余热余压回收技术在化工企业的应用

梁启程

（江苏三吉利化工股份有限公司，江苏连云港 222000）

能源是经济发展的原动力，是现代文明的物质基础。随着世界人口的不断增长和工业的持续发展，能源将越来越短缺。工业节能已经为人类社会持续发展的重要前提之一，受到国家、政府和各用能企业的高度重视[1]。化学工业是用能大户，由于化工生产具有一定的工艺特殊性，能源有效利用率一般都很低，普遍存在有大量的、品味高低不同的余热余压未被有效利用，既是严重的能源浪费又造成环境热污染。提高化工行业余热余压回收利用对提高能源利用效率，保证国民经济持续、快速、健康发展尤其重要。

1 余热余压的内涵

1.1 余热余压概念

余热余压是指企业生产过程中释放出来多余的副产热能、压差能，这些能量在一定的经济技术条件下可以回收利用。余热余压回收利用主要来自高温气体、液体、固体的热能和化学反应产生的热能。余热属于二次能源，它是一次能源和可燃物料转换过程后的产物，是燃料燃烧过程中所发出的热量在完成某一工艺过程后所剩下的热量。

1.2 化工企业余热余压分类

一般分成下列几大类：高温烟气余热、高温炉渣余热、高温产品余热（包括中间产品）、冷却介质（如循环水、导热油、冷冻液媒介等）余热、可燃废气余热、化学反应放热及残炭的余热、蒸汽疏水余热余压等。

2 化工企业余热余压的现状

2.1 化工企业余热余压特性

由于化工行业涉及领域广、范围宽、生产工艺复杂，且具有一定的特殊性，所产生的余热余压往往有以下特点：

（1）余热负荷或余压压力不稳定，有的呈规律变化，有的呈无规律变化。

（2）高温烟气中组分复杂，通常含有二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、烟尘、水等，易腐蚀、磨损和堵塞，回收难度大。

（3）热源有腐蚀性：化工生产过程中的高温物料载热量大，通常带有腐蚀性，给回收利用造成较大不便。

（4）余热余压品味差次不齐：受化工生产工艺影响，余热余压温度、压力等能量（内能或势能等）差异较大，回收利用设备技术针对性强，往往需要量身定做，进行专项设计制作和安装。

（5）工艺关联度较高：余热利用与生产工艺有相互影响和制约现象，必须认真研究统筹解决，避免在余热余压回收利用过程中对生产主导工艺造成影响。

2.2 化工企业余热余压利用现状分析

据不完全统计，化工行业余热余压回收利用率不足25%，这类热源存在于气态及液态载热体中。液态主要是冷凝水、冷却水、可燃性废液及高低温物料等；气态主要是高温烟气、疏水乏汽、气相物料等。回收和利用这部分能量既有助于解决能源问题，又能减少能源生产过程中的环境污染。

自二十世纪六七十年代以来，世界各国余热利用技术发展很快。目前，我国的余热利用技术也得到了长足进步，但是与世界先进水平还有一定的差距，有一部分余热尚未被充分利用，有一部分余热在利用中还存在不少问题。

分析原因主要在于：利用余热余压的装置一次性投资过高、运维成本较高且投资回收周期较长；余热余压利用技术和方式方法不成熟，存在技术壁垒，尚待攻克；回收设备运维不到位或故障率高以至于长期闲置不能正常运行等状况；因化工生产的工艺、设备及原料、环境条件的不同，所产生的余热余压性状差异较大，给余热余压利用带来困难，很多企业限于投资和技术等难题未能得到实施；部分企业主管节能意识不强，或对余热余压资源认识不足，漠视其价值，忽视了回收利用的意义，积极性主动性不强；余热余压回收设备通常投资较大，回收周期通常达一至两年、或更长，且相对于主体工艺设备为非刚性投入，也存在有企业因资金压力而未能及时上马。

近几年，尤其是 “十三五”期间，国家大力推行节能环保、提高能源利用效率和改善生态环境质量、落实节约资源和保护环境基本国策，以提高能源利用效率和改善生态环境质量为目标，加大对节能减排工作的指导力度，包括制定节能减排约束性考核指标、加快节能减排技术的推广普及、给予补助资金支持等，在一定程度上促进了企业重视余热余压的回收利用，企业主体的积极性和主动性得到提高；对能源资源的有效利用技术的逐步提升使得能源有效利用率有了逐步的提高，企业对余热余压进行分散性的回收利用逐步落实，取得了一定的成效；企业逐步重视能源管理，规模以上化工企业建立能源管理体系并有效运行，相关能源管理的法律法规、标准、规范等得到有效执行，能源管理人员素质有了一定的提高，有利于能源的使用管理；政策的利好催生了众多节能环保专业企业和研究机构，持续开展深入的研究工作，包括对余热余压资源理论回收量的研究、回收利用方式、效果和节能潜力的分析等，对指导、解决、攻克化工行业余热余压回收利用的技术壁垒发挥了积极作用；合同能源管理模式得到了一定程度的推广应用，高效节能、先进环保、资源循环利用的关键技术装备、产品和服务逐步深入化工企业，并且收到了一定的成效。

3 化工企业余热余压回收利用途径

化工企业余热余压量大、面广，利用技术、设备方式多样化，回收利用必须有一定的适用基础条件。根据不同企业余热余压种类、温度、热能，结合实际生产条件、工艺流程内外热能需求，制定适合自身的节能综合解决方案，因地制宜，不可一概而论，千篇一律，机械的加以回收利用。通常有：通过安装高效烟气除尘和余热回收一体化装置回收利用；余热蒸汽双螺杆膨胀机发电；利用高温冷凝水热量的通过溴化锂机组制冷；利用余压势能和热能驱动机械发电；余热暖民；高温物料与低温物料换热；多效精馏，通过工艺改造回收精馏塔顶气相热焓等实现能源阶梯级利用；MVR 高效节能压缩蒸发，替代传统蒸发器；二次蒸汽的再压缩利用；热泵精馏等技术；采用换热器的余热回收用于物料干燥。

4 江苏三吉利化工股份有限公司余热余压回收利用案例

江苏三吉利化工股份有限公司重视能源使用和管理，注重管理节能和技术节能并举，不断挖掘节能机会及时实施机会改造、加大资金投入和改造力度，取得了较好的经济效益和社会效益。近几年完成了数十项节能改造项目，本文就苯酚精馏余热利用节能技术改造项目和蒸汽闪蒸罐回收疏水余热回收利用改造项目进行简要介绍。

4.1 苯酚精馏余热利用节能技术改造项目

该项目属于节能改造项目，利用脱苯酚塔顶高温苯酚蒸汽潜热加热脱水塔再沸器内物料进行脱水，依附的主题项目20 000t/a 苯二酚生产线苯酚精馏工序，于2015年7月开工建设，2015年12月试运行，项目运行稳定，节能效果显著。

该项目建设内容为：投资约1 510万元，购置并安装改造脱水塔、脱水塔再沸器、物料泵、真空泵等设备，对苯酚精馏过程进行节能技术改造：改造前采用1台脱水塔、1台苯酚精馏塔，分别利用导热油向脱水塔、苯酚精馏塔供热，进行原料液脱水、脱苯酚精馏操作；改造后采用两塔串联操作，使用苯酚精馏塔塔顶输出的130℃、气相苯酚加热脱水塔再沸器，实现脱水操作，省去原脱水塔再沸器的导热油加热，并节省了苯酚蒸汽冷凝、冷却过程所需循环水消耗的电能。

该项目的实施，节能量如下：苯酚精馏塔平均采出苯酚30t/h，气相温度130～135℃，用于脱水塔再沸器加热，实际脱出酚水（含苯酚6%）平均不小于8t/h，即节约蒸汽约6t/h，蒸汽折标系数0.128 6 吨标煤/吨（GB/T2589），年运行7 000h，可节约标煤6×0.128 6×7 000=5 401.2 吨标准煤。以蒸汽成本计算，年节约蒸汽（以200 元/t 计）费用：6×7 000×200=8 400 000元。该项目无需增加其他能动，原苯酚精馏塔顶冷凝器消耗循环水的电耗未计入。项目回收周期为1 510万元/840万元×12月=21.6月，回收周期较短，经济效益显著。

4.2 蒸汽闪蒸罐回收疏水余热改造项目

该项目建设内容为：投资约120万元，购置闪蒸罐2台、疏水器2台、物料换热器2台及蒸汽流量计、压力表及相关管阀件等。公司生产过程中产生流量20～25t/h、压力0.4～0.45MPa、温度约144℃高温疏水，改造前输送到热水罐中部分热水到焚烧炉自用，剩余部分热水泵送到循环水池作为补水，所产生二次乏汽通过放空管放空，存在较大能量浪费，又产生环境热污染；改造后通过两台蒸汽闪蒸罐将高温疏水进行闪蒸，获得压力0.25～0.3MPa 蒸汽，经过流量计计量去换热器加热低温物料，闪蒸罐底部疏水回热水罐。该项目的实施，不增加额外能耗，平均回收蒸汽0.8t/h，按200元/t，年运行7 000h，每年产生经济效益0.8×200×7 000=1 120 000元，投资回收周期约1a。目前该改造项目运行稳定，节能效果显著。

5 结论

节能减排是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是一项极为紧迫的任务。回收余热余压降低能耗对实现节能减排、环保发展战略具有重要的现实意义。能效水平的不断提升是余热余压回收利用的基本立足点，能效被认为是除煤炭、石油、天然气、可再生能源之外的第五大能源。

化工企业余热余压回收利用必须结合生产实际，因地制宜，尽可能利用现有设备和环境，科学合理地设计制作和安装，逐步提升能源的有效利用率，实现阶梯级用能，随着新技术、新工艺和新装备的开发、研究和推广，余热余压利用必将有着广阔的利用前景。