侯方震，宋理正，劉安勝

（煙臺(tái)泰和新材料股份有限公司，山東 煙臺(tái)264006）

在干法氨綸生產(chǎn)中，為了將絲條中的溶劑揮發(fā)干凈，必須使用導(dǎo)熱油對(duì)循環(huán)空氣進(jìn)行加熱。對(duì)于導(dǎo)熱油的加熱，業(yè)內(nèi)普遍使用帶有可控硅調(diào)節(jié)的電加熱器。雖然電加熱器在調(diào)節(jié)方面具有一定的便利性，但隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保的重視和企業(yè)對(duì)成本的控制，其間接污染嚴(yán)重和高成本的問(wèn)題愈加顯現(xiàn)，為此，煙臺(tái)泰和新材料股份有限公司對(duì)下屬車(chē)間4套加熱系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

1 設(shè)備改造情況

1.1 改造前

1.1.1 加熱系統(tǒng)：共分4套加熱系統(tǒng)，每套系統(tǒng)串聯(lián)2臺(tái)261kW電加熱器，共計(jì)8臺(tái)261kW電加熱器（不計(jì)效率折算為179萬(wàn)kcal）。

1.1.2 輸送系統(tǒng)：每套系統(tǒng)2臺(tái)揚(yáng)程40m、流量每小時(shí)27m3流量的屏蔽泵，共計(jì)8臺(tái)。

1.1.3 換熱系統(tǒng)：每套系統(tǒng)有10臺(tái)20m2小型換熱器（熱媒加熱器2），在主風(fēng)道上無(wú)導(dǎo)熱油換熱器。

圖1為原四套系統(tǒng)中的一套系統(tǒng)（熱媒加熱器2共10臺(tái)，圖中6臺(tái)，省略4臺(tái)）。

圖1 改造前的加熱系統(tǒng)

1.2 改造后

1.2.1 加熱系統(tǒng)：新上圓筒型立式頂燒250萬(wàn)kcal天然氣鍋爐一臺(tái)。

1.2.2 輸送系統(tǒng)：更換為一臺(tái)揚(yáng)程70m每小時(shí)200m3流量離心泵。

1.2.3 換熱系統(tǒng)：每套系統(tǒng)的10臺(tái)20m2小型換熱器（熱媒加熱器2）未做變動(dòng)，在每臺(tái)紡絲風(fēng)機(jī)主風(fēng)道上新增一臺(tái)換熱面積為264m2的換熱器（熱媒加熱器1）對(duì)循環(huán)空氣進(jìn)行初加熱。

圖2為改造后1臺(tái)鍋爐帶4套系統(tǒng)（圖示為其中一套系統(tǒng)）。

圖2 改造后的加熱系統(tǒng)

2 改造后產(chǎn)生的影響

2.1 改造后能耗及工藝數(shù)據(jù)變化情況

煙臺(tái)泰和新材料股份有限公司下屬車(chē)間改造于2010年進(jìn)行，此前一直使用電加熱器對(duì)導(dǎo)熱油進(jìn)行加熱。據(jù)2009年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，電加熱器的平均加熱溫度在305℃，導(dǎo)熱油使用流量為70.2m3／h，噸絲耗電達(dá)到4624.34kW。改造后，據(jù)2011年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，加熱器的平均加熱溫度在284℃，下降21℃，導(dǎo)熱油使用流量為 101.52m3／h，上升31.32m3／h，噸絲耗電達(dá)到2101.95kW，下降2522.39kW，如表1所示。

表1 車(chē)間改造前后氨綸絲能耗對(duì)比

2.2 改造對(duì)產(chǎn)品成本的影響

天然氣鍋爐替代電加器后，產(chǎn)品成本有了較大的下降。

煙臺(tái)泰和新材料股份有限公司2011年平均電價(jià)為0.71元／kW，天然氣價(jià)格為3.2元／Nm3。表2為根據(jù)表1計(jì)算的成本變化。

表2 車(chē)間改造前后成本變化

煙臺(tái)泰和新材料股份有限公司下屬車(chē)間氨綸絲年產(chǎn)量為4000t，改造后每年可使企業(yè)成本下降281.6萬(wàn)元。

2.3 對(duì)導(dǎo)熱油壽命的影響

煙臺(tái)泰和新材料股份有限公司使用的導(dǎo)熱油為氫化三聯(lián)苯合成有機(jī)熱載體，導(dǎo)熱油經(jīng)過(guò)加熱后與空氣中的氧接觸后會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，這些反應(yīng)使有機(jī)熱載體導(dǎo)熱油原來(lái)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，生成的高分子和低分子物質(zhì)增多，從而改變了有機(jī)熱載體導(dǎo)熱油的本來(lái)特性，這就是老化反應(yīng)。在60℃以下時(shí)導(dǎo)熱油的老化較為緩慢，但超過(guò)60℃后其老化速度加快。根據(jù)檢測(cè)證實(shí)，在60℃以上，溫度每升高10℃，其老化速度約增加一倍，如A車(chē)間使用的氫化三聯(lián)苯導(dǎo)熱油在280℃條件下使用壽命為10年以上，320℃為3～4年，340℃僅能使用一年，這說(shuō)明使用溫度是有機(jī)熱載體導(dǎo)熱油使用壽命的決定因素。導(dǎo)熱油老化主要表現(xiàn)為生成有機(jī)酸并產(chǎn)生熱分解和縮聚，析出碳，閃點(diǎn)下降，顏色變深，粘度增大，殘?zhí)己可?，結(jié)焦老化，傳熱效率下降，危害生產(chǎn)安全。

車(chē)間在使用電加熱器期間，由于導(dǎo)熱油運(yùn)行流量低，加熱溫度高，造成結(jié)焦老化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，導(dǎo)熱油過(guò)濾器每季度需要清理一次，否則就會(huì)造成管路堵塞。由于導(dǎo)熱油系統(tǒng)系高溫運(yùn)行，每次拆裝即意味著增加了安全隱患。電加熱器系統(tǒng)內(nèi)的導(dǎo)熱油使用6年后，載熱量已不能滿(mǎn)足工藝要求，經(jīng)檢測(cè)必須更換，從而造成巨大的導(dǎo)熱油消耗。本次改造后，導(dǎo)熱油運(yùn)行流量大幅上升了31.32m3／h，提高了換熱效率，使加熱溫度基本控制在284℃，一年來(lái)運(yùn)行正常，根據(jù)理論推算，導(dǎo)熱油使用壽命應(yīng)達(dá)到10年。

導(dǎo)熱油使用壽命的延長(zhǎng)既降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，又保障了生產(chǎn)的穩(wěn)定性，減少了安全隱患。

2.4 改造對(duì)污染排放的影響

電力作為一種二次能源，雖然使用方便，但存在損耗大和熱效率不高的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)電力主要來(lái)源于火力發(fā)電。據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)信息部統(tǒng)計(jì)，2011年全國(guó)6000kW及以上電廠(chǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗330g／kWh，2011年山東省的電力共發(fā)電3180.62×108kWh，其中火力發(fā)電3138.33×108kWh，比例高達(dá)98.7%。

以煤為主的能源結(jié)構(gòu)是影響我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量的主要因素。全國(guó)煙塵排放的70%，二氧化硫排放量的85%，氮氧化物的67%，二氧化碳的80%都來(lái)自于燃煤。

天然氣做為一種清潔能源以其熱值高、污染少的優(yōu)越品質(zhì)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，潔凈燃燒是天然氣與煤炭相比的最大優(yōu)勢(shì)，天然氣在燃燒過(guò)程中的排放比煤少得多。表3為根據(jù)《環(huán)境保護(hù)使用數(shù)據(jù)手冊(cè)》，煤和天然氣燃燒時(shí)產(chǎn)生的污染物對(duì)比，表4為根據(jù)表1和表2計(jì)算改造后，節(jié)省的電能和減少產(chǎn)生的污染物。表5為經(jīng)過(guò)表1和表2計(jì)算改造后，因消耗天然氣而產(chǎn)生的污染物。

表3 煤和天然氣燃燒時(shí)產(chǎn)生的污染物

表4 節(jié)省電能和減少的污染物

煙臺(tái)泰和新材料股份有限公司某車(chē)間氨綸絲年產(chǎn)量為4000t，年可以減排二氧化碳6326.88 t，減排氮氧化物21.88t，減排二氧化硫28.32t。

表5 消耗天然氣產(chǎn)生的污染物

3 結(jié)語(yǔ)

煙臺(tái)泰和新材料股份有限公司下屬車(chē)間對(duì)原有電加熱器實(shí)施改造，通過(guò)天然氣鍋爐加熱導(dǎo)熱油進(jìn)行替代，對(duì)實(shí)施前后方案進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)對(duì)實(shí)施后能耗對(duì)比、使用壽命延長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境污染排放方面的影響進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和論證，根據(jù)實(shí)施結(jié)果，明顯降低了能耗、節(jié)約了成本、減少了污染，值得進(jìn)一步推廣。

［1］張世秋，王奇.環(huán)境保護(hù)技術(shù)政策與污染物控制對(duì)策［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2008.