吹風氣余熱回收的工藝設計研究

導語：吹風氣余熱回收的工藝設計研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:通過吹風氣余熱回收系統的工藝設計，把造氣產生的低溫造氣吹風氣余氣，經過旋風除塵器、燃燒爐、一空、余熱鍋爐、二空等設備共同作用，把富余的吹風氣轉化為蒸汽進行發電或進生產線，達到了可觀的經濟效益和社會效益。

關鍵詞:吹風氣;余熱回收;工藝;經濟效益

造氣吹風氣的化學潛熱，每m3(標)吹風氣有250～380大卡，每噸氨的吹風氣潛熱可以副產1～1．5t蒸汽。針對小型氨廠的低溫吹風氣潛熱回收利用，上海化工設計院從20世紀70年代開始，投入了主要的力量，開發研究低溫吹風氣潛熱回收的新工藝，至20世紀80年代中、后期達到了安全可靠，合理成熟，效益十分顯著的可推廣階段，化工部于20世紀80年代末，20世紀90年代初按上海化工設計院的設計向全國小型氨廠全面推廣了吹風氣余熱回收新工藝，達到了造氣工段的副產蒸汽自給的顯著效益，上海化工院設計院為此作出了重大貢獻。中型氨廠，由于眾所周知的原因，在這方面起步較晚，近年來，才開始提到議事日程。中型氨廠造氣吹風氣潛熱較小型氨廠略高，但造氣工況與小型氨廠也有一定的差別。必須結合中型氨廠造氣工況，采取切合實際的有效措施，才能取得安全可靠，效益顯著的理想效果，避免像某些廠那樣，因措施不當造成爆炸事故，或者造氣噸氨原料煤耗明顯增高并存有安全隱患的不良后果。

1設計規模及設計方案

1．1設計規模

貴州某化工廠新、老造氣系統各一套均為Φ3000造氣爐，各常開七臺造氣爐，單臺爐吹風氣流量25000Nm3/h，吹風氣平均溫度380℃。吹風氣余熱回收裝置分兩套相同的規模，每套規模按常開7～8臺爐設計，即每套同時送入吹風氣氣量50000Nm3/h，及相應的合成二氣。

1．2產氣方案

(1)產汽壓力:3．82MPa(發電用);(2)產汽溫度:450℃。

2設計基礎數據

2．1吹風氣氣量及成份吹風氣氣量及成份見表1。2．2合成二氣量及成份(提H2后)提H2后合成二氣量及成份見表2。2．3吹風氣、合成二氣、軟水等溫度吹風氣平均溫度380℃;合成二氣溫度:常溫;軟水溫度:20℃。

3工藝流程及設備

通過物料和熱量衡算，確定工藝流程及設備。

3．1工藝流程見工藝流程圖

工藝流程見工藝流程圖見圖1。

3．2低溫吹風氣燃燒的基本條件

3．2．1創造一個高溫的燃燒環境眾所周知，低溫吹風氣(小于600℃)，因溫度低于其可燃組份氣體的著火溫度(600℃)，就不能送入助燃二次空氣讓其燃燒，否則不但不能燃燒，而且要發生破壞性的爆炸事故。本設計能使低溫度吹風氣安全燃燒的核心關鍵，是創造并保持一個有適當容積的高溫(800～950℃)燃燒環境(空間)－－蓄熱型燃燒爐(以下簡稱燃燒爐)，讓低溫的吹風氣(低熱值)和二次空氣進入該高溫燃燒環境后就在瞬間迅速提高到600℃以上的著火溫度，并燃燒放出化學潛熱，保持燃燒爐內的高溫燃燒環境，離開燃燒爐的高溫煙氣，再由其后面的余熱鍋爐回收熱量產生蒸汽。即燃燒與取熱必須分開為兩個獨立的設備，才能保持燃燒爐內的高溫環境，才能不降低燃燒爐內的溫度，實現低溫吹風氣的連續安全燃燒和回收熱量。適當容積的燃燒空間，是指與生產規格相匹配的燃燒空間，并非越大越好，過大了，散熱損失也大，投資也大，適得其反。3．2．2引入合成二氣燃燒，提高和保持燃燒爐內的高溫燃燒環境由于低溫的吹風氣(250～350℃)燃燒后放出的化學潛熱，尚不能將其煙氣溫度提高到750℃以上(稱750℃為安全燃燒溫度)，為此引入合成二氣［熱值2500～3300大卡/m3(標)］高熱值的氣體送入燃燒爐燃燒，使燃燒爐內溫度保持在800～950℃的高溫狀態，其核心和關鍵仍然是創造并保持一個高溫燃燒環境。一些缺少基本知識的人將合成二氣引入燃燒稱為“長明燈”或“助燃明火”，當看不見“明火”時，就說是“熄火了”或“不燃燒了”，這些說法是不夠恰當或不科學的。燃燒三大要素:①要有可燃物質;②要有助燃物質－－空氣;③要有著火溫度。強調的是溫度，即著火溫度。燃燒本身也有“有焰燃燒”和“無焰燃燒”兩種形態，看不見火焰并不等于不燃燒，只要燃燒爐內溫度保持在750～800℃以上，不管看見明火已否，它都在正常燃燒。如果不正常燃燒會是怎樣的結果呢?結果:①燃燒爐內溫度急劇下降到200℃以下，即低于吹風氣的溫度(因為合成二氣和助燃二次風空氣都是常溫，與250℃的吹風氣混合后就低于200℃了);結果②不燃燒即爆炸，絕不客氣。3．2．3預熱二次風空氣，以此熱量來提高和保持燃燒爐內的高溫燃燒環境利用引風機前的低溫煙氣余熱將常溫的二次風空氣預熱至250℃以上，然后送入燃燒爐助燃，以此來提高燃燒爐的燃燒溫度，同時煙氣也降至130℃以下再排入煙囪。但是當吹風氣溫度小于250℃，其可燃組份也較低，合成二氣又已經提H2，數量和熱值減少，余熱鍋爐又用低壓鍋爐(或者余熱鍋爐富余能力較大)，離開鍋爐的煙氣溫度比較低，二次風空氣預熱溫度也只有150℃，在以上等等因素的影響下，就有必要設置中溫空氣預熱器或者設置高溫空氣預熱器(設在燃燒爐出口)，將初步預熱至150℃的二次風空氣進一步預熱至350℃或者400℃，讓其將熱量帶回燃燒爐，保持燃燒爐內的高溫燃燒環境，才能實現低溫吹風氣的連續安全燃燒而回收其潛熱。雖然此法由于高溫熱量在打循環，增加一些散熱損失，和增加一臺設備的投資，但也是必要和十分安全可靠的好措施。總而言之，要保持燃燒爐內的高溫(800～950℃)的熱量平衡，才能實現低溫吹風氣的連續安全燃燒，反之將會帶來嚴重的不良后果。

3．3工藝流程簡述

380℃的吹風氣經旋風除塵器進一步除塵后，與高溫空氣預熱器來的400℃二次吹風空氣經混合器混合后進入燃燒爐燃燒。與此同時，合成二氣與低溫空氣預熱器來的150℃的二次風空氣經混合器混合后，也進入燃燒爐燃燒。離開燃燒爐的高溫煙氣，分別經過高溫空氣預熱器、25t/h水管鍋爐(含過熱器)、軟水加熱器、低溫空氣預熱器、引風機至煙囪經除塵后放空。20℃的軟水(除氧)，經軟水加熱器加熱到160℃后送入25t/h鍋爐產約25t/h、3．82MPa、450℃過熱蒸汽送去發電用。由二次風機來的空氣，經低溫空氣預熱器加熱至150℃后，分二路、一路與合成二氣混合后進入燃燒爐燃燒。另一路再經高溫空氣預熱器加熱至400℃后與吹風氣混合后進入燃燒爐燃燒。

3．4技術經濟指標

(1)助燃合成二氣氣量500m3(標)/h;(2)產汽量:平均23～24t/h;(3)燃燒爐外壁溫度60℃，爐內溫度800～950℃(4)煙氣中煙塵含量≤250mg/m3，CO%含量為0，O2%≤2%。

4投資概算

總概算價值383萬元，其中設備購置費289萬元，占總概算75%，其余為其他費用占25%。5經濟效益吹風氣余熱回收的經濟效益是十分顯著的，以每小時產汽24噸計，其中50%是原有顯熱回收的蒸汽，即每小時產12噸蒸汽是本次技改增加潛熱回收所產蒸汽，每噸蒸汽按50元計，每年開工300天計，則:每年產汽價值:12×24×50×300=430(萬元)。扣除設備折舊費、水、電費、人工費、管理費和銀行貸款利息等，投資300多萬元，一年多即可收回全部投資，其經濟效益是十分明顯的。此外本項目又是環境保護工程，吹風氣含有大量煤灰和約5%～7%的一氧化碳氣，它對人體和生物體是十分有害的。上述物資經過本裝置進一步除塵，并在燃燒爐高溫燃燒后，成為無害的煙氣，經回收熱量后排入大氣。本裝置無跑、冒、滴、漏，因此可以大大改善造氣和廠區的環境衛生。

作者:徐蘭勇 單位:安徽神健化工醫藥裝備有限公司