“三废”混燃炉资源综合利用技术

许高晋，李 红

（1.安徽省化工研究院，安徽合肥230041；2.安徽大学商学院，安徽合肥230601）

在我国社会、经济迅速发展的现阶段，企业尤其是化工企业能源和环境双重压力突显。随着国家鼓励利用余热的优惠政策的实施，如何进一步节约化工企业能耗成为重要的研究课题。以安徽地区某化工M企业为例：M 企业是以合成氨为基础，以硝酸为主导的综合型基础化工企业，目前，生产过程中产生的废渣、废灰以低廉的价格销售；废气（合成氨生产过程中的吹风气、驰放气、脱碳尾气等）经处理达标后排放。

化工企业吹风气回收利用系统经历了三个发展阶段：第一代、第二代造气吹风气的回收是在高热值点火气，回收率在95%左右；第三代造气吹风气系统是将合成氨企业固定床造气炉生产过程中产生的吹风气、造气炉渣、造气除尘器细灰等，掺配部分煤矸石、烟煤或无烟煤屑，在混燃炉内流化燃烧，产生高温烟气供余热锅炉利用。该系统对废气、废渣、废灰能够同时混燃，又称为“三废”流化混燃余热回收系统，造气回收率可达到100%。

本文旨在研究回收M 企业合成氨及脱碳放空气生产过程中产生的废气、废渣、废灰，在一定条件下送入“三废”混燃炉，并对“三废”热量进行收集，产生过热蒸汽，供企业生产使用。研究结果表明：本工程实施后，不仅节约了产蒸汽用的煤量，同时也减少了大气中烟尘、SO和NO排放量，有利于该区域大气环境质量的改善。

1 工艺流程

1.1“三废”炉流程（图1）

“三废”混燃炉主要由输煤系统、燃料气系统、水系统、空气系统组成：

（1）输煤系统

造气废渣、煤、细灰等固体燃料经碎煤机粉碎分筛并配制成燃料煤，燃料煤依次经输煤栈桥、煤仓、皮带给煤机、螺旋给煤机进入“三废”混燃烧炉下部进行燃烧。

（2）燃料气系统

造气吹风气经炉体上部预混器与加热后的热空气混合，送入炉内，在高温下燃烧产生的烟气和燃煤产生的高温烟气混合，依次进入余热锅炉、电袋除尘器，最后由引风机送至氨法脱硫装置。

（3）水系统

由脱盐水站除氧器除氧后的104℃除氧水，经锅炉给水泵加压后依次进入省煤器、锅炉本体。锅炉产生的饱和蒸汽进入蒸汽过热器，经稳压稳温后送至蒸汽管网。

（4）空气系统

空气系统分为一次空气及二次空气，一次空气由一次风机出口经组合式空气预热器预热后进入“三废”混燃炉底部风室；二次空气由二次风机出口经组合式空气预热器预热后分别进入“三废”混燃炉二次布风装置及造气吹风气预混合器和提氢尾气无焰燃烧器进行燃烧。

图1 “三废”混燃炉主体示意图

1.2 烟气流程

烟气流程：高温烟气→组合式除尘器→SNCR→SCR→电袋除尘→脱硫→净化水洗→除雾器→排放。

1.3 脱硝系统（表1）

本项目采用低氮燃烧技术和SNCR+SCR 联合脱硝工艺，以控制NO排放浓度。

低氮燃烧技术，即将空气分级送入炉膛，将燃料的燃烧分阶段完成，首先使燃料在空气过程系数小于1的还原气氛中燃烧，从而降低了该燃烧区域的燃烧速度和温度水平，降低NO生成量。再将燃料完全燃烧所需的其余空气从炉内密相区上方送入，与第一级燃烧区产生的烟气混合，再进行完全燃烧。SNCR 技术是利用雾化喷枪将氨基还原剂（如氨气、氨水、尿素）溶液雾化成液滴喷入炉膛，热解生成气态NH，NH与NOx进行选择性非催化还原反应，将NOx还原成N与HO。本项目设炉内SNCR 脱硝设施。SCR 技术是利用还原剂在催化剂的作用下有选择地与烟气中的NOx发生化学反应，生成氮气和水的方法。

表1 脱硝系统主要技术指标

1.4 脱硫系统（图2）

锅炉烟气采用氨法脱硫工艺，脱硫装置布置在电袋除尘器后面。该技术以一定浓度的氨水作吸收剂，与烟气发生反应产生亚硫酸铵。亚硫酸铵在吸收塔内氧化生成硫酸铵溶液并经离心分离、蒸发浓缩得到硫酸铵，作为副产品外售。该技术脱硫效率为90%～95%，氨逃逸浓度低于3 mg/m。

2 主要设备（见表2）

3 主要参数及运行工艺指标

生产规模：600 000 t/a蒸汽（5.3 MPa，490℃）

“三废”混燃炉:

Φ 9 300×26 000×14 全容积：800 m

工作压力：-0.000 04 MPa 设计压力：0.02 MPa

工作温度：800℃ 设计温度:1 100℃

“三废”炉自带组合式除尘器：

Φ 6 800×23 500×10 全容积：400 m

工作压力：-0.000 04 MPa 设计压力：0.02 MPa

工作温度：800℃ 设计温度:1 100℃

余热锅炉：

额定蒸发量：75 t/h 额定蒸汽压力：5.3 MPa

额定蒸汽温度：490℃ 给水温度：104℃进口烟气

温度：800℃ 排烟温度：＜150℃

锅炉热效率：90% 进口烟气量：105 000 Nm/h

表2 主要设备一览表

图2 脱硫系统流程图

4 环保效益（表3）

M 企业拟新建一台75 t/h“三废”混燃锅炉，对合成氨生产过程中的吹风气、驰放气、脱碳尾气、炉渣和造气细灰等进行资源综合利用。“三废”混燃锅炉可减少“三废”排放，实现集中供热，是资源综合利用的重要措施，具有节约能源、保护环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益。

5 结论

通过对M 企业“三废”混燃炉资源综合利用项目的背景、工艺技术方案、主要设备、节能、环境影响等进行了认真的分析比较和研究，得出如下结论：

（1）M企业依据国家产业政策和当地发展规划，着眼于企业环保问题，注重对“三废”资源的综合利用，减少企业污染物排放，项目是适时、合理、可行的。

（2）本项目建成后可减少目前的污染物排放总量，SO排放量、烟尘排放量、氮氧化物排放量均达到最新的环保要求。

表3 项目实施前后全厂污染物排放“三本账”

（3）本项目工艺采用成熟、可靠的生产技术，生产废水几乎循环利用，具有工艺先进、产品质量高、生产能耗少、环保、投资少、成本低等特点，工艺技术方案先进，经济效益较好，满足环保要求，具有一定的环境效益和社会效益。