高温空气预热器成本分析

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高温空气预热器成本分析

2007-10-09 11:02:10

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高温空气预热器成本分析 一条15000吨/年的硬质生产线, 从650℃空气预热器换用到900℃空气预热器的后: 1. 吨炭黑总耗油量降低210公斤。 2. 每年节省的原料油总价值可达440万元。 3. 生产能力可以提高到20000吨/年。 炭黑行业的工艺特点决定了，哪个企业生产流程中能量的回收利用的好，哪个企业生产成本就低，企业竞争力就强。当前全世界炭黑行业都在致力于两个课题的研究和推广使用。一个是工艺空气的温度继续提高，提高炭黑的收率；另一个是尾气的热值提高和尾气能量的回收利用。而高温空气预热器的使用，不仅能提高炭黑的收率，尾气的热值也同时会提高,生产成本会大幅下降，企业会得到巨大的经济利益。目前我国的原料油的价格持续上扬，以原料油为主的可变成本在企业的总成本中的比例越来越高，从而使企业的利润空间越来越小。基于目前这个局面，炭黑企业使用高温空气预热器显得尤为迫切。我国炭黑行业目前的状况是一万吨以上的炭黑生产线的主流配置是650度的空气预热器，一万吨以下的是400到450度的空气预热器；而国外的炭黑企业现在主要是使用的是750到850的空气预热器。印度的Hi Teck炭黑公司两年以前，已经使用上900度的空气预热器，通过此公司在国外披露的一些资料显示，公司在此方面收益颇菲。下面我们通过一个实例计算，来分析一下工艺空气温度的变化对生产成本包括可变成本、固定成本、总成本、产量、尾气热值等的影响。然后汇总一下用同样的计算方法在年产15000吨生产线和年产6000吨生产线而进行的成本分析数据。 基本原理和公式 以下是空气温度从650℃到750℃变化试验,得出的图表和经验公式 图表一收率:和空气温度关系                                 登录/注册后可看大图 收率 Kg/Kg 收率( Kg/Kg)=0.0002208*空气温度+0.4598 图表二:总燃烧系数和空气温度关系 总燃烧系数% 总燃烧系数%=-0.022553*空气温度+42.443 总燃烧系数%=空气流量*100/[(原料油流量+燃料油流量)*9.5] 根据我国的炭黑使用的原料油和燃料油的的现状，这里假设1公斤原料油或燃料油完全燃烧的理论空气量为9.5Nm3/h 炭黑成本计算工艺参数 我们以硬质反应炉为例进行计算: 牌号 N339 工艺空气流量Nm3/h 12500 工艺空气温度℃ 650 原料油流量Kg/h 4140 燃料油流量Kg/h 735 收率Kg/Kg 0.61 产量 吨/年 20000 年工作日 天 330 原料油价格 元/吨 1500 燃料油价格 元/吨 1200 固定成本(总投资3千万,10年折旧) 元/天 9091 使用650℃空气预热器时的可变成本 日产量=4.140*0.61*24=60.6(吨/天) 总燃烧系数=12500*100/[(4140+735)*9.5]=27% 炭黑中原料油的成本=1500/0.61=2459(元/吨) 炭黑中燃料油的成本=0.735*24*1200/60.6=349(元/吨) 总原料成本=2459+349=2808(元/吨) 使用900℃空气预热器时可变成本 d(总燃烧系数)=-0.022554d(温度) 总燃烧系数(900℃)= 650℃空气的的收率-0.022554*250=21.4% 原料油流量=12500/(0.214*9.5)-735=5119Kg/h d(收率)=0.0002208*d(空气温度) 900℃空气温度的收率=650℃空气的的收率+0.0002208*250=0.665 日产量=5.119*0.665*24=81.7(吨/天) 炭黑中原料油的成本=1500/0.665=2255(元/吨) 炭黑中燃料油的成本=0.735*24*1200/81.7=259(元/吨) 总原料成本=2255+259=2514(元/吨) 可变成本之差=2808-2514=294(元/吨) 每年节约可变成本=294*20000=5888900元 生产能力: 650℃时, 日产量60.6吨, 年产量,20000吨 固定资产折旧在炭黑上的摊值=9091/60.6=150元/吨 900℃ 日产量 81.7吨 年产量=81.7*330=26970 吨 固定资产折旧在炭黑上的摊值=9091/81.7=116元/吨 固定资产折旧在炭黑上的摊值制之差=150-116=34元/吨 投资回收时间若年产量万吨650℃空气预热器价格1100000元/台 而850℃空气预热器价格1100000元/台空气预热器价格2700000元/台 选用高温空气预热器额外费用的回报期=(2700000-1100000)/5888900=0.27年 即仅用可变成本的收益,可用4个月时间收回选用900℃高温空气预热器的额外投资 尾气能量收益假设原尾气水分含量为40%,工艺空气流量为12500 Nm3/h,则产生的尾气量约为25000 Nm3/h,热值为530Kcal/Nm3,这样 尾气中水分的体积量=25000*0.4=10000 Nm3/h 由于空气温度从650℃上升到900℃,空气预热器入口的烟气温度需提高, 这样反应炉喷入的急冷水量会降低,尾气的热值会增大. 空气吸收的热量=12500*1.293*1.135*250=4586109kJ/h 如果不考虑空气预热器的换热效率,那么反应炉至少减少喷入的急冷水量为: 减少的急冷水量=4586109*18/40.66/1000=2030Kg/h 这块急冷水的体积=2030*22.4/18=2527Nm3/h 这样尾气的含水量=(10000-2527)/(25000-2527)=33% 尾气的热值=(1-0.33)*530/0.6=589Kcal/Nm3,提高了11.24%。若每吨煤的热值为5000 Kcal/Kg，那一年热量提高量相当于1735吨煤的热值。 同时，由于尾气中水蒸气量降低，袋滤器的负荷也下降了: 下降的袋滤负荷=(25000-2527)/25000=10.1%。 总结： 原年产量生产线(吨/年) (空气预热温度) 20000 (650℃) 15000 (650℃) 6000 (450℃) 6000 (450℃) 空气预热器类型 650℃到900℃ 650℃到900℃ 450℃到650℃ 450℃到900℃ 提高日产量(吨) 21.1 15.8 6.9 15.7 吨炭黑原料成本降低(元/吨) 294.4 294.4 325.0 619.4 原材料成本年收益(万元) 588.9 441.7 269.7 372.4 收率提高(%) 9.1 9.1 7.8 17.6 袋滤器负荷降低(%) 10.1 10.1 8.1 18.2 尾气热值至少提高(%) 11.2 11.2 8.1 22.2 空气预热器的价格(万元) 270 230 45 100 吨炭黑总耗油量降低(%) 10.9 10.9 11.0 20.8