尾气干燥（共4篇）
尾气干燥 篇1
目前, 我国炭黑行业已成为具有年生产能力1 2 0万t, 20多个品种, 质量、技术水平相当于世界20世纪80年代中期水平, 与国内轮胎、塑料、油墨、涂料、电缆等行业基本配套的产业。产量排名世界第三。但是, 由于我国炭黑生产企业数量多、规模小, 小炭黑生产装备工艺落后、环保设备差, 炭黑尾气污染严重。基于炭黑尾气余热可燃性和环境污染的现实, 以及人们对资源合理利用的不断认识, 国内许多相关单位都在进行炭黑尾气利用技术的探索。
1 炭黑尾气组成及成分分析
炭黑尾气是从炭黑烟气中将炭黑分离出去后的气体, 是炭黑生产过程中排出的副产品。尾气除含有炭黑外, 还有少量的可燃性气体组分。由于炭黑尾气中水蒸气和粉尘含量高、热值低、不易燃烧, 直接通过烟囱排入大气中, 既污染环境又浪费资源。其成分主要有一氧化碳、氢、水蒸气、甲烷、乙炔、二氧化碳、氮、硫化氢、二氧化硫、烟尘等, 见表1。炭黑尾气中主要成分一氧化碳、氢、甲烷、乙炔等可燃成分占33.9%, 热值为:2800kJ/m3 (670kcal/m3) 。因此, 炭黑尾气属高温低热值可燃气体。由于炭黑尾气主要可燃成分是C O, 不适宜作为民用燃料, 适宜于工业用。
2 炭黑尾气用于精煤干燥新技术
平顶山煤业集团天宏焦化公司现有一条年产2万t优质炭黑的湿法造粒生产线, 炭黑尾气产生量为2 5 0 0 0 N m 3/h。精煤干燥机规模为年干燥精煤2.1 M t/a, 干燥热源为炭黑尾气、焦炉煤气。炭黑生产设备主袋滤器净化后含C O、氢气、甲烷、乙炔等的炭黑混合尾气, 经风机加压后约2 0%作为炭黑回转干燥机热源的燃料, 8 0%做为燃料送至精煤烘干系统作为精煤干燥机燃烧炉燃料, 加以有效利用。
由于炭黑尾气为高湿度、高温度、高含尘的混合气, 直接作为热源难度大, 需要进行脱尘、除湿后方可利用。其脱尘、除湿工艺是将炭黑工艺袋滤后温度为2 0 0℃左右的炭黑尾气送到尾气预处理工序, 尾气首先进入一号洗涤塔, 在塔中与循环冷却水逆流直接接触, 进行冷却、降温、除湿, 一号塔主要是将尾气温度由2 0 0℃降至9 0℃。一号塔出来的尾气进入二号塔中, 与循环水逆流直接接触, 进行冷却、降温、除湿, 二号塔主要是将尾气温度由9 0℃降至3 0℃, 使冷却、除尘、除湿指标达到工艺要求。二号塔出来的尾气进入旋风分离器, 将尾气夹带的水滴和小尘粒进行分离。旋风分离器出来的预处理后的净化尾气进入非贮气式加压风机, 送到精煤干燥烘干, 剩余部分与焦炉煤气混合后供回炉和其它煤气用户使用。循环水系统是一套7 0 0 m 3/h的冷却水系统, 由风冷和除渣两大部分组成。精煤干燥及尾气用于精煤干燥新技术工艺路线如图1所示。
在直接式尾气冷却工艺中, 炭黑尾气中水蒸气在冷却除尘塔中被冷凝下来, 部分又在循环风冷塔中以蒸发降温的方式蒸发掉。在整个预处理系统过程中, 每小时有3 t左右的水被以废水的方式分离出来。这部分水被集中送到生化处理工序作为生化配水的一部分进行使用。收集的尘粒掺入煤中炼焦, 不产生二次污染。
该新工艺炭黑尾气利用率高, 利用全面;技术工艺具有投资少、占地面积少、设备简单、工艺技术先进, 系统自动化水平高, 车间不需要专人值班管理, 大大降低了工人的劳动强度;同时, 由于产生的废水、尘粒量少, 易于处理, 不产生二次污染。
3 新工艺效益分析
将尾气用于干燥机燃烧炉燃料后, 年回收低热值干态炭黑尾气1.2亿m 3, 年节约回收焦炉煤气量为3800万m 3, 折合标准煤2.5万t/a, 按每立方米焦炉煤气0.4元计, 全年收入为1520万元。同时由于炭黑尾气代替煤气作为燃料, 年减少污染物排放量CO1193t、CO24120t、H2S68.1t、H2865.5t、SO247.5t、烟尘29.92t等, 环境和经济效益显著。
尾气干燥 篇2
在粮食干燥过程中,新鲜热风经过顺流、逆流等过程,用热风中的热量加热粮食, 并将粮食中的水分随热风携带出,形成低温湿热空气。同时,粮食中的谷壳、灰尘和其他一些残渣也随低温湿热空气排放。直接排放的干燥尾气不仅将热量排放到大气中造成热污染,而且里面的谷壳、灰尘和残渣也会污染空气。
我国是一个粮食生产大国,每年粮食储存、加工和干燥过程中热能浪费巨大。因此,若能将这些余热进行回收,可有效地降低化石能源消耗,提高能源利用效率,实现可再生能源的低成本规模化开发利用。图1为典型粮食烘干塔的原理图。
1粮食干燥尾气废热回收中的应用设计
粮食干燥过程中的尾气具有排放量大、杂物大量、温度低等特性,在其尾气回收利用过程中必须考虑以下几方面:
1尾气废热回收过程中的堵塞问题。避免尾气中的杂物造成堵塞,影响设备的正常运行,降低尾气废热的回收利用效率;
2尾气废热回收过程中的腐蚀性问题。因为尾气是湿热空气,里面杂物较多,长时间使用由于杂物发酵等原因容易对废热回收利用设备造成腐蚀损坏;
3效率、安全性问题。粮食干燥行业属于低收益、高能耗行业,但也属于国家战略战备相关,所以在尾气回收利用过程中不仅要高效,减少使用者的投资回收周期,而且更需要在整个尾气回收利用过程中保证粮食干燥的安全性。
针对以上几个问题,在实际应用过程中,利用水气直接接触换热法将尾气中湿热空气的热量交换至水中,过滤掉尾气中大部分的杂物,避免在粮食干燥过程中造成粉尘、碎屑、谷壳等杂物堆大气的污染,同时也避免了由于尾气热能品位低、风量大而导致在间接换热器设计过程中设备大、容易堵塞等缺陷。
通过水气直接换热后将尾气中的热量集中到水中形成30℃左右的中低温热水,并通过水过滤装置去除水中杂物,这样避免了直接对干燥尾气过滤造成的热量损耗,以及由于干燥尾气风量大且分散导致的过滤不干净、费用高等问题。
通过除杂后的中低温热水,有效地避免了在换热过程中的堵塞问题,从而利用高效蒸汽压缩热力学循环系统回收中低温水的中热量,制取60~80℃的热水,再将制取的热水通过热风换热器加热新风,替代部分粮食干燥用燃煤,达到粮食干燥过程中尾气的回收利用。整个尾气废热回收再利用的技术思路见图2。
其中蒸汽压缩热力学循环系统是将低品位、分散的尾气废热资源回收制取中高温热水的重要装置,采用蒸汽压缩热力学循环系统装置可以有效地减少石化能源的消耗。蒸汽压缩热力学循环系统制热的能效比(COP值)计算公式为:
所以,蒸汽压缩热力学循环系统在废热回收利用过程中制热的COP>1。故蒸汽压缩热力学循环系统一方面其从废热过程中吸取热量,减少废热产生的热污染,另一方面高效制取的高品位高温热源可供工业、民用等,减少了企业、城市等对石化能源或电力资源的依赖。在能源缺乏的今天,蒸汽压缩热力学循环系统技术充分体现了清洁、环保能源技术在废热回收过程中的经济、环保优势,对国家经济的可持续发展具有重要意义。
2案例经济环保效益分析
案例概况:山东省滨州市无棣县某粮库粮食干燥尾气废热回收再利用项目。该粮库的粮食干燥塔每天可以干燥小麦150~200t,每天可以干燥玉米120~150t,对小麦和玉米需要采用75℃左右的热风进行干燥。粮食干燥塔的尾气排放温度为40℃左右,大约40000m3/h。项目大约回收30000m3/h的干燥尾气,利用该系统制取60~70℃左右的热水,然后利用换热器对粮食干燥的进风进行预热,从而实现粮食干燥尾气废热的回收在利用。
实际运行过程,经检测可生产600t/d的热水(每天运行20h),温度由54.4℃提升到59.3℃,温升为4.9℃,产生热量12348MJ/d,其中蒸汽压缩热力学循环系统的COP=5.207左右。若水的比热c=4.2k J/(kg•K);1kg煤热量=5000kcal; 锅炉效率=55%。将采用废热回收技术与传统锅炉加热相对比进行核算,则有上述废热回收技术产生的热量相当于每天需煤量L1为:
而在实际运行过程中在加装粮食干燥尾气废热回收再利用装置前每天需要消耗5.9t煤左右,加装后每天需4.8t左右,每天可以节煤1.1t左右,节煤率为18.6%。实际节煤量与计算的差别主要来源于现场用于粮食干燥的煤热值和锅炉效率都略低于计算值。
每年山东粮食干燥周期累计大约4个月,共计约120d。如果每年粮食干燥按照120d,每天节煤量按计算值计算,上述的案例企业每年可以为企业节省煤128.28t。如果煤价按照目前大约450元/t计算,则每年在粮食干燥周期内可以为企业节省大约5.8万元的煤炭成本。
同时,5000kcal的煤含碳量大约60%,1t煤焚烧后大约产生400kg的煤渣,采用尾气回收再利用后,可以减少大约51t煤渣的产生,也减少了煤渣对环境的污染。
按照含碳量来计算,企业每年可减少CO2排放约282t左右,减少NOx排放947kg左右,减少烟尘排放335kg左右,减少SO2排放1008kg左右,有利于改善该粮食干燥企业周边的大气环境,具有很好的环保和社会效益。
以2011年的统计数据计算,我国粮食干燥需消耗标煤约170万t,同时排放CO2约624万t、NOX约6.375万t,SO2约12.75万t。使用本项目的粮食干燥尾气回收在利用技术后,按照节省能耗18%计算,年可以节省标准煤约30.6万t,减少CO2、NOX、SO2等合计115.7万t,节能减排效益明显。
3结论
尾气干燥 篇3
一、问题分析及方案设计
1、问题分析
(1) 由于生产扩能后, 干燥塔带出的粉尘量加大, 导致粉尘快速堆积和沉降, 从而使得沉降室内的空间快速减少而失去对粉尘的沉降作用, 使得大量含有粉尘的气体排出, 从而导致产品的大量流失和对环境的污染。
(2) 在原设计中, 进洗涤池的气体管道中设置的喷嘴数量不足, 导致进行工艺水循环的喷淋洗涤时, 由于喷淋密度小而尾气的含尘量大, 使得尾气沉降后在排空之前的洗涤不够充分, 部分粉尘没有经过洗涤溶解即被排出。另一方面, 因自然沉降后的除沫不充分, 致使排放尾气中的雾沫有严重的夹带。
2、方案设计
当前粉状磷酸一铵粉尘回收的技术方法, 主要有干法和湿法这两个类型, 本方案采用干法与湿法相结合应用的方法, 对粉状磷酸一铵生产中的粉尘进行了回收, 技术改造方案主要是在喷雾干燥塔的尾气排放管道后方, 增设袋式除尘器, 后进一步增设尾气的洗涤回收塔, 通过适宜数量的螺旋喷嘴对粉尘进行喷淋洗涤, 使得粉尘能够被吸附进入溶液得以回收利用, 使处理后的尾气能够满足国家的排放标准。
(1) 、袋式除尘器的设计
袋式除尘器的处理风量为40000m3/h, 过滤面积为510 m2, 过滤风速为0.8-1.0m/min, 漏风系数小于3%, 收尘器承受压力小于6000Pa, 压缩空气耗量2Nm3/min;配套风机功率为50kw。袋式除尘器配有PLC控制器, 能自动控制整套除尘系统稳定运行。
(2) 洗涤回收塔的选型
洗涤回收塔内的空气流速按照2.8m/s设计, 塔内径和高度分别为2.5m和8.5m, 气液混合物从塔底切向进入。洗涤塔和排气筒的壁厚分别为18mm和12mm, 均采用环氧玻璃钢作为材料。塔底可设计为倾斜度为5°的评标, 整个塔座落在混凝土的楼板上。
(3) 洗涤泵的选型设计
根据实际生产情况, 洗涤的喷淋密度可选择为9m3/m2h, 排气筒气速为17m/s, 排气筒高度为15m, 可结合洗涤塔内径与排气筒气速计算得出洗涤液平均每小时的需要量为44.16m3/h。该设计中采用了3个均匀分布的DN20螺旋喷头进行喷淋洗涤, 其单个螺旋喷头的流速设计为13m/s。采用6根喷射管的喷射搅拌器, 并共用一台泵提供动力, 其喷射管道流速为15m/s, 管内径为20mm。在本次技术改造中所使用的螺旋喷头的内径均为20mm, 从而使喷射管的流速与馆内的流速相接近。
二、具体工艺技术的应用
1、袋式除尘器的应用
袋式除尘器是治理大气污染的高效除尘设备, 在国内化工、冶金、矿山、机械、水泥等行业已得到广泛应用。袋式除尘器与其他种类的除尘器相比, 其最大优点是在实际应用中除尘效率高, 而其粉尘排放浓度可达到10mg/m3以下。
2、洗涤除尘工艺的应用
在采用该方案进行磷酸一铵粉尘的洗涤处理的开始阶段, 对粉尘的清除与吸附的效果良好。但是在考虑到磷酸一铵料浆在进入干燥塔干燥的过程中, 往往有一定量的氨气会逸散并由尾气排出。因此可由水洗涤改用为含有5%~10%浓度的稀磷酸洗涤。其中, 进入洗涤塔的尾气管的安装应按照切线进行, 3个喷淋头应均匀分布在洗涤塔的上方, 喷射搅拌器则应当安装在塔底部的中央处。
3、回收利用工艺的应用
干燥塔尾气回收利用工艺的具体流程见下图1所示。为使洗涤除尘达到更佳的效果, 尾气的温度和洗涤过程中的液体温度均应保持在40℃左右, 使磷酸一铵的粉尘能更容易溶解于洗涤液之中, 其尾气管也应当从切线方向进入洗涤塔内。当磷酸一铵粉尘在溶液中的质量分数打35%左右时, 即可将溶液排入磷酸地槽内, 然后再进入中和槽中对粉尘进行再回收利用。
喷射搅拌器放置于洗涤塔下方处的溶液内, 通过泵产生的动能使洗涤液循环进入喷射搅拌器内, 并使溶液经过搅拌器以切线方向流出, 带动整个洗涤塔内部溶液的循环与流动, 从而减少了不溶解杂质或未溶解粉尘的沉降, 使设备的清理和维护时间得到了缩短, 保证了设备的长期正常运行。同时, 喷射搅拌装置的良好运作, 能提高磷酸一铵粉尘在洗涤液中的溶解度, 有效避免了因降温或溶液浓度提高而出现的结晶现象, 减少了洗涤液的用量和对电能的损耗。
三、技术改造后的运行效果分析
1、尾气检测效果
通过技术改造后对尾气排放的监测表明, 尾气中平均粉尘质量浓度降至25mg/m3以下, 已低于国家大气污染排放限值, (ρ (尘) ≤30mg/m3) , 其除尘综合效率为98.6%, 取得了显著的技术改造效果。
参考文献
[1]戴临云, 廖吉星.传统法磷酸一铵装置收尘装置的改造[J].贵州化工, 2009 (3) .
[2]方兴建, 张卫红.磷酸一铵生产装置的技能改造[J].磷肥与复肥, 2007 (2) .
尾气干燥 篇4
制丝气流干燥机作为一种新的叶丝干燥设备,目前在卷烟厂中得到了广泛的应用。该设备的排潮尾气中蕴含大量热能,通过使用TM-902C型数字温度计对尾气排放温度进行了现场实测,尾气温度值在120-125℃之间,平均在123℃以上,这些高温气体直接对空排放,不仅使大量热能白白浪费,也对环境造成了一定的热污染;由于排潮尾气中含有一定的烟尘等灰分,未经处理的尾气长期直接排放,会导致排潮管道堵塞,实际排潮风量低于工艺要求的风量,排潮效果差,对制丝车间室内空气质量造成不利影响;排潮尾气中含有的异味成分主要有苯甲醇、苯乙醇、苯乙醛20余种气相物质和粒相物质,这些物质的直接排放对周边空气造成了一定程度的污染。
2 现状分析
制丝线气流干燥正常工作过程中,会产生大量含异味成分的高温高湿尾气,一般情况下排潮方式为经过简单处理直接排放,一定程度上造成环境污染以及能源损耗。结合烟草中各化学成分的物理化学特性及分子稳定性,以及进行数据的对比分析,气流干燥尾气中包含了气相物质和粒相物质,主要含有异味成分如苯甲醇、苯乙醇、2-乙酰基吡咯、香叶基丙酮、苯乙醛、苯乙酮、苯甲醛、吲哚、芳樟醇、异佛尔酮等,通过分析,需要解决的关键技术问题如下:异味净化装置必须有足够高的除尘能力,保证进入换热器气体的洁净度;异味净化装置必须有足够高的水溶性异味成分去除能力,保证总体异味处理效果;换热装置必须有足够高的换热效率,保证总热能回收效率以及不溶性异味成分的处理效果;如何找准余热应用对象,将回收的余热加以有效综合利用,真正达到节约能源、降低生产成本的效果。
3 改进措施
采用节流式气液交换器的高温高湿尾气处理系统,其基本形式下图所示,包括节流式气液交换器、高效换热器以及冷凝水分离器。
尾气进入节流式交换器,与水进行强烈的热质交换,灰分以及水溶性异味成分被水捕集,尾气得到初步净化。
在系统达到平衡后,尾气与水进行的是等焓交换,尾气的温度下降,总热量保持不变,一部分显热转化为蒸汽潜热蓄集在尾气中。
净化后的尾气进入高效换热器,走管程,与水换热。尾气中的水蒸气在管内凝结,形成液膜或小液珠,均匀分布在波纹管内壁上。换热后,尾气温度可降至35℃左右,未被除去的不溶性异味成分往往分子量较大,沸点较高,在波纹管内凝结,被液膜或小液珠吸附。所以,尾气中的可溶与难容性异味成分,分别在节流交换器与高效换热器中被除去。同时,换热器中的尾气洁净度高,灰分含量极小,换热器污垢热阻小,维护保养简单,系统稳定性高。
在高效换热器中,水走壳程,与尾气换热后温度升至60-80℃,可满足多种场合的用热需要。
高效换热器末端设置有冷凝水分离器,实现尾气脱水。尾气在与冷凝水分离后外排,冷凝水与节流交换器排水混合后外排。
4 结论
(1)气流干燥排潮尾气处理及热能回收系统安装后,有效降低了排潮尾气附近的臭气浓度与粉尘浓度,设备外观更加合理、美观。同时,异味处理效果良好,排潮尾气的异味基本消失。
(2)节约了天然气消耗。系统运行2个小时,可使存水量为30T的循环水箱由40℃升温至60℃,水温以及热水量足够全厂职工洗澡使用,不需要使用天然气对洗澡用水加热,项目实施后,回收的热能可节约洗澡用水,日节约天然气约49m3,每天工作4小时,年工作日按300天计算,则每年可节约天然气量为58800 m3,天然气结算价格按3.11元/m3,则年节约天然气费用18.29万元。
参考文献
[1]李海萍.机械设计基础[M].北京:机械工业出版社,2005.