宝钢技术2010年第4期
管式炉法无蒸汽蒸氨新工艺在宁钢的实践
王玉萍,曹友宝，卢元俭
(宁波钢铁有限公司焦化厂 浙江 宁波15807) 摘要: 宁波钢铁五丰塘焦化厂应用了一种新的节能环保技术,即管式炉法无蒸汽蒸氨生产技术。该技术利用煤气在管式炉中加热蒸氨废水。再回到蒸氨塔内进行闪蒸,产生蒸汽,实现蒸氨过程。通过此方法可以不再使用直接蒸汽,避免了蒸汽蒸馏中废水的增加。项目投产后,各项参数运行稳定,产品质量指标合格,年减少污水约10万t,年经济效益647万元。
前 言
焦化厂的污水主要包括剩余氨水、粗苯分离水、煤气水封冷凝水、部分地面收集水和直接蒸汽冷凝水等,其中80%以上为配煤所含水分和炼焦时生成的剩余氨水。该水中含有多种化合物(如酚、氨、硫化物、氰化物、油类及机械杂质等),其成分复杂,处理难度大,处理设备易腐蚀。传统的焦化厂多采用直接蒸汽馏法处理含多种废水的剩余氨水,工艺相对落后,蒸氨效率低、能耗高、操作环境差,且每处理1t废水需要使用约300kg蒸汽,会多产生约300kg废水。在生产过程中通入的是蒸汽,排出的是冷凝下来的废水,能源使用很不合理。因此,研究开发新蒸氨工艺技术,提高焦化行业化产生产水平,实现高效、低耗、清洁节能生产意义重大。目前在用的蒸氨工艺主要有:蒸汽法蒸氨和无蒸汽法蒸氨,其中无蒸汽法蒸氨又以济钢焦化厂为代表的导热油法蒸氨和目前宁钢使用的管式炉法蒸氨工艺为主。
1、蒸氨工艺简介 1.1蒸汽法蒸氨工艺
冷鼓工段送来的剩余氨水经过废水换热器与废水换热后,进入蒸氨塔上部；从塔底向塔内送入蒸汽作为热源和塔内的气相介质,使剩余氨水在塔内蒸馏进行氨的分离；塔顶设分缩器实现塔内回流,提高塔顶氨气质量。
工艺流程见图1。
1.2导热油法无蒸汽蒸氨工艺
冷鼓送来的剩余氨水,经过烟道气换热、废水换热器换热后,进入蒸氨塔上部。塔底的部分废水进入再沸器,在再沸器内与导热油进行换热,用导热油加热后的水蒸汽返回蒸氨塔底作为热源,其余废水进入废水槽送出。导热油的生产工艺为:经过滤器滤除杂质后,新导热油经补油泵、膨胀槽、导热油循环泵送到加热油炉,在加热油炉内被加温后送至蒸氨再沸器,温度降低后由回油总管经脱除杂质及轻组分后回导热油循环泵而完成一个循环过程。该流程不使用直接蒸汽,利用导热油加热废水产生的蒸汽蒸馏,节省蒸汽,减少废水产生,导热油闭路循环,供热稳定,基本实现了清洁生产。工艺流程见图2。
1.3管式炉法无蒸汽蒸氨工艺
冷鼓工段送来的剩余氨水经过废水换热器与废水换热后,进入蒸氨塔上部。塔底设蒸氨废水循环泵将塔底的蒸氨废水送入管式炉内,在管式炉内加热后的废水进入塔底的闪蒸水槽,进行一次闪蒸,形成蒸汽作为塔的热源。液相循环使用,多余的作为处理后废水外排。工艺流程见图3。
2、宁钢管式炉法蒸氨工艺特点：
(1)以煤气代替蒸汽加热实现无直接蒸汽蒸氨。管式炉法工艺首先以焦炉煤气为燃料,加热蒸氨废水,提高废水温度,以废水在蒸氨塔内闪蒸形成蒸汽,从而避免工艺过程废水的产生,提高焦化厂清洁生产的水平,并解决了蒸氨能耗高、生产不稳定、废水量大和环境污染问题。
(2)利用煤气直接加热蒸氨废水,简化能源使用流程,使能源利用率得以提高。相比传统的蒸汽法蒸氨和导热油法蒸氨,管式炉法利用能源更直接,能源利用流程更简化,利用率更高。
(3)利用带蒸发水槽的蒸氨塔。为确保加热后的过热水能够顺利地在塔内形成蒸汽,在塔底设置了蒸发水槽,增大了蒸发面积,确保了蒸发过程中形成足够的蒸汽。 (4)管式炉进液采用高进低出的设计思路。随着废水在炉管内的加热,废水的气化率会增加。为减少因废水气化造成对炉管的腐蚀,采用上进下出,利用位差增加热水的压力,减小废水在炉管内的气化率。
3、管式炉法蒸氨与传统蒸氨工艺相比的优缺点：
(1)环保效益:由于管式炉利用煤气加热蒸氨废水在塔内闪蒸形成蒸汽,避免了蒸汽直接蒸氨时蒸汽冷凝废水的产生。采用无蒸汽蒸氨后每小时可为宁钢焦化厂减少污水产生量11.4,t年降低污水产生量约10万t。
(2)直接经济效益:宁钢焦化厂蒸氨处理量按38t/h,蒸汽价格按120元/,t年生产时间按8760h计,每年可减少蒸汽使用量99864,t节省蒸汽消耗1198.4万元,减少蒸氨废水99864,t降低废水处理及外排水费用149.8万元(按照废水处理综合费用为15元t进行计算)。
(3)运行成本费用:年消耗煤气费用约665.76万元(按照950m3/h的煤气耗量,焦炉煤气单价按照0.8元/m3进行计算),增加电耗约35.3万元(90kW循环水泵,按照0.7的利用系数,电费按照0.64元/kWh)。因此,110万t管式炉蒸氨工艺年总经济效益达到了647万元。如果按照设计的220万t焦炭规模,管式炉的能力发挥得更好,其煤气消耗将会进一步降低。
(4)管式炉法与导热油法相比,都是利用煤气加热介质,管式炉法蒸氨节省了利用导热油作为二次换热的介质,降低了多次换热过程中的损失,使用更直接,流程更简单,操作难度更低。 (5)操作稳定性:传统的蒸汽法蒸氨,因为蒸汽管网泄漏或检修等诸多原因,蒸氨被迫进行停工,造成操作强度加大,同时因为蒸氨的检修也给后续的酚氰带来生产的不均衡。利用煤气加热蒸氨废水后,稳定性大大加强,异常停工的次数大大减少。
4、结论：蒸氨新工艺比传统工艺少耗蒸汽量11.4t/h,少产生污水11.4t/h；年可节约蒸汽99864,t少产生污水99864t/a；降低能源消耗费用35%以上,节省标准煤4021,t节省了处理费用；污水处理站节省的处理能力用于处理其他工序污水,节省了工程造价；减轻了环境污染,职工操作环境得到改善，初步测算增加效益为647万元/a。对于目前推行低碳经济的时代,管式炉法蒸氨工艺节能效果显著,非常值得推广。
