氨綸導熱油系統(tǒng)改造影響之探討

侯方震，宋理正，劉安勝

（煙臺泰和新材料股份有限公司，山東 煙臺264006）

在干法氨綸生產(chǎn)中，為了將絲條中的溶劑揮發(fā)干凈，必須使用導熱油對循環(huán)空氣進行加熱。對于導熱油的加熱，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，但隨著社會對環(huán)保的重視和企業(yè)對成本的控制，其間接污染嚴重和高成本的問題愈加顯現(xiàn)，為此，煙臺泰和新材料股份有限公司對下屬車間4套加熱系統(tǒng)進行了改造。

1 設備改造情況

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261kW電加熱器，共計8臺261kW電加熱器（不計效率折算為179萬kcal）。

1.1.2 輸送系統(tǒng)：每套系統(tǒng)2臺揚程40m、流量每小時27m3流量的屏蔽泵，共計8臺。

1.1.3 換熱系統(tǒng)：每套系統(tǒng)有10臺20m2小型換熱器（熱媒加熱器2），在主風道上無導熱油換熱器。

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，圖中6臺，省略4臺）。

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kcal天然氣鍋爐一臺。

1.2.2 輸送系統(tǒng)：更換為一臺揚程70m每小時200m3流量離心泵。

1.2.3 換熱系統(tǒng)：每套系統(tǒng)的10臺20m2小型換熱器（熱媒加熱器2）未做變動，在每臺紡絲風機主風道上新增一臺換熱面積為264m2的換熱器（熱媒加熱器1）對循環(huán)空氣進行初加熱。

圖2為改造后1臺鍋爐帶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

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

表1 車間改造前后氨綸絲能耗對比

2.2 改造對產(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。

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

表2 車間改造前后成本變化

煙臺泰和新材料股份有限公司下屬車間氨綸絲年產(chǎn)量為4000t，改造后每年可使企業(yè)成本下降281.6萬元。

2.3 對導熱油壽命的影響

煙臺泰和新材料股份有限公司使用的導熱油為氫化三聯(lián)苯合成有機熱載體，導熱油經(jīng)過加熱后與空氣中的氧接觸后會發(fā)生氧化反應，這些反應使有機熱載體導熱油原來的結構發(fā)生變化，生成的高分子和低分子物質(zhì)增多，從而改變了有機熱載體導熱油的本來特性，這就是老化反應。在60℃以下時導熱油的老化較為緩慢，但超過60℃后其老化速度加快。根據(jù)檢測證實，在60℃以上，溫度每升高10℃，其老化速度約增加一倍，如A車間使用的氫化三聯(lián)苯導熱油在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，這說明使用溫度是有機熱載體導熱油使用壽命的決定因素。導熱油老化主要表現(xiàn)為生成有機酸并產(chǎn)生熱分解和縮聚，析出碳，閃點下降，顏色變深，粘度增大，殘?zhí)己可?，結焦老化，傳熱效率下降，危害生產(chǎn)安全。

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

導熱油使用壽命的延長既降低了企業(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題。目前國內(nèi)電力主要來源于火力發(fā)電。據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會信息部統(tǒng)計，2011年全國6000kW及以上電廠供電標準煤耗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98.7%。

以煤為主的能源結構是影響我國大氣環(huán)境質(zhì)量的主要因素。全國煙塵排放的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)獲得越來越廣泛的應用，潔凈燃燒是天然氣與煤炭相比的最大優(yōu)勢，天然氣在燃燒過程中的排放比煤少得多。表3為根據(jù)《環(huán)境保護使用數(shù)據(jù)手冊》，煤和天然氣燃燒時產(chǎn)生的污染物對比，表4為根據(jù)表1和表2計算改造后，節(jié)省的電能和減少產(chǎn)生的污染物。表5為經(jīng)過表1和表2計算改造后，因消耗天然氣而產(chǎn)生的污染物。

表3 煤和天然氣燃燒時產(chǎn)生的污染物

表4 節(jié)省電能和減少的污染物

煙臺泰和新材料股份有限公司某車間氨綸絲年產(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 結語

煙臺泰和新材料股份有限公司下屬車間對原有電加熱器實施改造，通過天然氣鍋爐加熱導熱油進行替代，對實施前后方案進行對比，同時對實施后能耗對比、使用壽命延長、對環(huán)境污染排放方面的影響進行數(shù)據(jù)分析和論證，根據(jù)實施結果，明顯降低了能耗、節(jié)約了成本、減少了污染，值得進一步推廣。

［1］張世秋，王奇.環(huán)境保護技術政策與污染物控制對策［M］.北京：中國環(huán)境科學出版社，2008.