“三廢”混燃爐資源綜合利用技術(shù)

許高晉，李 紅

（1.安徽省化工研究院，安徽合肥230041；2.安徽大學(xué)商學(xué)院，安徽合肥230601）

在我國社會、經(jīng)濟迅速發(fā)展的現(xiàn)階段，企業(yè)尤其是化工企業(yè)能源和環(huán)境雙重壓力突顯。隨著國家鼓勵利用余熱的優(yōu)惠政策的實施，如何進一步節(jié)約化工企業(yè)能耗成為重要的研究課題。以安徽地區(qū)某化工M企業(yè)為例：M 企業(yè)是以合成氨為基礎(chǔ)，以硝酸為主導(dǎo)的綜合型基礎(chǔ)化工企業(yè)，目前，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣、廢灰以低廉的價格銷售；廢氣（合成氨生產(chǎn)過程中的吹風(fēng)氣、馳放氣、脫碳尾氣等）經(jīng)處理達標后排放。

化工企業(yè)吹風(fēng)氣回收利用系統(tǒng)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：第一代、第二代造氣吹風(fēng)氣的回收是在高熱值點火氣，回收率在95%左右；第三代造氣吹風(fēng)氣系統(tǒng)是將合成氨企業(yè)固定床造氣爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的吹風(fēng)氣、造氣爐渣、造氣除塵器細灰等，摻配部分煤矸石、煙煤或無煙煤屑，在混燃爐內(nèi)流化燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔夤┯酂徨仩t利用。該系統(tǒng)對廢氣、廢渣、廢灰能夠同時混燃，又稱為“三廢”流化混燃余熱回收系統(tǒng)，造氣回收率可達到100%。

本文旨在研究回收M 企業(yè)合成氨及脫碳放空氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢灰，在一定條件下送入“三廢”混燃爐，并對“三廢”熱量進行收集，產(chǎn)生過熱蒸汽，供企業(yè)生產(chǎn)使用。研究結(jié)果表明：本工程實施后，不僅節(jié)約了產(chǎn)蒸汽用的煤量，同時也減少了大氣中煙塵、SO和NO排放量，有利于該區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量的改善。

1 工藝流程

1.1“三廢”爐流程（圖1）

“三廢”混燃爐主要由輸煤系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、水系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)組成：

（1）輸煤系統(tǒng)

造氣廢渣、煤、細灰等固體燃料經(jīng)碎煤機粉碎分篩并配制成燃料煤，燃料煤依次經(jīng)輸煤棧橋、煤倉、皮帶給煤機、螺旋給煤機進入“三廢”混燃燒爐下部進行燃燒。

（2）燃料氣系統(tǒng)

造氣吹風(fēng)氣經(jīng)爐體上部預(yù)混器與加熱后的熱空氣混合，送入爐內(nèi)，在高溫下燃燒產(chǎn)生的煙氣和燃煤產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣旌?，依次進入余熱鍋爐、電袋除塵器，最后由引風(fēng)機送至氨法脫硫裝置。

（3）水系統(tǒng)

由脫鹽水站除氧器除氧后的104℃除氧水，經(jīng)鍋爐給水泵加壓后依次進入省煤器、鍋爐本體。鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽進入蒸汽過熱器，經(jīng)穩(wěn)壓穩(wěn)溫后送至蒸汽管網(wǎng)。

（4）空氣系統(tǒng)

空氣系統(tǒng)分為一次空氣及二次空氣，一次空氣由一次風(fēng)機出口經(jīng)組合式空氣預(yù)熱器預(yù)熱后進入“三廢”混燃爐底部風(fēng)室；二次空氣由二次風(fēng)機出口經(jīng)組合式空氣預(yù)熱器預(yù)熱后分別進入“三廢”混燃爐二次布風(fēng)裝置及造氣吹風(fēng)氣預(yù)混合器和提氫尾氣無焰燃燒器進行燃燒。

圖1 “三廢”混燃爐主體示意圖

1.2 煙氣流程

煙氣流程：高溫?zé)煔狻M合式除塵器→SNCR→SCR→電袋除塵→脫硫→凈化水洗→除霧器→排放。

1.3 脫硝系統(tǒng)（表1）

本項目采用低氮燃燒技術(shù)和SNCR+SCR 聯(lián)合脫硝工藝，以控制NO排放濃度。

低氮燃燒技術(shù)，即將空氣分級送入爐膛，將燃料的燃燒分階段完成，首先使燃料在空氣過程系數(shù)小于1的還原氣氛中燃燒，從而降低了該燃燒區(qū)域的燃燒速度和溫度水平，降低NO生成量。再將燃料完全燃燒所需的其余空氣從爐內(nèi)密相區(qū)上方送入，與第一級燃燒區(qū)產(chǎn)生的煙氣混合，再進行完全燃燒。SNCR 技術(shù)是利用霧化噴槍將氨基還原劑（如氨氣、氨水、尿素）溶液霧化成液滴噴入爐膛，熱解生成氣態(tài)NH，NH與NOx進行選擇性非催化還原反應(yīng)，將NOx還原成N與HO。本項目設(shè)爐內(nèi)SNCR 脫硝設(shè)施。SCR 技術(shù)是利用還原劑在催化劑的作用下有選擇地與煙氣中的NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮氣和水的方法。

表1 脫硝系統(tǒng)主要技術(shù)指標

1.4 脫硫系統(tǒng)（圖2）

鍋爐煙氣采用氨法脫硫工藝，脫硫裝置布置在電袋除塵器后面。該技術(shù)以一定濃度的氨水作吸收劑，與煙氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生亞硫酸銨。亞硫酸銨在吸收塔內(nèi)氧化生成硫酸銨溶液并經(jīng)離心分離、蒸發(fā)濃縮得到硫酸銨，作為副產(chǎn)品外售。該技術(shù)脫硫效率為90%～95%，氨逃逸濃度低于3 mg/m。

2 主要設(shè)備（見表2）

3 主要參數(shù)及運行工藝指標

生產(chǎn)規(guī)模：600 000 t/a蒸汽（5.3 MPa，490℃）

“三廢”混燃爐:

Φ 9 300×26 000×14 全容積：800 m

工作壓力：-0.000 04 MPa 設(shè)計壓力：0.02 MPa

工作溫度：800℃ 設(shè)計溫度:1 100℃

“三廢”爐自帶組合式除塵器：

Φ 6 800×23 500×10 全容積：400 m

工作壓力：-0.000 04 MPa 設(shè)計壓力：0.02 MPa

工作溫度：800℃ 設(shè)計溫度:1 100℃

余熱鍋爐：

額定蒸發(fā)量：75 t/h 額定蒸汽壓力：5.3 MPa

額定蒸汽溫度：490℃ 給水溫度：104℃進口煙氣

溫度：800℃ 排煙溫度：＜150℃

鍋爐熱效率：90% 進口煙氣量：105 000 Nm/h

表2 主要設(shè)備一覽表

圖2 脫硫系統(tǒng)流程圖

4 環(huán)保效益（表3）

M 企業(yè)擬新建一臺75 t/h“三廢”混燃鍋爐，對合成氨生產(chǎn)過程中的吹風(fēng)氣、馳放氣、脫碳尾氣、爐渣和造氣細灰等進行資源綜合利用?！叭龔U”混燃鍋爐可減少“三廢”排放，實現(xiàn)集中供熱，是資源綜合利用的重要措施，具有節(jié)約能源、保護環(huán)境、提高供熱質(zhì)量、增加電力供應(yīng)等綜合效益。

5 結(jié)論

通過對M 企業(yè)“三廢”混燃爐資源綜合利用項目的背景、工藝技術(shù)方案、主要設(shè)備、節(jié)能、環(huán)境影響等進行了認真的分析比較和研究，得出如下結(jié)論：

（1）M企業(yè)依據(jù)國家產(chǎn)業(yè)政策和當(dāng)?shù)匕l(fā)展規(guī)劃，著眼于企業(yè)環(huán)保問題，注重對“三廢”資源的綜合利用，減少企業(yè)污染物排放，項目是適時、合理、可行的。

（2）本項目建成后可減少目前的污染物排放總量，SO排放量、煙塵排放量、氮氧化物排放量均達到最新的環(huán)保要求。

表3 項目實施前后全廠污染物排放“三本賬”

（3）本項目工藝采用成熟、可靠的生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)廢水幾乎循環(huán)利用，具有工藝先進、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)能耗少、環(huán)保、投資少、成本低等特點，工藝技術(shù)方案先進，經(jīng)濟效益較好，滿足環(huán)保要求，具有一定的環(huán)境效益和社會效益。