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燃?xì)忮仩t摻燒甲醇弛放氣的生產(chǎn)應(yīng)用

文檔作者：梁軼董越茂文檔來源：山西焦化股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月14日
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June2012· 54 ·化肥 設(shè)計ChemicalFertilizerDesign第 50卷 第 3期2012年 6月燃 氣鍋 爐摻 燒 甲醇弛放 氣的 生產(chǎn) 應(yīng) 用梁 軼 ，董越 茂(山西焦化股份有 限公 司，山西 洪洞 041606)摘 要 ：山西焦化股份有限公 司24萬 t／a甲醇裝置采 用焦?fàn)t煤氣為原料 生產(chǎn) 時 ，產(chǎn) 生的 15000m ／甲醇 弛放 氣除用 于轉(zhuǎn)化預(yù)熱爐及 吹風(fēng)氣鍋 爐的燃料 外 ，還 富余 9000m／h，為此 實(shí)施 了燃?xì)忮?爐摻 燒 甲醇弛放 氣的節(jié)能技 術(shù)改造。分析 了燃?xì)忮?爐摻燒 甲醇弛放 氣的可行性 ；選擇 了弛放 氣的 引出位置 、輸送方式和摻 燒比例。 實(shí)施效果表 明 ：摻燒 甲醇弛放 氣可產(chǎn)蒸汽 22t／h，發(fā) 電 4400kW ·h，按年運(yùn)行 8000h計 ，經(jīng)濟(jì)效益 可達(dá) 360萬元／a。關(guān)鍵詞 ：甲醇裝置 ；甲醇弛放 氣；摻燒 ；燃 氣鍋 爐；技 改doi：10．3696／j．issn．1004—8901．2012．03．017中圖分類號 ：TQ229．8 文獻(xiàn)標(biāo) 識碼 ：B 文章編號 ：1004—8901(2012)03—0054—03Productive Application forM ix-firing M ethanolReleasing Gasin Com bustion GasBoilerLIANG Yi，DONG Yue-mao(ShanxiCokingStockCompanyLtd．，HongdongShanxi 041606 China)Abstract：In caseofusingcoke-oven gasasproductiveraw materialinmethanolplantwith acapacityof240000 t／aintheShanxiCokingStockCom—panyLtd．，therewasalsoreleased gas9000 m ／hremained from 15000m ／hofmethanolreleased gastotallyproduced． excludingforusingas fuelofpreheatingfurnaceofreformationand airblowinggasboiler，thereforeenergyconservation technology reformationwasexecuted formix．firingthemethanolreleasing gasin thecombustion gasboiler． Authorhas analyzed thefeasibilityformix—firingthemethanolreleasinggas in thecombustion gasboiler；hasselectedtheoutletlocation，conveyingmodeandmix—firingproportionforthereleasinggas．Executed effectindicatesthatmix-firingreleasinggas canpro—duce22t／h ofsteam ，4400kW ·hofelectricpower，asperoperatinghoursbeing8000h，economicbenefitcanreachto3．6milionYuanRMB peryear．Key words：methanolplant；methanolreleasinggas ；mix—firing；combustiongas boiler；technical reformationdoi：10．3696／j．iSSU．1OO4—8901．2012．03．017山西 焦化 股 份有 限公 司 24萬 t／a甲醇裝 置采用焦?fàn)t煤氣配水煤氣工藝路線生產(chǎn)甲醇 ，產(chǎn)生的弛放氣經(jīng)變壓吸附提氫后 ，純度 96％以上的氫氣返回合成新鮮氣管道 ，解吸氣全部作為轉(zhuǎn)化預(yù)熱爐及 吹風(fēng)氣鍋爐的燃料用氣。但水煤氣系統(tǒng) 自投產(chǎn)以來 ，生產(chǎn)很不穩(wěn)定 ，運(yùn)行周期最長只有 45天 ，甲醇裝置被迫多次調(diào)整生產(chǎn)模式 ，單獨(dú)以焦?fàn)t煤氣為原料進(jìn)行生產(chǎn) ，產(chǎn) 生 的弛放氣 量約 1．5萬 m／h，其 中約6000m／h用于轉(zhuǎn)化預(yù)熱爐及吹風(fēng)氣鍋爐 的燃料 ，剩余的 9000m／h弛放氣只能在 甲醇分離器處排放 ，造成了資源浪費(fèi)并對環(huán)境帶來 了一定 的影 響。甲醇弛放氣富含氫，有很高的利用價值 ，而公 司冬季燃?xì)忮仩t使用的焦?fàn)t煤氣供應(yīng)緊張，若將這部分弛放氣作為燃?xì)忮仩t的燃料 ，不但可以提高資源綜合利用率 ，還能解決弛放氣直接排放造成 的環(huán)境 和安全問題。為此 ，公司實(shí)施 了燃?xì)忮仩t摻燒 甲醇弛放氣的節(jié)能技術(shù)改造 ，筆者簡介如下。1 摻燒 比例及摻燒氣組分公司 目前使用 的燃?xì)忮仩t屬 中溫 中壓燃?xì)忮仩t ，TG一75／3．82一Qj型和 TG一35／3．82一QJ型各1臺，額定蒸發(fā)量 110t／h，冬季鍋爐負(fù)荷約在 9O～110t／h，額定蒸 汽壓力 3．82MPa，額 定蒸 汽溫 度450℃ ，額定負(fù)荷范圍 40％ ～110％。燃?xì)忮仩t的設(shè)計燃料為焦?fàn)t煤氣 ，焦?fàn)t煤氣富含 甲烷等可燃性氣體 ，熱值較高，約 16720～18810kJ／m ，產(chǎn)生的廢氣量少 ，理論燃燒溫度高。其 由于氫氣占 60％左右 ，故燃燒速度快 、火焰較短 ，煤氣和廢氣的密度低。同時，因含有 C H ，其火焰 明亮 ，輻射能力強(qiáng)。弛放氣因氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)接近 10％ ，總體熱值不高 ，大約在 8360—10905kJ／m 。若單獨(dú)燃燒 弛放氣，不能滿足鍋爐用量需求。作者簡介 ：梁軼 (1975年 一)，男，山西洪洞人 ，1997年畢業(yè)于青 島化工學(xué) 院，工程師 ，從 事化工裝置 的生產(chǎn)技術(shù)管理 等工作 。第 3期 梁 軼 等 燃?xì)忮仩t摻燒甲醇弛放氣的生產(chǎn)應(yīng)用 ·55·根據(jù)焦?fàn)t煤氣和 甲醇弛放氣 2種氣體 的特性及熱值 ，燃?xì)忮仩t的總氣量按 20000m。／h考慮 ，將9000m／h的弛放氣 全部摻燒至焦?fàn)t煤氣 中，則鍋爐燃料 中的弛放氣 比例約為 45％。甲醇弛放 氣組分見表 1?；旌虾蟮膿綗龤饨M分及其與焦?fàn)t煤氣組分的比較見表 2。表 1 甲醇弛放氣 組分含量 ，％ 77．96 3．59 6．15 9．73 1．99 0．58注 ：弛放氣溫度 4O℃，操作壓力 5．0MPa，熱值 9796kJ／m。。表 2 焦?fàn)t煤氣和摻燒氣 組分 的比較注：焦?fàn)t煤氣溫度40℃，操作壓力 8000Pa，熱值 17987．9kJ／m ；摻燒氣溫度40℃，操作壓力8000Pa，熱值 14106．0kJ／m。。2 摻燒 甲醇弛放氣的可行性根據(jù)混合甲醇弛放氣后 的摻燒氣 的特點(diǎn) ，筆者以下計算使用摻燒氣 時的煙氣溫度 ，并與單獨(dú)使用焦?fàn)t煤氣時理論煙氣溫度進(jìn)行 比較 ，進(jìn)行燃?xì)忮仩t摻燒弛放氣的可行性分析。影響燃?xì)忮仩t燃料燃燒程度的因素很多，其 中過?？諝庀禂?shù)是影響鍋爐燃燒工況及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。對鍋爐來講 ，過剩空氣系數(shù)通常是指爐膛 出口處的 Od值 ， 值越大 ，風(fēng)機(jī)耗能越大 ，鍋爐排煙損失越大 ； 值太小 ，鍋爐的不完全燃燒損失又可能太大。燃?xì)忮仩t的最佳 O／值通常在 1．03—1．10。在保證燃料充分燃燒的情況下 ，應(yīng)盡可能使 Ot接近 1。按照焦?fàn)t煤氣和摻燒氣 的燃燒化學(xué)方程式 ，可計算出燃燒所需的理論空氣量、燃燒產(chǎn)生的廢氣量及組分 ，再根據(jù)過?？諝庀禂?shù) ，確定燃燒所需的實(shí)際空氣量和廢氣的實(shí)際組成。100m 焦?fàn)t煤氣及摻燒氣燃燒的計算結(jié)果見表 3。表 3 100m 焦?fàn)t煤氣及摻燒氣燃 燒計 算結(jié)果注 ：按煤氣溫度 30℃ ，空氣 溫度 20℃ ，相對濕度 0．6，過?？諝?系數(shù)1．10計算。假設(shè)燃燒過程在理想絕熱條件下 ，燃燒過程所產(chǎn)生的熱量全部用于加熱煙氣 ，根據(jù)燃燒的熱量衡算方程式，可計算出理論煙氣溫度(以0℃為基準(zhǔn))。Q低+Q燃+Q空=，煙 (1)其 中： Q燃= C燃Q空= C空，煙= C煙式 中，Q低為燃料的低位發(fā)熱量 ，ld／m ；Q燃為燃料的物理熱，ld／m； 為燃料的體積流量，II1／h；c燃為燃料在0oC～ 溫度范圍內(nèi)的平均比熱容 ，kJ／(m。·oC)；為燃料的溫度 ，℃ ；Q搴為 空氣 的物理熱 ，kJ／m ；為空氣 的體積流量 ，in／h；C空為空氣在 0℃ ～T空溫度范圍內(nèi)的平均 比熱容 ，kJ／(ITI ·qC)； 為空氣的溫度 ，oC；，I煙為燃燒后產(chǎn)生煙氣 的焓 ，kJ／m ； 為燃燒后產(chǎn)生煙氣體積流量 ，m／h；C煙為煙氣在 0oC～ 溫度范圍內(nèi)的平均 比熱容 ，kJ／(m ·cI=)；為燃燒后的理論煙氣溫度 ，℃。由式(1)得到 ：= (Q低+Q燃+Q空)／ c煙 (2)= (Q低+ c燃 + c空 )／式中，Q低、 、 、 、T空從表 2中獲得數(shù)據(jù) ；C燃、c空、c煙為理論計算出的平均 比熱容 。焦?fàn)t煤氣燃燒 時，根據(jù)式 (2)計算 的理論煙氣溫度為 ：理1=(17987．9+1×1．338×30+4．84×1．276×20)／(5．61×1．529)= 2116(℃ )摻燒氣燃燒時 ，根據(jù)式 2計算 的理論煙氣 溫度為 ：理2=(14106．0+1×1．267×30+3．71×1．276×20)／(4．43×1．529)= 2102(qc)由以上計 算結(jié)果 可知 ，在過剩 空氣 系數(shù)均為1．10的情況下 ，兩者的理論燃燒溫度基本相同。燃?xì)忮仩t正常生產(chǎn)過程 中，爐膛需保持一定 的負(fù)壓 。若適 當(dāng)調(diào)整 空氣量 ，過剩 空氣 系數(shù) 取值為1．12，尾氣量會有所增加 ，根據(jù)式 (2)計算理論煙氣溫度為 ：理3=(14106．0+1×1．267×30+3．78×1．276×20)／(4．52×1．529)= 2061(cc)計算表明，煙氣 溫度明顯 降低 ，鍋爐 的排煙熱損失增加 ，勢必造成鍋爐產(chǎn)汽量下降。通過計算 ，焦?fàn)t煤氣和摻燒氣燃燒時的理論燃燒溫度基本相同，說 明燃?xì)忮仩t摻燒 甲醇弛放氣對鍋爐 燃燒 工 況 及 經(jīng) 濟(jì) 運(yùn) 行 影 響 不 大，摻 燒 方 案可行 。· 56· 化 肥設(shè) 計 2012年 第 50卷3 項(xiàng) 目實(shí)施3．1 弛放氣 引出位置弛放氣從 甲醇分離器分離 出后 ，一部分去氫回收系統(tǒng)進(jìn)行變壓吸附提氫 ，其余部分去弛放氣放 空管線 。當(dāng)弛放氣摻燒燃?xì)忮仩t時 ，為了減少弛放氣的壓力波動對氫 回收系統(tǒng)影響，選擇從甲醇分離器的弛放氣放空管處引出。3．2 弛放氣輸送方式甲醇弛放氣在 甲醇分離器 的出 口壓力 為 5．0MPa，去鍋爐 的輸送距離為 720m，且在進(jìn)入鍋爐燃燒前 ，弛放氣的壓力須與焦?fàn)t煤氣 匹配 ，必須減壓到 8000Pa左右。若考慮降低弛放氣壓力進(jìn)行輸送時 ，則所 需 管徑較 大、投 資過 高，最 后確定 以 5．0MPa的操作壓力輸送 ，鋪設(shè) DN80mm碳鋼管道。弛放氣摻入焦?fàn)t煤氣前采用 3級減壓，弛放氣減壓后的壓力比焦?fàn)t煤氣的壓力高 500～1000Pa，以保證弛放氣能夠進(jìn)入鍋爐煤氣總管。3．3 控制 方式(1)在氫回收系統(tǒng)弛放氣管線的接 出位置設(shè)置手動控制閥門。(2)為便于操作和計量 ，在進(jìn)入二廠的弛放氣管線前端設(shè)一流量計和手動控制總閥，總閥后設(shè) 2個 工藝 減壓 閥進(jìn) 行 兩級 工 藝 減 壓 ，一 級 減 壓 至 3．0MPa，二級 減壓至 0．6～0．7MPa。(3)為確保安全 ，在二級減壓后設(shè)一安全 閥，起跳 壓力 為 0．8MPa。(4)工藝減壓后再設(shè)一儀表減壓閥進(jìn)行第 3級減 壓 ，減 壓至 8～10kPa。(5)為防止儀表減壓 閥失控 ，在其前設(shè)一聯(lián)鎖(自動)放空閥，壓力信號取 自壓力調(diào)節(jié)閥組后的壓力檢測點(diǎn)，起跳(控制 )壓力 10kPa；其后設(shè)一帶電磁閥的壓力 自調(diào)閥，信號取 自該 閥后 的壓力檢測點(diǎn)，該點(diǎn)壓力和焦?fàn)t煤氣總管壓力信號的差值為1kPa，當(dāng)工藝要求切斷弛放氣時，用電磁閥切斷弛放氣。(6)最后設(shè)一手動控制 閥以實(shí)施與煤氣系統(tǒng) 的隔離 。4 實(shí)施效果甲醇弛放氣并人鍋爐系統(tǒng)后 ，減壓裝置及 配套的安全控制設(shè)施達(dá)到了預(yù)期的效果 ，除了預(yù)期考慮的因燃?xì)鉄嶂档驮斐慑仩t產(chǎn)汽量略有降低外 ，鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定 。經(jīng)計算 ，這部分弛放氣可產(chǎn)蒸汽 22t／h，發(fā)電 4400kW ·h，按照年運(yùn)行 8000h計 ，經(jīng)濟(jì)效益預(yù)計在 360萬元以上。收稿 日期 ：20129—o4_o6(上接 第 53頁)(10)各洗滌吸收塔均設(shè)有電控箱 ，以便控制相應(yīng)設(shè)備設(shè)施 (如風(fēng)機(jī) 、水泵 、自動加藥泵 、液位計 、pH計等 )的正常運(yùn)行 。5 運(yùn)行效果本裝置于 2011年 6月投入運(yùn)行 ，投用后 ，系統(tǒng)運(yùn)行效果 良好 ，事故池周 圍的惡臭氣 味大幅度減輕。2011年 6月廢氣 回收處理裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)見表 1。表 1 廢氣 回收處理裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)6 結(jié)語河南龍宇煤化工有限公司在 甲醇生產(chǎn)過程 中所產(chǎn)生的大量有機(jī)廢水巾的有機(jī)廢氣 ，通過強(qiáng)氧化劑吸收液和次氯酸鈉混合液溶液 的吸收轉(zhuǎn)化 ，生成無毒無害的物質(zhì) ，吸收液循環(huán)使用。廢氣處理系統(tǒng)排放廢水 10m／d；廢水通過管道直接排放至 污水站集水 池經(jīng)綜合稀 釋后 ，進(jìn) 入后續(xù)生化 池進(jìn)行處理 ，因產(chǎn)生的水量較少 ，對后續(xù)生化沒有影響。該項(xiàng)目已于 2011年 6月建成并投入運(yùn)行 ，目前運(yùn)行情況良好 ，事故池惡臭氣體 已經(jīng)根本得 到解 決，工作環(huán)境大為改善。參 考 文獻(xiàn) ：[1]王艷妮．生物滴 濾塔凈化含 H2S廢氣 的填料選擇及其運(yùn) 行參數(shù)的研究[D]．西 安建筑科技大學(xué) ，2007．[2]羅 固源 ，孫永利 ，吉方英 ，等 ．污水 生物處理 系統(tǒng) 中逸出氣 體的危害與控制[J]．重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版 )．2001(6)．[3]李天罡．生物滴 濾塔處理硫化氫臭氣效能研 究[D]．哈爾濱工業(yè)大學(xué) ，2006．[4]陸光立 ，郭廣寨 ，侯玲娟 ，等．Eeolo除臭劑對 NH3及 H S去 除應(yīng)用試驗(yàn)研究[J]．環(huán)境科學(xué)與技術(shù) ，2003(2)．[5]王令 ，丁忠浩．惡臭污染分析及防治技術(shù) [J]工 業(yè)安全與環(huán)保 ，2005(3)．[6]王曉暾．直流電暈 自由基簇射治理工業(yè)惡臭廢氣應(yīng)用研究 [D]．浙 江 大 學(xué) ．2007．收稿 日期 ：2011_o9_05

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