大型煤化工装置余热的综合应用

崔留印

(河南龙宇煤化工有限公司， 河南永城 476600)

1 余热利用现状

1.1 五环气化炉黑水余热回收

五环气化炉的燃烧余热主要通过汽包并入1.7 MPa蒸汽管网。由于五环气化炉在设计上使用水激冷，造成相当一部分热量通过锅炉水激冷后带入黑水处理系统，还需要进一步的降温处理才能排入污水系统，造成了这部分热量的极大浪费[1]。

1.2 醋酸反应器反应热回收

一氧化碳(CO)与甲醇(CH3OH)进入反应器(温度为170～195 ℃，压力约为2.8 MPa)中，在铑催化剂，以及甲基碘、碘化氢助催化剂的作用下，反应生成醋酸。反应热经闪蒸降温及换热器降温处理，造成反应热的极大浪费[2]。

1.3 乙二醇装置蒸汽加热冷凝液回收

河南龙宇煤化工有限公司化工园区共有2套年产20万t的乙二醇装置，冷凝液回收质量流量达到250 t/h。乙二醇装置冷凝液被部分回收至锅炉除氧器中，无法完全回收利用。

2 余热回收的综合应用

2.1 五环气化炉黑水余热

来自激冷罐和洗涤塔的含灰排放水经灰水角阀减压闪蒸后进入中压闪蒸罐，中压闪蒸罐压力通过压力调节阀控制在0.6 MPa，中压闪蒸后的灰水(含固体的低压黑水)经灰水角阀减压后进入低压闪蒸罐进行二次闪蒸。低压闪蒸罐压力通过压力调节阀控制在 0.15 MPa，低压闪蒸后的灰水去真空闪蒸罐进行真空闪蒸。真空闪蒸罐压力通过压力调节阀控制在-0.05 MPa，真空闪蒸后的灰水通过黑水输送泵，经冷却器降温后送至澄清槽处理[3]。

通过将低压闪蒸罐的液相(压力为0.15 MPa，温度为125 ℃)直接送至市政供暖系统进行余热回收利用，回收热量的黑水不再需要循环水降温，直接返回黑水输送泵入口管线送至澄清槽处理。该余热回收应用既有效利用了大量的热源，又节约了大量的循环冷却水。具体改造流程见图1。

2.2 醋酸反应器反应热

醋酸反应器的温度为190～195 ℃，反应过程中产生热量。移走热量的措施有2种,一是利用闪蒸带走热量，二是利用换热器带走热量；2种措施同时采用[4]。

通过在换热器前增加余热锅炉回收醋酸反应器反应热(见图2)，余热锅炉副产0.4 MPa蒸汽，并入园区0.4 MPa蒸汽管网，主要用于驱动汽动循环水泵。该改造可以节约使用电动泵的电耗，使热量得到综合性的利用。

2.3 乙二醇装置冷凝液

改造前乙二醇装置的冷凝液直接回收至冷凝液站进行再处理，最终作为脱盐水供出。由于该股冷凝液温度较高，因此回收处理过程中需要消耗大量的循环水对其进行降温处理。

为了能使乙二醇装置高温冷凝液的热量得到综合性利用，将乙二醇装置120 ℃的高温冷凝液回收至市政供暖站用于集体供暖使用。该余热回收应用既能创造更高的价值，又能节约循环冷却水。具体改造流程见图3。

3 效益分析

2套五环气化炉黑水余热回收质量流量为200 t/h，给水温度为125 ℃，回水温度为60 ℃，水的比热容为4.2 kJ/(kg·K)，可以测算出每小时回收的热量为54 600 000 kJ。

1 t燃料煤的热量按20 083.2 kJ计算，则2套五环气化炉黑水余热回收折合燃料煤质量为2.7 t。燃料煤单价按1 200元/t计算，则2套五环气化炉黑水回收后每天的经济效益为7.78万元。

在循环水的使用上，2套五环气化炉共节约循环水2 000 t/h，循环水单价按0.2元/t计算，每天能节省成本为0.96万元。

1个供暖季按照115 d计算，则2套五环气化炉黑水余热回收项目每个供暖季能创造的经济效益为1 005万元。

醋酸反应器反应热回收利用后每小时能副产0.4 MPa蒸汽15 t，直接用于驱动1台汽动循环水泵。该园区每台电动循环水的电动机功率为1 600 kW，电价按0.7元/(kW·h)计算，每年运行8 000 h，则减少1台电动循环水泵每年能节约896万元。

2套乙二醇装置高温冷凝液的回收质量流量为250 t/h，给水温度为120 ℃，回水温度为60 ℃，水的比热容为4.2 kJ/(kg·K)，则测算出每小时回收的热量为63 000 000 kJ。每小时折合燃料煤质量为3.14 t，燃料煤单价按1 200元/t计算，每年供暖季为115 d，则每年能够创造的经济效益为1 040万元。由于在供暖季期间，乙二醇装置冷凝液不再通过冷凝液站降温，而通过供暖系统降温，每小时能节约循环水300 t，每个供暖季可节约循环水费用为16.5万元。综上,该改造项目每年共创造的经济效益为1 056万元。

4 结语

对于大型化工企业，余热、潜热多，相互之间可利用率高，对蒸汽加热后冷凝余热、化学反应热、工艺流体潜热进行综合回收利用，应用前景广阔。为了实现相互冷热利用的功能弥补，根据余热工质、压力、温度、流量等的不同，应充分考虑利用价值、安全性、对前后系统的影响等综合因素,对煤化工装置余热进行合理利用。同时，在回收利用期间，还要考虑可能出现的生产系统波动的影响，提前编制相关的应急处理预案，确保在安全的前提下实现余热回收最大化，创造更好的经济效益和社会效益。