（正式版）

ICS71.120.01氣流床水煤漿氣化能效計算方法國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T41038—2021本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國煤炭工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國煤化工標準化技術委員會(SAC/TC469)歸口。ⅡGB/T41038—2021煤炭清潔利用水平和能源利用效率，制定和實施煤炭清潔高效利用規(guī)劃，促進煤化工行業(yè)技術進步和可1氣流床水煤漿氣化能效計算方法2規(guī)范性引用文件GB/T2589綜合能耗計算通則GB31571石油化學工業(yè)污染物排放標準注：水煤漿按用途分為燃料用水煤漿和氣化用水煤漿。將化工用原料煤輸送到磨煤機與水、添加劑等一起進行研磨，得到適合于氣化的合格水煤漿的合成氣syngas有效氣effectivesyngas2GB/T41038—20213.73.8脫鹽水desalinatedwater3.9氣化過程或變換過程中產(chǎn)生的不同溫度和壓力等級的蒸汽。3.10氣流床水煤漿氣化在統(tǒng)計報告期內(nèi)有效總能量輸出與總能量輸入之比。4基本規(guī)定4.2在對不同氣流床水煤漿氣化工藝技術(包括激冷流程、廢鍋流程等)進行比較評價時，比較基準是標準狀態(tài)下的有效氣(CO+H?)每小時的產(chǎn)量。4.3輸入/輸出能量的計算均應按正常運行工況考慮，同時應考慮正常生產(chǎn)過程中的連續(xù)公用工程消4.4氣化使用的原料煤以干燥基為基準，原料煤、燃料氣或燃料油等應按照低位發(fā)熱量計算其攜帶的4.5氧氣、氮氣等的能源折算系數(shù)應按照GB/T2589進行折算，不同壓力等級的氧氣和氮氣產(chǎn)品的折能系數(shù)參見附錄B。4.7制漿所用其他裝置送來的廢水應以GB31571中規(guī)定的廢水排放指標為基準，廢水指標超出的部4.8制漿所用其他裝置送來的污泥等危險固體廢棄物制漿時，應考慮制漿所用危險廢棄物以傳統(tǒng)處理4.9氣流床水煤漿氣化能效計算規(guī)定見附錄C。5計算3產(chǎn)I脫鹽水合成氣洗滌鍋爐給水儀表空氣電氮氣添加劑廢水濾餅粗渣循環(huán)水脫鹽水合成氣變換副產(chǎn)蒸汽衛(wèi)渣水處理煤漿制備合成氣蒸汽廢氣原煤氧氣圖1氣流床水煤漿氣化單元能效計算范圍示意圖5.2氣化單元總能量輸入輸入的能量統(tǒng)計包括：原料煤、氧氣、燃料氣/油、電、水蒸氣、新鮮水、循環(huán)冷卻水、脫鹽水、鍋爐給水、外排廢水、壓縮空氣、儀表空氣、氮氣等耗能工質以及壓力補償功耗，不包括開停車、事故、消防、臨時吹掃等的能量消耗。5.3氣化單元總能量輸出輸出的能量統(tǒng)計包括：變換合成氣(含粗合成氣能量回收)、高壓閃蒸氣、副產(chǎn)水蒸氣、廢水(利用其他裝置廢水制煤漿)、對外熱交換輸出等。5.4能效計算氣流床水煤漿氣化系統(tǒng)的能效按式(1)計算：……(1)式中：EE——氣流床水煤漿氣化系統(tǒng)能效；E?！獨饣瘑卧?含變換)總能量輸出，單位為兆焦每小時(MJ/h);E。——出變換有效氣(CO+H?)能量輸出，單位為兆焦每小時(MJ/h);E。2——出氣化副產(chǎn)蒸汽能量輸出，單位為兆焦每小時(MJ/h);E3——出變換副產(chǎn)蒸汽能量輸出，單位為兆焦每小時(MJ/h);E?！M氣化磨煤廢水按能量輸出，單位為兆焦每小時(MJ/h);E;——氣化單元(含變換)總能量輸入，單位為兆焦每小時(MJ/h);E——原料煤(干基)能量輸入，單位為兆焦每小時(MJ/h);E2——氧氣能量輸入，單位為兆焦每小時(MJ/h);E——公用工程能量輸入，單位為兆焦每小時(MJ/h);E4——變換出口粗合成氣冷卻熱能量輸入，單位為兆焦每小時(MJ/h);E——壓力補償功耗能量輸入，單位為兆焦每小時(MJ/h)。煤氣化單元能量輸入和能量輸出匯總表見附錄D。4GB/T41038—2021(規(guī)范性)煤氣化單元能源及耗能工質折算標煤系數(shù)煤氣化單元能源及耗能工質折算標煤系數(shù)見表A.1。表A.1煤氣化單元能源及耗能工質折算標煤系數(shù)序號能源名稱折標準煤系數(shù)國際單位制下的折算系數(shù)1電2標準油3標準煤4柴油5燃料氣/油按低位熱值按低位熱值6蒸汽—7新鮮水8循環(huán)冷卻水9軟化水除鹽水104℃除氧水凝汽機凝結水需除油除鐵的120℃凝結水可直接回用的120℃凝結水污水凈化壓縮空氣(標準狀態(tài)下)非凈化壓縮空氣(標準狀態(tài)下)一氧化碳(標準狀態(tài)下)氫氣(標準狀態(tài)下)—甲烷(標準狀態(tài)下)注：一氧化碳、氫氣、甲烷能耗折算引用自《化工工藝設計手冊(第四版)》。其余數(shù)據(jù)引用自GB/T50441,采用GB/T50441中的統(tǒng)一能源折算值時，涉及原材料、耗能工質等的溫度、壓力狀態(tài)參數(shù)偏差，需要充分考慮因溫度、壓力的不同導致的耗能差異。蒸汽按對應溫度、壓力下的焓值進行折算。5(資料性)不同壓力的單位空氣產(chǎn)品折算標煤系數(shù)不同壓力的單位空氣產(chǎn)品折算標煤系數(shù)見表B.1。表B.1不同壓力的單位空氣產(chǎn)品折算標煤系數(shù)序號能源名稱折標準煤系數(shù)國際單位制下的折算系數(shù)110.0MPa級氧氣(標準狀態(tài)下)0.210kgce/m36.171MJ/m328.5MPa級氧氣(標準狀態(tài)下)0.203kgce/m335.2MPa級氧氣(標準狀態(tài)下)0.197kgce/m243.0MPa級氧氣(標準狀態(tài)下)0.189kgce/m35.526MJ/m?51.2MPa級氧氣(標準狀態(tài)下)0.173kgce/m360.7MPa級氮氣(標準狀態(tài)下)0.019kgce/m30.553MJ/m370.35MPa級氮氣(標準狀態(tài)下)0.009kgce/m30.230MJ/m38<0.03MPa級氮氣(標準狀態(tài)下)0.0006kgce/m30.018MJ/m3不在列表中的不同壓力的空氣產(chǎn)品折標煤系數(shù)，可以采用插值計算。6GB/T41038—2021(資料性)能效計算C.1能效計算出口界區(qū)條件能效計算出口界區(qū)包含變換，如圖C.1所示，出變換有效氣溫度40℃,出變換的壓力按5.7MPaG。粗合成氣變換爐40°(CO+JJ?)或II?冷凝液水洗塔或其他圖C.1粗合成氣出變換冷卻熱C.2壓力補償功耗氣流床水煤漿氣化技術的常見操作壓力有4.0MPaG、6.5MPaG、8.7MPaG等三個等級，以6.5MPaG氣化爐應用最為普遍。因此，選定6.5MPaG氣化爐為基準，考慮系統(tǒng)壓降，出氣化界區(qū)粗合成氣壓力為6.3MPaG,出變換出口合成氣壓力確定為5.7MPaG。若氣化爐操作壓力較低(如4.0MPaG),則將出變換出口合成氣壓力折算到5.7MPaG,所需壓力補償功耗計入能量輸入項。若氣化爐操作壓力較高(如8.7MPaG),同樣將出變換出口合成氣壓力折算到5.7MPaG,膨脹所釋放的能量按負數(shù)計入壓力補償功耗能量輸入項。為簡化計算，需要具體給出壓縮機計算時的入口溫度、壓縮機多變效率、壓縮機機械效率等影響因素。操作壓力不同的氣化工藝的可利用壓縮/膨脹功計算，以5.7MPaG為基準，將出變換單元干基有效氣壓縮/膨脹到5.7MPaG所需要壓縮/膨脹功(全網(wǎng))計為能量輸入，其中壓縮功計算按入口溫度40℃、壓縮機多變效率0.75、壓縮機機械效率0.99,忽略壓縮機的段間冷卻水消耗。GB/T41038—2021(資料性)煤氣化單元能量輸入和能量輸出匯總表煤氣化單元能量輸入和能量輸出匯總表見表D.1。表D.1煤氣化單元能量輸入和能量輸出匯總表類目狀態(tài)參數(shù)消耗量/產(chǎn)出量能源折算值能量MJ/h備注溫度℃壓力MPa單位數(shù)量單位數(shù)量能量輸出1變換合成氣m3/hMJ/m3有效氣2蒸汽IMJ/t氣化副產(chǎn)，不同等級可補充3蒸汽ⅡMJ/t變換副產(chǎn)，不同等級可補充4制漿用廢水MJ/t來自其他裝置用于制漿5其他合計能量輸入1煤常溫常壓MJ/t2氧氣(標準狀態(tài)下)m3/hMJ/m399.6%(體積分數(shù))純度3燃料氣/油(標準狀態(tài)下)m3/hMJ/m34電—MJ/5可利用壓縮功MJ/h6高壓蒸汽MJ/t7中壓蒸汽MJ/t8低壓蒸汽MJ/t9新鮮水MJ/t循環(huán)冷卻水MJ/t脫鹽水MJ/t鍋爐給水1MJ/t鍋爐給水2MJ/t蒸汽冷凝液MJ/t外排廢水MJ/t氣化外排廢水凈化壓縮空氣(標準狀態(tài)下)m3/hMJ/m3儀表空氣(標準狀態(tài)下)m3/hMJ/m3氮氣(標準狀態(tài)下)m3/hMJ/m變換出口合成氣冷卻熱合計———能效GB/T41038—2021[1]GB/T18855—2014燃料水煤漿[2]GB/T31428—2021煤化工術語[3]G