李 軍，曾凡平，楊家彬

（青海中浩天然氣化工有限公司，青海 格爾木 816000）

1 原甲醇裝置簡介

青海中浩天然氣化工有限公司60萬t/a甲醇裝置采用天然氣一段蒸汽轉(zhuǎn)化及銅基催化低壓合成甲醇工藝，引進(jìn)英國DAVY工藝技術(shù)，由國內(nèi)成達(dá)設(shè)計院進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。本裝置因合成工序合成塔產(chǎn)中壓蒸汽量達(dá)不到設(shè)計要求，且轉(zhuǎn)化爐煙氣排放溫度高于設(shè)計溫度，因而裝置蒸汽不平衡而造成開工鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行[1]，生產(chǎn)消耗高，雖裝置進(jìn)行過改造而剛滿足裝置蒸汽量，但考慮到?jīng)]有余量蒸汽對裝置運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)節(jié)，因此公司決定在裝置轉(zhuǎn)化爐煙道上增加余熱鍋爐用來生產(chǎn)中壓蒸汽，余熱鍋爐安裝位置如圖1所示。

圖1 青海中浩60萬噸甲醇裝置轉(zhuǎn)化爐簡圖

2 煙氣余熱回收改造可行性分析

青海中浩60萬t/a甲醇裝置轉(zhuǎn)化爐煙氣余熱回收通道中的飽和天然氣預(yù)熱器Ⅰ與燃料空氣預(yù)器之間增加余熱鍋爐，由于煙囪排煙溫度約170℃，而裝置當(dāng)?shù)貫楹０?780m的高原，氣壓低，可以適當(dāng)降低排煙溫度至120℃來提高回收熱量，通過E305換熱器專用計算公式保證排煙溫度在120℃以上時需要維持燃料空氣預(yù)熱器的進(jìn)入煙氣溫度為265℃，而飽和天然氣預(yù)熱器Ⅰ排煙煙氣溫度為359.5℃，利用此高溫?zé)煔庠O(shè)置余熱鍋爐產(chǎn)生中壓蒸汽，鍋爐上水利用本裝置除氧器出水溫度104℃，通過換熱計算可以生產(chǎn)2.5MPa(G)中壓蒸汽約15 t/h，實現(xiàn)能源利用“高位能，高利用；低品位，低利用”的原則，如表1所示。

表1 青海中浩余熱鍋爐蒸發(fā)段煙氣余熱回收熱量數(shù)據(jù)表

3 煙氣余熱回收改造方案

3.1 增加煙氣余熱鍋爐改造原則

新增煙氣余熱鍋爐是回收利用煙氣排放熱，減輕原裝置對環(huán)境的熱污染，利用回收余熱生產(chǎn)飽和中壓蒸汽來調(diào)節(jié)裝置，因此新增余熱鍋爐禁止產(chǎn)生其它環(huán)境污染物和重大安全隱患。

3.2 改造方案

3.2.1 改造內(nèi)容說明

在原來轉(zhuǎn)化爐裝置上增加余熱鍋爐，盡可能利用原來裝置設(shè)備的條件下增加新設(shè)備，如原有的土建基礎(chǔ)、管廊、管道、電纜、支架等等。而余熱鍋爐工藝方面改造主要有以下幾個方面：

(1)工藝給水系統(tǒng)，利用原裝置除氧器給水管道引出新管道至余熱鍋爐區(qū)域，新增加約20t/h除氧水在原中壓鍋爐給水系統(tǒng)供給能力內(nèi)，增加鍋爐上水及汽包液位遠(yuǎn)傳控制系統(tǒng)；

(2)煙氣余熱鍋爐蒸發(fā)系統(tǒng)，擴(kuò)大原來煙道，增加土建基礎(chǔ)，增加4組翅片換熱模塊及汽包，汽包和模塊之間進(jìn)行自然汽水循環(huán)，模塊煙道增加煙氣出口溫度旁路手動調(diào)節(jié)風(fēng)門擋板；

(3)蒸汽系統(tǒng)，汽包生產(chǎn)的飽和中壓蒸汽直接進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐用作工藝蒸汽和副線進(jìn)入低壓過熱蒸汽系統(tǒng)，增加汽包壓力控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)和超壓放空系統(tǒng)，蒸汽管線上設(shè)有疏水裝置；

(4)排污系統(tǒng)，余熱鍋爐及汽包定排就地排入污水管網(wǎng)進(jìn)污水處理站，連排進(jìn)入裝置的連續(xù)排污擴(kuò)容器；

(5)加藥系統(tǒng)，利用原開工鍋爐加藥管引出支管進(jìn)入余熱鍋爐系統(tǒng)；

(6)其它方面，蒸汽伴熱方面就地增加蒸汽分配臺及冷凝液收集臺，從管廊引進(jìn)低壓蒸汽和冷凝液進(jìn)入冷凝液總管，分析取樣冷卻水取管廊公用管等。

3.2.2 改造工藝簡圖

圖2 青海中浩余熱鍋爐改造簡圖

4 改造產(chǎn)生的效益

4.1 社會效益

青海中浩60萬t/a甲醇裝置改造新增加余熱鍋后，產(chǎn)生低壓蒸汽（2.5MPa）約15t/h，按年均運(yùn)行300天計算，產(chǎn)蒸汽約10.8萬t/a，折算標(biāo)煤約14150t，并相當(dāng)于減少了14150t標(biāo)煤燃燒時輻射到廠址周圍的熱能損失，降低了熱能輻射和紅外輻射污染等，同時相應(yīng)地減少了 SO2、NOx、CO2和煙塵對廠址地區(qū)的排放。

4.2 企業(yè)效益

(1)按回收的熱量計算，此次初步改造方案中估算的新增余熱鍋爐回收熱量為16444kW，設(shè)備運(yùn)行時間按8000h/a計，可節(jié)約標(biāo)煤16000t/a，效益約為1280萬元/a。

(2)另外因新增余熱鍋爐后，轉(zhuǎn)化爐體系排煙溫度大幅降低，熱效率也相應(yīng)提高，如排煙溫度按120℃計，則轉(zhuǎn)化爐整體熱效率至少提高1.5個百分點(diǎn)[2]。

(3)余熱鍋爐生產(chǎn)的飽和中壓蒸汽可以用來替換加入蒸汽轉(zhuǎn)化爐中的過熱中壓蒸汽，多余的過熱蒸汽即可以用來調(diào)節(jié)中壓蒸汽透平，也可以用來優(yōu)化轉(zhuǎn)化爐水碳比平衡和轉(zhuǎn)化爐溫度，還可以減壓至低壓蒸汽，減少冬季伴熱蒸汽對開工鍋爐的需求量[3]。

5 結(jié)語

本次煙氣余熱回收改造達(dá)到了較好的節(jié)能減排目的，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，合理優(yōu)化了生產(chǎn)工藝條件，但改造同時要注意以下幾個方面的問題：

(1)因排煙溫度設(shè)計成為120℃，煙氣中要求硫、氮化合物含量很低，而本裝置轉(zhuǎn)化爐燃料為合成弛放氣，硫氧化物基本檢測不出，轉(zhuǎn)化爐燒咀采用的是John Zink公司的，氮氧化合物含量很低；

(2)改造后的設(shè)備工藝與原裝置設(shè)備工藝很好地銜接，新增加的工藝水、電等公用物料在原裝置許可范圍內(nèi)。

[1]曾凡平，呂萬舉，黃祖祥，等.天然氣制甲醇裝置中蒸汽平衡改造[J].天然氣化工(C1化學(xué)與化工),2013，38(5):59-61.

[2]吳華新.低位煙氣余熱深度回收利用狀況評述Ⅱ[J].熱能動力工程,2012,27(4):399-404.

[3]曾凡平，李軍，楊家彬.天然氣制甲醇裝置蒸汽伴熱改造[J].化學(xué)工程與裝備,2013,40(1):51-53.