一種熱能回收技術(shù)在甲醛尾氣處理中的應(yīng)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(shù)在甲醛尾氣處理中的應(yīng)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(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣采用尾氣鍋爐法進(jìn)行處理，即利用甲醛尾氣作為燃料，空氣為助燃劑進(jìn)行燃燒，燃燒后的高溫?zé)煹罋馀c水進(jìn)行換熱副產(chǎn)0.5 MPa低壓蒸汽， 換熱后的煙道氣現(xiàn)場(chǎng)高空排放。經(jīng)對(duì)排放后的煙道氣溫度進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)煙道氣的排放溫度較高，存在熱能損失的現(xiàn)象。

為了進(jìn)一步降低煙道氣的排放溫度，對(duì)煙道氣的熱能進(jìn)行充分回收，決定采用梯級(jí)熱能回收工藝對(duì)甲醛尾氣鍋爐熱能回收流程進(jìn)行工藝技術(shù)改造。改造工作于2015年3月完成并投用，經(jīng)過(guò)6個(gè)月的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)改造后煙道氣排放溫度得到進(jìn)一步降低，達(dá)到了預(yù)期目的，節(jié)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(zhì)量分?jǐn)?shù)37%)裝置采用以精甲醇為原料、結(jié)晶銀為催化劑，在610～710 ℃高溫下發(fā)生氧化、脫氫反應(yīng)，生成甲醛氣，再經(jīng)過(guò)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(jīng)安全水封后進(jìn)入尾氣鍋爐爐膛，與來(lái)自離心風(fēng)機(jī)的空氣混合后燃燒，爐膛溫度保持在560～600 ℃；燃燒后的高溫?zé)煹罋馀c水進(jìn)行換熱，副產(chǎn)的低壓蒸汽被輸送至蒸汽管網(wǎng)，冷卻后煙道氣現(xiàn)場(chǎng)高空排放。

1.2 存在的問(wèn)題

由于甲醛尾氣鍋爐熱量回收效果差，副產(chǎn)的蒸汽量低，被冷卻后的煙道氣溫度(約220 ℃)較高，高溫?zé)煹罋庵苯臃趴赵斐纱蟛糠譄崃繐p失。為此，通過(guò)對(duì)尾氣鍋爐熱能回收工藝進(jìn)行改造，可實(shí)現(xiàn)煙道氣熱能的梯級(jí)回收，以達(dá)到節(jié)能降耗目的。

2 改造措施

2.1 改造內(nèi)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(jí)回收工藝流程見(jiàn)圖1。

(1) 副產(chǎn)蒸汽段工藝流程：來(lái)自第2吸收塔頂部未被吸收的氣體進(jìn)入尾氣鍋爐爐膛與來(lái)自離心風(fēng)機(jī)的空氣混合后燃燒，燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煹罋?管程)與來(lái)自尾氣鍋爐汽包的熱水(殼程)進(jìn)行換熱，副產(chǎn)的0.5 MPa低壓蒸汽經(jīng)尾氣鍋爐汽包后送至低壓蒸汽管網(wǎng)，煙道氣進(jìn)入冷水預(yù)熱段。

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

(3) 空氣預(yù)熱段工藝流程：尾鍋離心風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器殼程，與經(jīng)過(guò)冷水預(yù)熱段換熱后的煙道氣進(jìn)行換熱，升溫后的空氣進(jìn)入尾氣鍋爐燃燒室，作為尾氣燃燒時(shí)的助燃劑。

2.2 主要設(shè)備

冷水預(yù)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(zhì)為20#鍋鋼，殼體材質(zhì)為Q345R。

空氣預(yù)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(zhì)為20#鍋鋼，殼體材質(zhì)為Q345R。

3 改造效果

利用冷水預(yù)熱段將流入副產(chǎn)蒸汽段換熱器的補(bǔ)充水溫度提高后，降低了補(bǔ)充水在副產(chǎn)蒸汽段吸熱量，減少了副產(chǎn)蒸汽段的熱量損失。利用空氣預(yù)熱段提高進(jìn)入尾氣鍋爐爐膛的助燃劑空氣溫度，進(jìn)而減少空氣在爐膛燃燒過(guò)程中的吸熱量，減少爐膛內(nèi)煙道氣的熱量損失。通過(guò)冷水預(yù)熱段及空氣預(yù)熱段對(duì)尾氣鍋爐煙道氣熱能的梯級(jí)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(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

圖1 改造后甲醛尾氣熱能梯級(jí)回收工藝流程

由表1可以看出，甲醛尾氣熱能經(jīng)過(guò)梯級(jí)回收后，進(jìn)入尾氣鍋爐汽包的軟水溫度提高了50 ℃，進(jìn)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(shù)對(duì)比

在甲醛裝置加入空氣量為1 500 m3/h(標(biāo)態(tài))的工況下，甲醛尾氣鍋爐副產(chǎn)蒸汽量由原來(lái)的700～740 kg /h增產(chǎn)至770～820 kg /h，副產(chǎn)蒸汽增加70～120 kg/h，按甲醛系統(tǒng)年開(kāi)車(chē)300 d計(jì)，則年可增加副產(chǎn)蒸汽504～864 t。

2016- 08- 10)