節(jié)能技術(shù)在焦化蒸氨工藝中的應(yīng)用

薛東(河北旭陽焦化有限公司，河北 保定 073000)

1 焦化蒸氨介紹

焦化蒸氨是對(duì)煤炭煉焦過程中產(chǎn)生的剩余氨水進(jìn)行加熱，將所含的氨脫除的工藝過程。蒸氨后的廢水中氨氮濃度由3000-4000mg/L降低到100-200mg/L水平,以便能夠達(dá)到進(jìn)入生化裝置，同時(shí)從塔頂蒸出的氨汽經(jīng)過冷凝后得到較高濃度的濃氨水。

直接蒸氨工藝為：剩余氨水與蒸氨廢水換熱至70-80℃后，與氫氧化鈉溶液混合后進(jìn)入蒸氨塔中上部，蒸氨塔底通入直接蒸汽，從塔頂蒸出的氨蒸汽經(jīng)冷凝冷卻后進(jìn)入脫硫或者硫銨工序。塔底部排出的廢水，在與剩余氨水換熱后送往生化處理設(shè)施處理。因?yàn)榇斯に嚭?jiǎn)單，所以直接蒸氨工藝得到了各國的廣泛采用；比如德國伍德、美國凱撒、日本新日鐵等都采用此工藝。

2 蒸氨及節(jié)能改造的意義

蒸氨的原料剩余氨水是一種成分復(fù)雜、濃度高、毒性大、難降解的工業(yè)廢水，也是焦化廠的主要排放污水；主要成份有NH3、H2S、HCN、銨鹽等。因剩余氨水中的氨氮和COD等污染物濃度較高,若直接進(jìn)行處理,細(xì)菌將難以消化；所以在處理前,會(huì)采用蒸氨工藝回收大部分氨及其他污染物,再送至生化處理設(shè)施。

3 各種焦化蒸氨節(jié)能技術(shù)介紹

一般的焦化蒸氨節(jié)能工藝有：蒸汽加熱廢水、管式爐加熱廢水和導(dǎo)熱油加熱廢水三種工藝。這些工藝雖然比直接蒸氨工藝復(fù)雜，但是節(jié)省了直接蒸汽所消耗的水，降低了蒸氨廢水排放量。比較適合水資源短缺的地區(qū)。

下面介紹幾種最新的焦化蒸氨節(jié)能工藝

3.1 負(fù)壓蒸氨節(jié)能工藝

為了節(jié)能也開發(fā)了負(fù)壓蒸氨工藝，蒸氨塔內(nèi)形成高負(fù)壓采用循環(huán)氨水或初冷器的熱水加熱，或低負(fù)壓采用煤氣、蒸汽、導(dǎo)熱油間接加熱。該工藝是在氨分縮器上安裝一套負(fù)壓抽真空裝置，采用較低負(fù)壓80KPa，蒸氨塔底溫度降低到80℃，仍然需要蒸汽、煤氣、導(dǎo)熱油等加熱。該工藝在濟(jì)鋼應(yīng)用。

3.2 引射熱泵蒸氨節(jié)能工藝

引射熱泵蒸氨工藝是一種對(duì)直接蒸汽蒸氨氨工藝的改進(jìn)。區(qū)別在于：出蒸氨后進(jìn)入閃蒸罐的廢水，因直接蒸汽在引射熱泵中通過拉瓦爾噴咀時(shí)，產(chǎn)生的真空而閃蒸一部分，將蒸氨廢水中的熱量進(jìn)行了有效的利用。直接蒸汽與閃蒸的蒸汽混合通入塔底中與進(jìn)塔的剩余氨水接觸，將其中的氨蒸發(fā)出來。

此工藝中直接蒸汽不是直接進(jìn)入塔底中進(jìn)行蒸氨，而是先進(jìn)入引射熱泵內(nèi)，將蒸氨廢水中的產(chǎn)生的蒸汽混合載進(jìn)入蒸氨塔。該工藝在上海寶鋼化工、沙鋼焦化、柳州鋼鐵等均得到了應(yīng)用，而且產(chǎn)生了明顯的效果。

3.3 吸收式熱泵蒸氨節(jié)能工藝

通過使用吸收式熱泵提取蒸氨塔蒸出的高溫氨氣和水蒸氣中的混合物中熱量，用來加熱熱水，使熱水的溫度高于100℃，再將這些溫度高于100℃的熱水送入再沸器，通過換熱產(chǎn)出蒸汽，通入蒸氨塔，以此來降低導(dǎo)熱油的耗量，從而降低能耗，除此用于為高溫氨氣和水蒸氣中混合物降溫的冷卻水量也大大減小。

3.4 煙道氣蒸氨節(jié)能工藝

蒸氨塔底一部分廢水通過循環(huán)泵進(jìn)入換熱器被煙道氣循環(huán)加熱后返回蒸氨塔釜；另外一部分廢水從塔底用泵抽出與剩余氨水換熱后，送至生化處理設(shè)施。蒸氨塔頂?shù)陌逼?jīng)冷凝冷卻后進(jìn)入氨水罐。氨水罐與真空泵連通。河北建龍采用了此工藝。

4 各種蒸氨節(jié)能工藝的比較

直接蒸氨工藝的流程短，設(shè)備較少，固定資產(chǎn)投資小，但是產(chǎn)生廢水量大，而且相應(yīng)的廢水處理設(shè)施也增大，由此也帶來了運(yùn)行費(fèi)用的增加。

一般的蒸氨節(jié)能工藝雖然節(jié)約了蒸汽能耗但是工藝流程長，設(shè)備多，固定資產(chǎn)投資多；所以這些工藝很難進(jìn)行大范圍的推廣。

負(fù)壓蒸氨現(xiàn)場(chǎng)的氨氣污染雖顯著下降，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著；但流程復(fù)雜，對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求高，蒸氨塔直徑較大，塔頂氨氣溫度低，氨氣管道容易堵塞。

引射熱泵和吸收式熱泵蒸氨節(jié)能工藝對(duì)蒸氨塔的設(shè)備材質(zhì)要求低，固定資產(chǎn)投資少。引射熱泵蒸氨節(jié)能工藝充分利用了蒸氨廢水閃蒸出蒸汽的熱量；此工藝若采用中壓蒸汽能節(jié)約直接蒸汽20%。吸收式熱泵蒸氨工藝通過提取蒸氨塔蒸出的高溫氨汽中混合物中的熱量，用來加熱熱水，再送入再沸器加熱蒸氨廢水，該工藝雖流程復(fù)雜，固定資產(chǎn)投資較高，但熱利用率能夠達(dá)到50%左右。

煙道氣蒸氨節(jié)能工藝使實(shí)現(xiàn)了蒸氨過程中蒸汽的零消耗。處理廢水量減少25%。但是需要施工的管線較長，煙道氣換熱器的材質(zhì)要求高。而且此工藝跨越了煉焦和化產(chǎn)兩個(gè)系統(tǒng)不利于管理。

5 結(jié)語

焦化蒸氨裝置雖然只是一個(gè)中間工序但是在整個(gè)焦化公司內(nèi)起著至關(guān)重要的作用。隨著國家對(duì)環(huán)保、節(jié)能工藝的重視；在以后的工藝設(shè)計(jì)過程中，利用引射原理和余熱、負(fù)壓等各種節(jié)能的蒸氨工藝將得到越來越多的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)蒸氨工藝時(shí)各公司應(yīng)該充分結(jié)合本公司的生產(chǎn)工藝和設(shè)備設(shè)施布局的特點(diǎn)，采用合適的蒸氨節(jié)能工藝。

[1]閻爾平等.蒸汽噴射熱泵在蒸氨中的應(yīng)用[J].燃料與化工，2007，38（5）：39-42.

[2]王登富等.焦?fàn)t煙道氣余熱負(fù)壓蒸氨成套裝置技術(shù)[J].燃料與化工，2013,44（4）：45-48.