一種熱能回收技術在甲醛尾氣處理中的應用

賀 朋 徐 賀

(浙江晉巨化工有限公司浙江衢州324004)

一種熱能回收技術在甲醛尾氣處理中的應用

賀 朋 徐 賀

(浙江晉巨化工有限公司浙江衢州324004)

0 前言

浙江晉巨化工有限公司甲醛裝置生產過程中產生的尾氣采用尾氣鍋爐法進行處理，即利用甲醛尾氣作為燃料，空氣為助燃劑進行燃燒，燃燒后的高溫煙道氣與水進行換熱副產0.5 MPa低壓蒸汽， 換熱后的煙道氣現場高空排放。經對排放后的煙道氣溫度進行測量，發現煙道氣的排放溫度較高，存在熱能損失的現象。

為了進一步降低煙道氣的排放溫度，對煙道氣的熱能進行充分回收，決定采用梯級熱能回收工藝對甲醛尾氣鍋爐熱能回收流程進行工藝技術改造。改造工作于2015年3月完成并投用，經過6個月的運行，發現改造后煙道氣排放溫度得到進一步降低，達到了預期目的，節能效益明顯。

1 改造前工藝狀況

1.1 工藝流程

20 kt/a甲醛(含甲醛質量分數37%)裝置采用以精甲醇為原料、結晶銀為催化劑，在610～710 ℃高溫下發生氧化、脫氫反應，生成甲醛氣，再經過第1、第2吸收塔吸收制得甲醛水溶液。未被吸收的氣體從第2吸收塔頂部經安全水封后進入尾氣鍋爐爐膛，與來自離心風機的空氣混合后燃燒，爐膛溫度保持在560～600 ℃；燃燒后的高溫煙道氣與水進行換熱，副產的低壓蒸汽被輸送至蒸汽管網，冷卻后煙道氣現場高空排放。

1.2 存在的問題

由于甲醛尾氣鍋爐熱量回收效果差，副產的蒸汽量低，被冷卻后的煙道氣溫度(約220 ℃)較高，高溫煙道氣直接放空造成大部分熱量損失。為此，通過對尾氣鍋爐熱能回收工藝進行改造，可實現煙道氣熱能的梯級回收，以達到節能降耗目的。

2 改造措施

2.1 改造內容

將甲醛尾氣鍋爐熱能回收流程由原一段換熱式改為三段換熱式，改造后甲醛尾氣熱能梯級回收工藝流程見圖1。

(1) 副產蒸汽段工藝流程：來自第2吸收塔頂部未被吸收的氣體進入尾氣鍋爐爐膛與來自離心風機的空氣混合后燃燒，燃燒后產生的高溫煙道氣(管程)與來自尾氣鍋爐汽包的熱水(殼程)進行換熱，副產的0.5 MPa低壓蒸汽經尾氣鍋爐汽包后送至低壓蒸汽管網，煙道氣進入冷水預熱段。

(2) 冷水預熱段工藝流程：尾鍋給水泵將軟水打入冷水預熱器殼程，與經過副產蒸汽段換熱后的煙道氣進行再次換熱，升溫后的熱水進入尾鍋汽包，用于副產蒸汽段換熱器補充水，降溫后的煙道氣進入空氣預熱段。

(3) 空氣預熱段工藝流程：尾鍋離心風機將空氣送入空氣預熱器殼程，與經過冷水預熱段換熱后的煙道氣進行換熱，升溫后的空氣進入尾氣鍋爐燃燒室，作為尾氣燃燒時的助燃劑。

2.2 主要設備

冷水預熱器：DN 1 400 mm，L=1 200 mm，換熱面積35 m2，殼程壓力1.00 MPa，管程壓力0.03 MPa，管程溫度220 ℃ ，殼程溫度80 ℃，換熱管材質為20#鍋鋼，殼體材質為Q345R。

空氣預熱器：DN 1 400 mm，L=1 400 mm，換熱面積49 m2，殼程壓力0.05 MPa，管程壓力0.03 MPa，管程溫度180 ℃ ，殼程溫度120 ℃，換熱管材質為20#鍋鋼，殼體材質為Q345R。

3 改造效果

利用冷水預熱段將流入副產蒸汽段換熱器的補充水溫度提高后，降低了補充水在副產蒸汽段吸熱量，減少了副產蒸汽段的熱量損失。利用空氣預熱段提高進入尾氣鍋爐爐膛的助燃劑空氣溫度，進而減少空氣在爐膛燃燒過程中的吸熱量，減少爐膛內煙道氣的熱量損失。通過冷水預熱段及空氣預熱段對尾氣鍋爐煙道氣熱能的梯級回收，降低了煙道氣的排放溫度，減少了煙道氣的熱量損失，提高了甲醛尾氣處理裝置熱能的回收利用率。改造前、后工藝參數對比見表1。

圖1 改造后甲醛尾氣熱能梯級回收工藝流程

由表1可以看出，甲醛尾氣熱能經過梯級回收后，進入尾氣鍋爐汽包的軟水溫度提高了50 ℃，進入尾氣鍋爐爐膛的助燃劑空氣溫度提高了60 ℃，而煙道氣的排放溫度降低了約100 ℃，減少了煙道氣熱量的損失，熱能得到了充分的回收利用。

表1 改造前、后工藝參數對比

在甲醛裝置加入空氣量為1 500 m3/h(標態)的工況下，甲醛尾氣鍋爐副產蒸汽量由原來的700～740 kg /h增產至770～820 kg /h，副產蒸汽增加70～120 kg/h，按甲醛系統年開車300 d計，則年可增加副產蒸汽504～864 t。

2016- 08- 10)