氨綸導熱油系統改造影響之探討

侯方震，宋理正，劉安勝

（煙臺泰和新材料股份有限公司，山東 煙臺264006）

在干法氨綸生產中，為了將絲條中的溶劑揮發干凈，必須使用導熱油對循環空氣進行加熱。對于導熱油的加熱，業內普遍使用帶有可控硅調節的電加熱器。雖然電加熱器在調節方面具有一定的便利性，但隨著社會對環保的重視和企業對成本的控制，其間接污染嚴重和高成本的問題愈加顯現，為此，煙臺泰和新材料股份有限公司對下屬車間4套加熱系統進行了改造。

1 設備改造情況

1.1 改造前

1.1.1 加熱系統：共分4套加熱系統，每套系統串聯2臺261kW電加熱器，共計8臺261kW電加熱器（不計效率折算為179萬kcal）。

1.1.2 輸送系統：每套系統2臺揚程40m、流量每小時27m3流量的屏蔽泵，共計8臺。

1.1.3 換熱系統：每套系統有10臺20m2小型換熱器（熱媒加熱器2），在主風道上無導熱油換熱器。

圖1為原四套系統中的一套系統（熱媒加熱器2共10臺，圖中6臺，省略4臺）。

圖1 改造前的加熱系統

1.2 改造后

1.2.1 加熱系統：新上圓筒型立式頂燒250萬kcal天然氣鍋爐一臺。

1.2.2 輸送系統：更換為一臺揚程70m每小時200m3流量離心泵。

1.2.3 換熱系統：每套系統的10臺20m2小型換熱器（熱媒加熱器2）未做變動，在每臺紡絲風機主風道上新增一臺換熱面積為264m2的換熱器（熱媒加熱器1）對循環空氣進行初加熱。

圖2為改造后1臺鍋爐帶4套系統（圖示為其中一套系統）。

圖2 改造后的加熱系統

2 改造后產生的影響

2.1 改造后能耗及工藝數據變化情況

煙臺泰和新材料股份有限公司下屬車間改造于2010年進行，此前一直使用電加熱器對導熱油進行加熱。據2009年統計數據，電加熱器的平均加熱溫度在305℃，導熱油使用流量為70.2m3／h，噸絲耗電達到4624.34kW。改造后，據2011年統計數據，加熱器的平均加熱溫度在284℃，下降21℃，導熱油使用流量為 101.52m3／h，上升31.32m3／h，噸絲耗電達到2101.95kW，下降2522.39kW，如表1所示。

表1 車間改造前后氨綸絲能耗對比

2.2 改造對產品成本的影響

天然氣鍋爐替代電加器后，產品成本有了較大的下降。

煙臺泰和新材料股份有限公司2011年平均電價為0.71元／kW，天然氣價格為3.2元／Nm3。表2為根據表1計算的成本變化。

表2 車間改造前后成本變化

煙臺泰和新材料股份有限公司下屬車間氨綸絲年產量為4000t，改造后每年可使企業成本下降281.6萬元。

2.3 對導熱油壽命的影響

煙臺泰和新材料股份有限公司使用的導熱油為氫化三聯苯合成有機熱載體，導熱油經過加熱后與空氣中的氧接觸后會發生氧化反應，這些反應使有機熱載體導熱油原來的結構發生變化，生成的高分子和低分子物質增多，從而改變了有機熱載體導熱油的本來特性，這就是老化反應。在60℃以下時導熱油的老化較為緩慢，但超過60℃后其老化速度加快。根據檢測證實，在60℃以上，溫度每升高10℃，其老化速度約增加一倍，如A車間使用的氫化三聯苯導熱油在280℃條件下使用壽命為10年以上，320℃為3～4年，340℃僅能使用一年，這說明使用溫度是有機熱載體導熱油使用壽命的決定因素。導熱油老化主要表現為生成有機酸并產生熱分解和縮聚，析出碳，閃點下降，顏色變深，粘度增大，殘碳含量升高，結焦老化，傳熱效率下降，危害生產安全。

車間在使用電加熱器期間，由于導熱油運行流量低，加熱溫度高，造成結焦老化現象較為嚴重，導熱油過濾器每季度需要清理一次，否則就會造成管路堵塞。由于導熱油系統系高溫運行，每次拆裝即意味著增加了安全隱患。電加熱器系統內的導熱油使用6年后，載熱量已不能滿足工藝要求，經檢測必須更換，從而造成巨大的導熱油消耗。本次改造后，導熱油運行流量大幅上升了31.32m3／h，提高了換熱效率，使加熱溫度基本控制在284℃，一年來運行正常，根據理論推算，導熱油使用壽命應達到10年。

導熱油使用壽命的延長既降低了企業生產成本，又保障了生產的穩定性，減少了安全隱患。

2.4 改造對污染排放的影響

電力作為一種二次能源，雖然使用方便，但存在損耗大和熱效率不高的問題。目前國內電力主要來源于火力發電。據中國電力企業聯合會信息部統計，2011年全國6000kW及以上電廠供電標準煤耗330g／kWh，2011年山東省的電力共發電3180.62×108kWh，其中火力發電3138.33×108kWh，比例高達98.7%。

以煤為主的能源結構是影響我國大氣環境質量的主要因素。全國煙塵排放的70%，二氧化硫排放量的85%，氮氧化物的67%，二氧化碳的80%都來自于燃煤。

天然氣做為一種清潔能源以其熱值高、污染少的優越品質獲得越來越廣泛的應用，潔凈燃燒是天然氣與煤炭相比的最大優勢，天然氣在燃燒過程中的排放比煤少得多。表3為根據《環境保護使用數據手冊》，煤和天然氣燃燒時產生的污染物對比，表4為根據表1和表2計算改造后，節省的電能和減少產生的污染物。表5為經過表1和表2計算改造后，因消耗天然氣而產生的污染物。

表3 煤和天然氣燃燒時產生的污染物

表4 節省電能和減少的污染物

煙臺泰和新材料股份有限公司某車間氨綸絲年產量為4000t，年可以減排二氧化碳6326.88 t，減排氮氧化物21.88t，減排二氧化硫28.32t。

表5 消耗天然氣產生的污染物

3 結語

煙臺泰和新材料股份有限公司下屬車間對原有電加熱器實施改造，通過天然氣鍋爐加熱導熱油進行替代，對實施前后方案進行對比，同時對實施后能耗對比、使用壽命延長、對環境污染排放方面的影響進行數據分析和論證，根據實施結果，明顯降低了能耗、節約了成本、減少了污染，值得進一步推廣。

［1］張世秋，王奇.環境保護技術政策與污染物控制對策［M］.北京：中國環境科學出版社，2008.