李小娟 徐艷麗

摘要：工業(yè)生產(chǎn)活動有效促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展，同時也是人們生產(chǎn)和生活中不可缺少的部分，隨著工業(yè)生產(chǎn)活動的增加，治理工業(yè)有機廢氣逐漸受到關(guān)注，本文研究蓄熱式熱氧化技術(shù)的流程和特點，討論在煤制氣低溫甲醇洗尾氣治理中如何正確應(yīng)用蓄熱式熱氧化技術(shù)，涉及到參數(shù)分析和工藝選擇的內(nèi)容。以期實現(xiàn)控制大氣污染的目標(biāo)，有效降低大氣污染物對環(huán)境產(chǎn)生的危害。

關(guān)鍵詞：蓄熱式熱氧化;參數(shù)分析;蓄熱體

引言：當(dāng)前自然環(huán)境受到嚴(yán)重污染，而人類的生產(chǎn)和生活是破壞生態(tài)環(huán)境的主要構(gòu)成。工業(yè)化生產(chǎn)活動在服務(wù)于人類的同時，也會產(chǎn)生大量的廢氣物和殘留物，直接排放到大氣中會增加空氣有害物質(zhì)的含量。在生產(chǎn)溶劑和使用溶劑的過程中會產(chǎn)生揮發(fā)性有機物，這其中就包括了煤制氣低溫甲醇洗尾氣，為有效治理煤制氣低溫甲醇洗尾氣可采用蓄熱式熱氧化技術(shù)。

一、蓄熱式熱氧化技術(shù)的流程和特點

（一）蓄熱式熱氧化技術(shù)的流程

蓄熱式熱力氧化技術(shù)在工作的過程中，會對有機廢氣進(jìn)行加熱，一直到廢氣的溫度超過800攝氏度，之后有機廢氣就會發(fā)生分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，這兩種物質(zhì)無毒無害，不會對生態(tài)環(huán)境造成不利影響。高溫?zé)煔庠诮?jīng)過氧化之后，會被排入到陶瓷蓄熱的結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)的特點是有很好的蓄熱性，在此條件下，顱腔就能一直保持著非常高的溫度，不僅能節(jié)省廢氣升溫需要消耗的能量，還能節(jié)省結(jié)構(gòu)預(yù)熱需要消耗的能量[1]。該工藝流程包括蓄熱室被冷卻、廢氣被預(yù)熱、凈化器加熱另一個蓄熱室、吹掃第三個蓄熱室。在這樣的工藝流程中，循環(huán)有較強的功能性，廢氣始終都會進(jìn)入到已經(jīng)排出凈化氣的蓄熱室，而在上一循環(huán)中進(jìn)入廢氣的蓄熱室則正在被凈化氣吹掃。與此同時，其中存在的殘留廢氣、未經(jīng)反應(yīng)的廢氣則會被送入到反應(yīng)室中，在反應(yīng)室中發(fā)生氧化。廢氣在經(jīng)過氧化之后，能夠與凈化氣一同流出蓄熱室。

（二）蓄熱式熱氧化技術(shù)的工藝特點

與其他的廢氣治理技術(shù)相比，蓄熱式熱氧化技術(shù)有明顯的優(yōu)勢。其中蓄熱體的材質(zhì)一般是鋁質(zhì)、剛玉莫來石、致密莫來石。蓄熱體的特性是熱膨脹性低、比熱容大且壓降比較小。在反應(yīng)的過程中，蓄熱體會與載熱流體快速進(jìn)行能量交換，并且將熱量儲存起來。首先該技術(shù)的運行成本不高，如果有機廢氣的濃度超過了2g/m3，就不需要在蓄熱式熱氧化技術(shù)裝置中添加輔助燃料，在裝置本身的作用下，就能實現(xiàn)自熱氧化平衡狀態(tài)，由于不需要添加輔助燃料，所以能節(jié)省一定的運行成本。其次該技術(shù)裝置有很高的凈化率，以三室的蓄熱式熱氧化裝置為例，廢氣凈化率能夠達(dá)到97%以上，并且不會產(chǎn)生二次污染。再次，操作裝置的過程比較簡單，具有很高的自動化水平，不需要派人固定值守，只需定期巡視即可，裝置在運行時穩(wěn)定可靠，設(shè)備安裝了阻火閥和卸爆門，這大大提高了裝置的安全性水平。最后蓄熱式熱氧化技術(shù)設(shè)備的使用壽命比較長，這是因為裝置中有蓄熱陶瓷。

二、在煤制氣低溫甲醇洗尾氣治理中應(yīng)用蓄熱式熱氧化技術(shù)

（一）尾氣治理的參數(shù)分析

如表1所示，為煤制氣低溫甲醇洗尾氣的三種成分及含量。煤制氣低溫甲醇洗尾氣的產(chǎn)品廢氣含有二氧化碳，排量為2x156 000 m3/h，排出的氣體溫度在25攝氏度左右。在治理的過程中，計算尾氣中非甲烷總烴的質(zhì)量濃度和熱值，計算結(jié)果分別是10.56g/m3和0.91 MJ/m3。LEL表示可燃物的爆炸下限，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)達(dá)到3.7%時，在可燃物L(fēng)EL所占比例是39.8%。最終得出的結(jié)論是可以使用蓄熱式熱氧化技術(shù)處理尾氣。在進(jìn)行處理時，要保證進(jìn)入蓄熱式熱氧化裝置的可燃物濃度LEL占比不超過26%，在此基礎(chǔ)上還要能夠?qū)崿F(xiàn)對非甲烷總烴的有效處理。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，經(jīng)過大量的計算，得到的結(jié)果現(xiàn)實要為裝置補充稀釋風(fēng)，補充量應(yīng)大于322 000 m3/h。為了實現(xiàn)節(jié)約能耗以及減少排污的目標(biāo)，選擇了煤制氣生化池廢氣，作為稀釋風(fēng)，該部分廢氣的非甲烷總烴質(zhì)量濃度約250 mg/m3。在處理的過程中，控制進(jìn)風(fēng)量為156 000 m3/h，此時只需要向其中補充少量的新鮮空氣即可。對尾氣進(jìn)行稀釋，最終的總風(fēng)量大約是640 000 m3/h，經(jīng)處理后可燃物濃度LEL所占比例為23 %。把稀釋后的尾氣平均分成了6路，每一路尾氣進(jìn)入到對應(yīng)并聯(lián)的蓄熱式熱氧化裝置，設(shè)計的爐內(nèi)氧化溫度是900攝氏度，該裝置的熱回收效率大于98%。

（二）選擇合適的尾氣治理工藝

在本次治理尾氣的工作中，蓄熱式熱氧化爐為3室塔式。在1號蓄熱室中，尾氣的溫度會升高至750攝氏度，然后進(jìn)入到燃燒室，期間，尾氣中含有的有機物就會被分解，形成二氧化碳和水。在經(jīng)過燃燒之后，凈煙氣的溫度會達(dá)到900攝氏度。將一部分煙氣抽離到余熱鍋，這一處理工藝的目的是回收余熱，期間會有蒸汽產(chǎn)生，這部分蒸汽會被輸送到蒸汽管網(wǎng)中。剩余的高溫?zé)煔鈩t會從燃燒室中排出，進(jìn)入到2號蓄熱室中，在此之前，2號和3號蓄熱體已經(jīng)完成了熱量的釋放過程[2]。此時2號蓄熱室內(nèi)裝設(shè)的蓄熱體會吸收熱量，并將熱量吸收起來，這些熱量會被用于下次循環(huán)加熱的過程。在這個循環(huán)中，3號蓄熱室所起到的作用是吹掃。在吹掃完成后，進(jìn)氣與出氣閥門會發(fā)生切換，其中進(jìn)氣的是2號蓄熱室，出氣的是3號蓄熱室，此時由1號蓄熱室完成吹掃。在下一個循環(huán)過程中，3號蓄熱室完成的是進(jìn)氣的過程，1號蓄熱室完成的是進(jìn)氣的過程，而2號蓄熱室則負(fù)責(zé)吹掃，之后的循環(huán)就按照這樣的規(guī)律進(jìn)行下去。高溫?zé)煔庠谌紵笥酂岜换厥?，?jīng)由蓄熱體完成放熱的過程，最終從煙囪排放出去。

結(jié)束語：相比于傳統(tǒng)的焚燒處理技術(shù)，蓄熱式熱氧化技術(shù)的工藝特點是操作簡單、運行可靠性高、運行費用低、清潔度高。在國外該技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，而在國內(nèi)該技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段。在煤制氣低溫甲醇洗尾氣治理中應(yīng)用蓄熱式熱氧化技術(shù)應(yīng)做好尾氣治理的參數(shù)分析工作，并注意選擇合適的尾氣治理工藝。

作者簡介：李小娟（女，1985），甘肅平?jīng)鍪?，大專，助理工程師，伊犁新天煤化工有限?zé)任公司，研究方向或?qū)I(yè)：化工類。

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