蓄熱式熱氧化技術在煤制氣低溫甲醇洗尾氣治理中的應運研究

李小娟 徐艷麗

摘要：工業(yè)生產(chǎn)活動有效促進經(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注，本文研究蓄熱式熱氧化技術的流程和特點，討論在煤制氣低溫甲醇洗尾氣治理中如何正確應用蓄熱式熱氧化技術，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，有效降低大氣污染物對環(huán)境產(chǎn)生的危害。

關鍵詞：蓄熱式熱氧化;參數(shù)分析;蓄熱體

引言：當前自然環(huán)境受到嚴重污染，而人類的生產(chǎn)和生活是破壞生態(tài)環(huán)境的主要構成。工業(yè)化生產(chǎn)活動在服務于人類的同時，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。

一、蓄熱式熱氧化技術的流程和特點

（一）蓄熱式熱氧化技術的流程

蓄熱式熱力氧化技術在工作的過程中，會對有機廢氣進行加熱，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。高溫煙氣在經(jīng)過氧化之后，會被排入到陶瓷蓄熱的結(jié)構中，該結(jié)構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)構預熱需要消耗的能量[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，廢氣始終都會進入到已經(jīng)排出凈化氣的蓄熱室，而在上一循環(huán)中進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)反應的廢氣則會被送入到反應室中，在反應室中發(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）蓄熱式熱氧化技術的工藝特點

與其他的廢氣治理技術相比，蓄熱式熱氧化技術有明顯的優(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。在反應的過程中，蓄熱體會與載熱流體快速進行能量交換，并且將熱量儲存起來。首先該技術的運行成本不高，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設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用蓄熱式熱氧化技術

（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，當體積分數(shù)達到3.7%時，在可燃物LEL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處理尾氣。在進行處理時，要保證進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，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，補充量應大于322 000 m3/h。為了實現(xiàn)節(jié)約能耗以及減少排污的目標，選擇了煤制氣生化池廢氣，作為稀釋風，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，控制進風量為156 000 m3/h，此時只需要向其中補充少量的新鮮空氣即可。對尾氣進行稀釋，最終的總風量大約是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，每一路尾氣進入到對應并聯(lián)的蓄熱式熱氧化裝置，設計的爐內(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。剩余的高溫煙氣則會從燃燒室中排出，進入到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，進氣與出氣閥門會發(fā)生切換，其中進氣的是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氣的過程，1號蓄熱室完成的是進氣的過程，而2號蓄熱室則負責吹掃，之后的循環(huán)就按照這樣的規(guī)律進行下去。高溫煙氣在燃燒后余熱被回收，經(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，蓄熱式熱氧化技術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。在國外該技術的應用已經(jīng)十分成熟，而在國內(nèi)該技術的應用還處于起步階段。在煤制氣低溫甲醇洗尾氣治理中應用蓄熱式熱氧化技術應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)鍪校髮?，助理工程師，伊犁新天煤化工有限責任公司，研究方向或?qū)I(yè)：化工類。

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