磷酸浓缩装置石墨换热器能效测试方案

磷酸浓缩装置
石墨换热器能效测试方案
编制：日期：2015年月日审核：日期：2015年月日批准：日期：2015年月日
磷酸浓缩装置石墨换热器能效测试方案一、概述
分公司磷酸浓缩装置采用的工艺为强制循环真空蒸发工艺，主要产品为≥45.5％P
2O
5
的磷
酸，副产品为10～13％H
2SiF
6
的氟硅酸。

石墨换热器是磷酸浓缩装置中的关键设备，掌握磷
酸浓缩装置石墨换热器的能源利用情况，可以为制定节能技术改造措施提供依据，有效提高磷酸生产的能源使用效率和生产技术水平。

为掌握石墨换热器能源利用效率，定量分析用能情况，决定对石墨换热器进行能效测试。

二、编制的依据
1、《用能设备能量平衡通则》（GB/T2587-2009）
2、《设备热效率计算通则》（GB/T2588—2000）
3、《用能设备能量测试导则》 (GB/T 6422-2009)
4、《磷酸磷铵重钙技术与设计手册》
5、2014年修改的各套磷酸浓缩装置工艺、安全操作规程。

三、测试目的
掌握装置石墨换热器能源利用效率情况，明确磷酸浓缩生产的节能方向，为制定节能技术改造措施提供依据，有效提高磷酸生产的能源使用效率和生产技术水平。

四、测试范围
从稀磷酸进入系统、蒸汽进入石墨换热器开始至冷凝液出口、成品浓磷酸离开系统及蒸发气体离开闪蒸室之间的各种能源。

五、测试组织机构
为使测试工作的顺利进行，成立测试小组，负责对测试工作的组织、协调、汇总，完成《石墨换热器能效测试报告》。

领导小组：
组长：
副组长：
组员：
工作小组：
组长：
组员：
工艺小组：负责测定进出设备各物料、能源等所需物料数据、工艺数据的收集、整理、汇总、计算、制图、制表。

设备小组：提供设备参数相关性能参数。

六、测试方法、要求、内容
（一）测试方法
本次测试采用以统计测试期间的计量和记录数据为基础进行综合计算的方法。

对无计量的能源采用理论计算的方法。

（二）测试要求
1、测定期间测试设备应处于正常运行工况。

2、测试时应记录测试的日期、开始时间与结束时间，以及环境状态——温度、湿度、大气压力等参数。

（三）测试内容
1、石墨换热器的热效率η
有效
指有效热量占总输入热量的百分比，计算公式为：
η有效 = 100%
① 、、石墨换热器的有效热Q
有效
指从稀磷酸进入设备到生产出合格浓磷酸过程中理论需要的热量。

包含水分蒸发利用的热量、含氟气体带走的热量、冷凝液带走的热量、氟化物分解热量、磷酸稀释热、浓磷酸带走的热量。

计算公式为：
Q 有效=Q
5
+Q
6
+Q
7
+Q
8
②、石墨换热器的总输入热量（Q
总
）
指输入石墨换热器的稀磷酸和蒸汽带入的热量以及氟化物分解反应热、稀磷酸稀释热。

计算公式为：
Q
总=Q
1
+Q
2
+Q
3
+Q
4
③、损失热量（Q
9
）
指未被石墨换热器有效利用的所有热量，包括设备向外散热带走的热量以及其它测试过程中的误差。

七、测试计算
（一）总输入热量Q
总=Q
1
+Q
2
+Q
3
+Q
4
1、稀磷酸带入热量Q
1
=稀酸流量计值×稀酸比重×稀磷酸比热×稀磷酸温度进入系统的稀磷酸流量直接从DCS系统上读取，比重取样分析得出。

磷酸比热容：Cp=4.184-4.978x+0.388x2（60～90℃）《磷酸磷铵重钙技术与设计手册》P235
式中：x——磷酸P
2O
5
浓度，%（15～30%）
2、蒸汽提供的热量Q
2
=蒸汽用量×汽化潜热
若蒸汽用量采用流量计记录数据时，在计算结果显示出出浓缩热量大于带入浓缩蒸发部份热量，不符合能量守衡定律，则蒸汽用量采用蒸发气体量×1.34的经验数据而得。

根据进石墨换热器蒸汽温度、压力查出汽化潜热。

3、磷酸稀释热量Q
3
=稀酸流量计值×稀酸比重×稀酸酸浓%×（稀酸稀释热-浓酸稀释热）磷酸稀释热根据酸浓度查表得出。

4、氟化物分解热Q
4
=蒸发F含量/144×1000×1000×标准分解热
蒸发F含量=稀磷酸中F量-浓磷酸中F量
稀磷酸中F量=稀酸流量计值×稀酸比重×稀酸中F含量%
浓磷酸中F量=浓磷酸量×浓酸中F含量%
=稀酸P
2O
5
量×(1-0.5%)/浓磷酸中P
2
O
5
含量%×浓酸中F含量%
氟化物分解热主要指闪蒸室蒸发出的（HF+SiF
4）生成的H
2
SiF
6
逆向分解，其分解热为可
查表得出。

（二）石墨换热器的有效热Q
有效=Q
5
+Q
6
+Q
7
+Q
8
1、闪蒸室蒸发H
2O气体Q
5
=蒸发水量×蒸发水蒸汽焓
蒸发水量=蒸发水量=稀磷酸中P
2O
5
量×(1/稀酸浓度-1/浓酸浓度)
=流量计值×稀酸比重×稀酸酸浓%×(1/稀酸浓度-1/浓酸浓度) 蒸发水蒸汽焓值根据闪蒸室出口气体温度查表得出。

2、闪蒸室蒸发含F气体带出的热量Q
6= HF带出热量+SiF
4
带出热量
HF带出热量=蒸发HF量×HF比热
SiF
4带出热量=蒸发SiF
4
量×SiF
4
比热
蒸发HF量=蒸发F量×2×20/144
蒸发SiF
4
量=蒸发F量×104/144
HF比热和SiF
4
比热可查表得出。

3、浓磷酸带出热Q
7
=浓磷酸量×浓磷酸比热×浓磷酸温度
浓磷酸产出量直接在DCS系统上采集，若浓缩磷收率大于1%，会出现与实际收率不相符的客观事实，则浓缩磷酸产量可按磷损失为0.5%的经验数据计算而得，即：
浓磷酸量=稀酸P
2O
5
量×(1-0.5%)/浓磷酸中P
2
O
5
含量%
磷酸比热容：Cp=4.184-4.978x+0.388x2（60～90℃）
式中：x——磷酸P
2O
5
浓度
浓磷酸温度人工测量得出。

4、冷凝水带走热量Q
8
=冷凝液量×冷凝液焓值
冷凝液量若现场安装有流量计的，可以直接读取，若没有流量计计量的，可以根据经验计算得出：冷凝液量=蒸汽用量×0.773 。

在手册中查得对应温度下冷凝液焓值，冷凝液温度人工测量得出。

5、热损失Q
9=输入热量-输出热量=Q
1
+Q
2
+Q
3
+Q
4
-Q
5
-Q
6
-Q
7
-Q
8
八、测试报告
1、概况
说明进行能效测试的目的，企业用能系统和用能设备基本情况，包括用能设备主要技术参数和运行周期等；用能系统和用能设备的运行状态和采用的测试方法等。

2、主要原始数据
主要原始数据包括测试期间的工况、原料、工艺等相关数据。

3、能量平衡表：
石墨换热器能量平衡表
根据用能设备能量平衡结果找出造成能源利用率低和设备耗能高的原因，对能量损失进行分类，对测算结果和指标进行评价，从设备、操作技术和管理制度等方面找出浪费的因素，提出改进的办法。

九、测试附表
1、分项项目一览表：
稀酸质量数据统计表
浓酸质量数据统计表
2、班组人员数据收集一览表：。