60万t/a甲醇装置蒸汽转化炉烟气余热回收

李 军，曾凡平，杨家彬

（青海中浩天然气化工有限公司，青海 格尔木 816000）

1 原甲醇装置简介

青海中浩天然气化工有限公司60万t/a甲醇装置采用天然气一段蒸汽转化及铜基催化低压合成甲醇工艺，引进英国DAVY工艺技术，由国内成达设计院进行详细设计。本装置因合成工序合成塔产中压蒸汽量达不到设计要求，且转化炉烟气排放温度高于设计温度，因而装置蒸汽不平衡而造成开工锅炉高负荷运行[1]，生产消耗高，虽装置进行过改造而刚满足装置蒸汽量，但考虑到没有余量蒸汽对装置运行进行优化和调节，因此公司决定在装置转化炉烟道上增加余热锅炉用来生产中压蒸汽，余热锅炉安装位置如图1所示。

图1 青海中浩60万吨甲醇装置转化炉简图

2 烟气余热回收改造可行性分析

青海中浩60万t/a甲醇装置转化炉烟气余热回收通道中的饱和天然气预热器Ⅰ与燃料空气预器之间增加余热锅炉，由于烟囱排烟温度约170℃，而装置当地为海拔2780m的高原，气压低，可以适当降低排烟温度至120℃来提高回收热量，通过E305换热器专用计算公式保证排烟温度在120℃以上时需要维持燃料空气预热器的进入烟气温度为265℃，而饱和天然气预热器Ⅰ排烟烟气温度为359.5℃，利用此高温烟气设置余热锅炉产生中压蒸汽，锅炉上水利用本装置除氧器出水温度104℃，通过换热计算可以生产2.5MPa(G)中压蒸汽约15 t/h，实现能源利用“高位能，高利用；低品位，低利用”的原则，如表1所示。

表1 青海中浩余热锅炉蒸发段烟气余热回收热量数据表

3 烟气余热回收改造方案

3.1 增加烟气余热锅炉改造原则

新增烟气余热锅炉是回收利用烟气排放热，减轻原装置对环境的热污染，利用回收余热生产饱和中压蒸汽来调节装置，因此新增余热锅炉禁止产生其它环境污染物和重大安全隐患。

3.2 改造方案

3.2.1 改造内容说明

在原来转化炉装置上增加余热锅炉，尽可能利用原来装置设备的条件下增加新设备，如原有的土建基础、管廊、管道、电缆、支架等等。而余热锅炉工艺方面改造主要有以下几个方面：

(1)工艺给水系统，利用原装置除氧器给水管道引出新管道至余热锅炉区域，新增加约20t/h除氧水在原中压锅炉给水系统供给能力内，增加锅炉上水及汽包液位远传控制系统；

(2)烟气余热锅炉蒸发系统，扩大原来烟道，增加土建基础，增加4组翅片换热模块及汽包，汽包和模块之间进行自然汽水循环，模块烟道增加烟气出口温度旁路手动调节风门挡板；

(3)蒸汽系统，汽包生产的饱和中压蒸汽直接进入转化炉用作工艺蒸汽和副线进入低压过热蒸汽系统，增加汽包压力控制调节系统和超压放空系统，蒸汽管线上设有疏水装置；

(4)排污系统，余热锅炉及汽包定排就地排入污水管网进污水处理站，连排进入装置的连续排污扩容器；

(5)加药系统，利用原开工锅炉加药管引出支管进入余热锅炉系统；

(6)其它方面，蒸汽伴热方面就地增加蒸汽分配台及冷凝液收集台，从管廊引进低压蒸汽和冷凝液进入冷凝液总管，分析取样冷却水取管廊公用管等。

3.2.2 改造工艺简图

图2 青海中浩余热锅炉改造简图

4 改造产生的效益

4.1 社会效益

青海中浩60万t/a甲醇装置改造新增加余热锅后，产生低压蒸汽（2.5MPa）约15t/h，按年均运行300天计算，产蒸汽约10.8万t/a，折算标煤约14150t，并相当于减少了14150t标煤燃烧时辐射到厂址周围的热能损失，降低了热能辐射和红外辐射污染等，同时相应地减少了 SO2、NOx、CO2和烟尘对厂址地区的排放。

4.2 企业效益

(1)按回收的热量计算，此次初步改造方案中估算的新增余热锅炉回收热量为16444kW，设备运行时间按8000h/a计，可节约标煤16000t/a，效益约为1280万元/a。

(2)另外因新增余热锅炉后，转化炉体系排烟温度大幅降低，热效率也相应提高，如排烟温度按120℃计，则转化炉整体热效率至少提高1.5个百分点[2]。

(3)余热锅炉生产的饱和中压蒸汽可以用来替换加入蒸汽转化炉中的过热中压蒸汽，多余的过热蒸汽即可以用来调节中压蒸汽透平，也可以用来优化转化炉水碳比平衡和转化炉温度，还可以减压至低压蒸汽，减少冬季伴热蒸汽对开工锅炉的需求量[3]。

5 结语

本次烟气余热回收改造达到了较好的节能减排目的，取得了较好的经济效益和社会效益，合理优化了生产工艺条件，但改造同时要注意以下几个方面的问题：

(1)因排烟温度设计成为120℃，烟气中要求硫、氮化合物含量很低，而本装置转化炉燃料为合成弛放气，硫氧化物基本检测不出，转化炉烧咀采用的是John Zink公司的，氮氧化合物含量很低；

(2)改造后的设备工艺与原装置设备工艺很好地衔接，新增加的工艺水、电等公用物料在原装置许可范围内。

[1]曾凡平，吕万举，黄祖祥，等.天然气制甲醇装置中蒸汽平衡改造[J].天然气化工(C1化学与化工),2013，38(5):59-61.

[2]吴华新.低位烟气余热深度回收利用状况评述Ⅱ[J].热能动力工程,2012,27(4):399-404.

[3]曾凡平，李军，杨家彬.天然气制甲醇装置蒸汽伴热改造[J].化学工程与装备,2013,40(1):51-53.