黄磷生产过程余热利用及尾气发电供热技术Word文档下载推荐.docx
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其中高位热能用于发电,低位热能用于黄磷岗位生产所需热能供应,实现热能合理利用及热效率最大化。
(5)烟气中的酸物回收技术
燃烧后的烟气中含有大量的酸性物质,如磷酸、偏磷酸、氢氟酸、硫酸、亚硫酸等多元酸,这些混合酸液的PH值远小于1,形成的强酸性液体会对系统设备产生严重腐蚀,减少设备的使用寿命;
同时,如果排出到大气中,会形成酸雨污染周边的环境;
通过对烟气温度的控制以及多段综合回收技术,使得这些酸性物质在露点后被收集,并经过沉淀、过滤、浓缩等一系列回收工艺及技术处理,形成废酸用于磷化工生产。
3.工艺流程
该技术主要包括“黄磷尾气净化系统”、“烟气(燃烧)系统”、“蒸汽系统”和“废液回收系统”等四个子系统,其工艺流程见图1,各系统的功能及所涉及的技术说明如下:
(1)黄磷尾气净化系统
通过对黄磷生产电炉产生的尾气采用除尘、除酸技术进行净化,减少了尾气中杂质及酸性物质的含量,同时减轻尾气燃烧后的烟气对锅炉的腐蚀;
(2)烟气(燃烧)系统
尾气进入锅炉燃烧的过程中,采用独特的燃烧技术,确保黄磷尾气与空气得到充分混合,通过PDI算法自动配比黄磷尾气与空气的配风量,确保燃烧后尽可能减少强酸性物质的产生,蜂窝蓄热技术强化锅炉换热效率;
(3)蒸汽系统
专用黄磷尾气锅炉对尾气燃烧的热能进行高效回收,对回收的热量按品位等级梯级利用,高品位热能(过热蒸汽)用于发电,所发电量经升变压后,用于黄磷电炉生产用电,降低黄磷冶炼的生产能耗;
低品位热能(饱和蒸汽)用于黄磷生产或下游产品生产用汽,降低单位产品生产的成本;
(4)废液回收系统
尾气燃烧后,烟气中含有的酸性污染物在降温中形成酸液,通过对酸液的集中回收,形成废酸,用于黄磷下游产品生产,变废为宝,减少大气中的酸性物质排放的同时,降低环境污染。
图1黄磷生产过程余热利用和尾气发电(供热)技术
五、主要技术指标
1.黄磷生产单位综合能耗下降约15%~30%;
2.净化成本与替代的技术相比下降50%以上;
3.系统热效率较原有的换热方式提高30%以上。
六、技术鉴定、获奖情况及应用现状
该技术及系统核心装置获得1项国家专利发明,3项实用新型专利。
该技术自2008年开始推广以来,已经有10多套系统在云南、贵州、四川等地的黄磷生产企业投运,稳定运行达5年以上,具有良好的经济效益与社会效益。
七、典型应用案例
典型用户:
四川林辰实业集团XX,绵阳启明星磷化工XX、石棉蓝天化工XX公司、贵州开阳国华天鑫磷业XX、贵州福泉华鑫化工XX公司、云南澄江盘虎化工XX等。
典型案例1
案例名称:
石棉蓝天黄磷炉尾气燃烧热能综合利用系统
技术提供单位:
武汉东晟捷能科技XX
建设规模:
2×
7500t/a吨黄磷生产装置尾气综合利用;
建设条件:
黄磷尾气直接燃空排放生产线。
主要技改内容:
采用黄磷生产过程余热利用(供热)技术对一台黄磷电炉的50%的黄磷尾气(约1500Nm32。
年节能经济效益为820万元,投资回收期4个月。
典型案例2
澂江龙凤黄磷生产过程余热利用和尾气发电(供热)系统
10000t/a吨黄磷生产装置尾气综合利用;
黄磷尾气直接燃空排放;
采用黄磷尾气余热利用和尾气发电(供热)技术对厂区二台黄磷电炉的黄磷尾气约(6000Nm32。
年节能经济效益为1887万元,投资回收期18个月。
2.炭黑生产过程余热利用和尾气发电(供热)技术
一、技术名称:
炭黑生产过程余热利用和尾气发电(供热)技术
二、适用X围:
化工行业炭黑生产
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状:
炭黑生成反应后的烟气温度约1050℃,而炭黑收集滤袋的可承受温度约为280℃,烟气余热利用的空间较大。
原有炭黑生产过程采用650℃空气预热器,回收750~530℃区间烟气余热以加热助燃空气,而1050~750℃和530~350℃温度区间那么采用喷水降温,不仅余热未得到充分利用,而且浪费了大量宝贵的水资源,同时加大了后部设备负荷和酸雾腐蚀,降低了炭黑尾气热值,不利于其综合利用。
四、技术内容:
采用850℃空气预热器回收高温烟气余热,回收烟气温度区间为950~630℃。
因空气预热器烟气出口温度较高,同时配套余热锅炉回收中温烟气余热,回收烟气温度区间为600~350℃,可使有效余热利用率从33.8%提高到87.6%。
提高助燃空气温度可减少燃料消耗,提高装置产能,增设余热锅炉所产蒸汽可满足炭黑装置用汽需求,减少燃煤消耗。
炭黑烟气的特点是,生成反应终止后的烟气温度仍高达1000℃,烟气中含有H2、CO等可燃气体,烟气中的炭黑含量约为100~150g/m3,因此,余热回收设备要安全可靠运行,必须解决冷热介质间温差大造成的热应力问题,防止烟气泄漏燃烧的密封问题,以及炭黑易附壁沉积造成堵管等问题。
850℃空气预热器的关键技术是:
新型热膨胀应力补偿和密封结构、阻燃气体隔断空气泄漏以及换热管单管填料密封等创新技术。
在线余热锅炉的关键技术是:
新型弧形薄管板结构;
管口防冲刷结构;
脉冲防堵系统;
液位稳定检测系统等创新技术。
炭黑反应系统→空气预热器→在线余热锅炉→炭黑收集系统→造粒和包装系统。
经空气预热器与高温烟气换热、温度达到850℃的助燃空气,进入炭黑反应系统与燃料完全燃烧,提供原料油裂解生成炭黑的高温(1700~1900℃)气体;
余热锅炉进一步回收热能产生蒸汽(回用于炭黑生产装置);
之后,通常采用原料油预热器在回收低温热能的同时,满足后部收集滤袋的使用温度要求。
五、主要技术指标:
850℃空气预热器:
烟气入口温度950℃,空气预热温度850℃,空气压力80kPa。
余热锅炉:
设计压力1.75MPa,烟气入口温度600℃,烟气出口温度350℃。
六、技术应用情况:
该技术获3项实用新型专利。
余热利用设备已形成系列产品,可满足1.5~4万t规模的炭黑装置,已在业内推广16套(其中在建6套)。
七、典型用户及投资效益:
中橡集团炭黑工业研究XX、山西焦化集团XX、山西远征化工XX、山西宏特煤化工XX、云南曲靖众一煤化公司、XX立事化工公司、河北龙星化工集团XX公司、河北大光明实业集团XX、XX永业(集团)股份XX等。
1)中橡集团炭黑工业研究XX生产基地。
3000kW炭黑尾气发电装置。
主要改造内容:
炭黑尾气集输系统,炭黑尾气专用锅炉。
节能技改投资额1500万元,建设期1年。
年节能8400tce,取得节能经济效益675万元,投资回收期2.5年。
2)河北龙星化工集团XX公司炭黑厂。
6000kW炭黑尾气发电装置。
节能技改投资额2900万元,建设期1年。
年节能16800tce,节能经济效益1485万元/年,投资回收期2.5年。
八、推广前景和节能潜力:
2/a。
3.氯化氢合成余热利用技术
氯化氢合成余热利用技术
现有或新建氯碱企业的氯化氢或盐酸合成炉新建或改造
对于氯化氢合成中的热能利用,国内主要有两种方法:
一种是使用钢制水夹套氯化氢合成炉副产热水。
这种钢合成炉在炉顶部和底部容易受腐蚀,使用寿命短,副产的热水应用X围有限;
另一种是使用石墨制的氯化氢合成炉副产热水或0.2~0.3MPa压力的蒸汽。
由于石墨是非金属脆性材料,受强度和使用温度的限制,在副产蒸汽时石墨炉筒作为产汽的受压部件,安全上存在一定隐患,采用该方法副产的热水或低压蒸汽热能利用只能达到40%,应用X围同样有限。
氯气与氢气反应生成氯化氢时伴随释放出大量反应热,完全可以用来副产蒸汽。
副产中压蒸汽合成炉在高温区段,使用钢制水冷壁炉筒;
在合成段顶部和底部钢材容易受腐蚀的区段,采用石墨材料制作。
采用这种方法既克服了石墨炉筒强度低和使用温度受限制的缺点,又克服了合成段的顶部和底部容易腐蚀的缺点,从而使氯化氢合成的热能利用率提高到70%,副产蒸汽压力可在0.2~1.4MPa间任意调节,可并入中、低压蒸汽网使用,使热能得到充分利用。
自循环换热蒸汽发生技术;
腐蚀控制技术;
生产运行自动控制技术。
具体工艺流程见图1、图2。
图1氯化氢合成余热利用技术图
图2氯化氢合成余热利用技术设备图
每合成生产1t氯化氢可副产0.8~1.4MPa中压蒸汽0.7t。
该技术已在部分化工行业推广应用,使氯化氢合成的热能利用率提高到70%,节能效果显著。
XX巨化股份XX电化厂、XX大和氯碱化工XX、重庆三阳化工XX
1)XX巨化股份XX电化厂。
08-140-84型副产蒸汽氯化氢合成炉一套,日产氯化氢140t,副产1.2MPa蒸汽84t。
拆除原水套式石墨氯化氢合成炉,利用原厂房框架新上一套副产蒸汽氯化氢合成炉。
主要设备包括副产蒸汽氯化氢合成炉、汽包、预热器和排污罐。
节能技改投资额400万元,建设期2个月。
每年可节能3780tce,年节能经济效益448万元,投资回收期1年。
2)XX大和氯碱化工XX。
09-150-30型副产蒸汽盐酸合成炉一套,日产高纯盐酸150t,副产1.2MPa蒸汽30t。
拆除原水套式石墨氯化氢合成炉、石墨降膜吸收器、尾气塔,利用原厂房框架新上一套副产蒸汽四合一盐酸合成炉,主要设备包括副产蒸汽四合一盐酸合成炉、汽包、预热器和排污罐。
节能技改投资额200万元,建设期2个月,年节能1350tce,取得节能经济效益160万元,投资回收期16个月。
4.煤气化多联产燃气轮机发电技术
煤气化多联产燃气轮机发电技术
化工行业煤化工领域
目前,我国60万吨/年以上的大型甲醇装置一般都配套建设H2回收装置,回收生产甲醇过程中排放的弛放气中的H2。
根据回收装置的实际运行状况,整体能量回收率只有50%左右,而且实际甲醇生产过程中H2回收装置的运转率一般都较低。
1.技术原理
%,机组热效率达32%以上,机组平均负荷率为85%。
燃烧后排出的高温废气进入余热锅炉换热副产中低压蒸汽用于生产工艺,剩余约130℃的废气排入大气。
2.关键技术
1)多联产系统中低热值燃料燃气轮机技术;
2)煤制气+弛放气燃气轮机燃烧室技术和控制系统技术。
3.工艺流程
该技术的工艺流程见图1。
图1煤气化多联产燃气轮机发电技术流程图
1)燃烧效率可达到99.85%;
2)机组热效率达32%以上;
3)机组平均负荷率为85%。
该技术已通过中国石油和化学工业协会组织的鉴定。
2008年10月,以“煤气化多联产燃气轮机发电技术”为核心的兖矿集团“煤气化发电与甲醇联产系统关键技术的研发与示X”获山东省科技进步一等奖。
2009年7月,以该技术为核心内容的“高效洁净煤制甲醇与联合循环集成系统的研发和示X”项目荣获国家科学技术进步二等奖。
该技术通过对多联产系统中低热值燃料燃气轮机技术的研发,突破了40MW级煤制气重型燃气轮机中4大核心设计技术中的“煤制气+弛放气燃气轮机燃烧室技术”和“控制系统”2项技术,建成了适用于联产系统的40MW级燃气轮机工业示X。
同时,燃料供应系统匹配与调节、燃气轮机现场测试调节及检测技术等煤制气燃气轮机技术又使装置具有燃料适应性广、节能效果显著、环保效果明显等优势。
目前,该技术及其工业化示X装置已在兖矿国泰化工XX得到成功应用。
兖矿集团XX
1)建设规模:
燃气轮机装机容量76MW。
年产24万吨甲醇生产线配套建设76MW燃气轮机发电。
主要技改设备包括压气机、燃烧室、透平、负荷齿轮箱、发电机和辅机系统。
节能技改投资额120000万元,建设期2年。
每年可节能138229tce,实现销售收入13000万元,投资回收期约10年。
煤气化多联产燃气轮机发电技术是国家“十五”“863”攻关课题,具有我国自主知识产权的专利技术,是我国第一座联产系统示X工程,实现了我国IGCC和联产系统“零”的突破,为中国煤炭联产系统的深入科学研究和广泛的工程应用打下了基础。
我国大型甲醇生产线中一般配备H2回收装置,约占国内甲醇产能的60%。
预计未来5年,该技术在行业内的推广潜力可达到20%,预计投资总额12亿元,年节能能力140万tce/a,二氧化碳减排能力322万tCO2/a。
5.新型吸收式热变换器技术
新型吸收式热变换器技术
石化行业温度X围在60~180℃的废热回收
目前在国内吸收式热变换器应用仍没有达到预期的程度,其适用温度X围的限制是主要原因之一。
在石油化工以及某些特殊生产过程中会产生高温废热,其温度超过150℃甚至达到200℃。
为了扩大吸收式热变换器应用X围,使其能从高温废热(最高大于200℃)到低温废热(60~100℃)回收能量,实现废热源的全温度X围内的梯级利用。
吸收式热转换器(AbsorptionHeatTransformer),简称AHT。
吸收式热变换器以废热来驱动系统,通过吸收过程放出的相变潜热使其中一部分低品位热能的温位提高,送至用户使用,而另一部分转换为更低的温位排放到环境中,整个过程中无任何污染排放。
目前,主要实际应用的低温吸收式热变换器装置仅以中低温位废热来驱动系统(例如60~100℃温度X围内的工业余热),通过吸收过程放出的相变潜热使其中一部分低品位热能的温位提高后重新加以利用,而另一部分转换为更低的温位排放到环境中。
高温吸收式热变换器的基本原理与低温吸收式热变换器相同,但是其高压区和低压区都是工作在正压环境下,由于高压区压力高,高低压区压差大,工质对再循环过程中的控制比低温吸收式热变换器困难。
同时,由于系统操作温度高(最高大于200℃),对设备的耐腐蚀性要求极高。
该技术通过使用一种抗腐蚀性复合SiO2膜技术解决了高温吸收式热变换器的主要技术难点,输出可用热大于200℃,从而扩大了吸收式热变换器的使用X围。
如果将其与低温吸收式热变换器联合使用,可实现能量的梯级利用。
1)基于界面效应改善冷凝液流动原理,设计制作了工艺简单的功能强化表面,其冷凝传热效率优于部分功能强化管型的传热性能。
通过几种异形强化管强化溴化锂垂直管外降膜吸收的性能,强化了降膜传热传质过程。
2)利用在线成膜工艺,在系统运行时自动生成耐腐蚀硅膜,解决了高温溴化锂溶液腐蚀问题。
3)利用涂层分布管替代光滑铜管,增强了液膜自身的掺混效果,其掺混强化率为光滑铜管的1.2倍。
工艺流程见图1。
图1低温吸收式热变换器系统流程图
1)输入废热温度X围:
60~180℃,输出可用热温度X围:
85~205℃;
2)系统温升X围:
25~35℃;
;
4)各主要部件传热系数较光滑管提高30%;
5)使用寿命超过10年。
1999年在燕化公司SBS凝聚工段建成了5MW的AHT工业装置,是国内第一台AHT工业化装置。
2002年11月在燕化公司合成橡胶厂顺丁橡胶凝聚工段建成了7MW的AHT工业装置;
2004年11月在XX高桥石化公司化工事业部合成橡胶装置上成功建成两套6MW的吸收式热泵。
目前,已成功研制出高温吸收式热变换器小型样机,各项性能均达到设计要求,从而扩大吸收式热变换器应用X围,形成了可应用于60~180℃全温度X围工业废热回收的吸收式热变换器装置,且完全拥有自主知识产权。
燕山石化、XX高桥石化
SBS凝聚工段功率为5MW的吸收式热变换器。
配备功率5MW的吸收式热变换器装置,回收凝聚釜顶产生的废热。
主要技改设备:
吸收器、再生器、蒸发器、冷凝器、热交换器。
节能技改投资额610万元,建设期6个月。
每年可节能1669tce,年节能经济效益346万元,投资回收期约2年。
2)建设规模:
顺丁橡胶工段功率7MW的吸收式热变换器。
配备功率为7MW的吸收式热变换器装置,回收凝聚釜顶产生的废热。
节能技改投资额1450万元,建设期6个月。
每年可节能2337tce,年节能经济效益700万元,投资回收期2年。
我国化学工业能源利用效率比发达国家低10%-15%左右,一些产品单位能耗比发达国家高10%~20%。
实现废热源全温度X围内的梯级利用,是提高能源利用效率的有效途径之一。
6.合成氨节能改造综合技术
一、所属行业:
化工行业
二、技术名称:
合成氨节能改造综合技术
三、适用X围:
中小型氮肥装置
(1)吹风气余热回收副产蒸汽及供热锅炉产蒸汽,先发电后供生产用汽,实现能量梯级利用。
(2)采用国内先进成熟、适用的工艺技术与装备改造的装置。
①余热发电;
②降低氨合成压力;
③净化生产工艺;
④低位能余热吸收制冷;
⑤变压吸附脱碳;
⑥涡轮机组回收动力;
⑦提高变换压力;
⑧机泵变频调速。
在原有工艺流程的基础上实施综合性改造,也可单项局部进行改造。
节电200~400kWh/吨氨。
各项技术在氮肥行业均有成功运用案例,此项技术为综合集成技术。
中国氮肥工业协会
河南心连心,山东海化盛兴,投资2100万元,改造变压吸附装置,年节资金330万元/年,投资回收期6年。
年产10万吨合成氨企业投资3000-6000万元,年可节电2000~4000万度,投资回收期3~5年,增产6000吨/年氨,创利600万元/年。
各氮肥企业也可采用其中几项节能措施进行改造。
全国如半数企业实施本项工程可节电80亿kWh/年。
7.HRC余热回收制冷
HRC余热回收制冷
二、技术所属领域及适用X围:
化纤及印染行业聚酯(PET)生产,利用乙二醇分离塔顶原需要冷却的酯化蒸汽热量制取低温水用于聚酯工艺冷却、喷丝冷却车间及其它。
原有工艺一般采用电制冷(离心机、螺杆机)或蒸汽型冷水机组;
制取100万kcal/h(1160kW)的制冷机组,电制冷耗电一般为230kW,或蒸汽型制冷蒸汽耗量一般为1.3t/h。
对20万吨聚酯(PET)产能,利用酯化蒸汽热量制取冷水。
通过系统改造、运行方式的调整,配备双良的HRC余热回收制冷,可以制取冷量约400万kcal/h,制冷设备耗电量约为15kW;
若采用传统的电制冷,耗电约930kW,全年运行5000h,合计节约用电456万kWh。
利用聚酯生产中的酯化蒸汽作为制冷技术的驱动热源,溴化锂溶液为吸收剂,水为制冷剂,利用水在高真空状态下低沸点汽化,吸收热量达到制冷的目的。
酯化蒸汽分配、蒸气凝液降温及排放,不凝性气体排放,运行方式调整,HRC余热回收制冷主机负荷调节。
酯化蒸汽:
来自乙二醇分离塔顶酯化蒸汽,经过HRC制冷系统降温冷凝,凝结水送至回流罐;
HRC制冷系统与原酯化蒸汽冷凝器(空冷或水冷)并联。
酯化蒸汽凝水:
凝结水根据工艺要求要求降温,凝结水部分回流,部分排放。
不凝性气体:
送至洗涤塔。
冷水回路:
HRC系统制取的冷水送至冷水管网或各用冷点,换热后再回至HRC系统降温。
循环冷却水回路:
经过冷却塔降温的循环冷却水送至HRC系统,吸收热量升温后再去冷却塔降温。
(1)酯化蒸汽温度一般为100~120℃,压力为常压到微正压;
(2)需求的冷媒水的温度,一般为12/7℃;
(3)循环冷却水的温度,一般为32/38℃。
该技术处于国内领先水平。
主要用户有:
XX桐昆集团、XX三房巷集团、XX盛虹集团、XX华宏集团、福建百宏等。
利用原需要冷却的(空冷或水冷)乙二醇分离塔顶的酯化蒸汽,制取冷水用于工艺冷却、车间空调等,实现了余热回收利用,降低了一次能源的消耗,实现了节能减排的目标。
应用单位:
XX盛虹化纤XX
XX双良空调设备股份XX
节能改造前,制冷量400万kcal/h,单位时间蒸汽耗量为5t/h;
全年蒸汽耗量为2.5万吨。
节能改造内容:
(1)酯化蒸汽管路改造、运行方式调整;
(2)新增HRC余热回收制冷设备;
(3)凝结水及不凝性气体系统部分利旧,部分改造;
(4)冷水与冷却水系统:
部分利旧,部分新增。
节能改造产生的节能效果分析:
全年节约蒸汽2.5万吨,蒸汽价格180元/吨,年节约蒸汽费用为450万元。
节能改造总投资约600万元,经济效益450万元,静态投资回收期1.4年。
八、推广前景及节能减排潜力
预计未来五年,该技术在行业内的普及率能达到50%左右,需总投入6000万元,预计年节能可达到2.5万tce,年CO2减排6.3万t。
8.芳烃装置低温热回收发电技术
一、技
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