蓄热式热氧化技术在煤制气低温甲醇洗尾气治理中的应运研究

李小娟 徐艳丽

摘要：工业生产活动有效促进经济发展，同时也是人们生产和生活中不可缺少的部分，随着工业生产活动的增加，治理工业有机废气逐渐受到关注，本文研究蓄热式热氧化技术的流程和特点，讨论在煤制气低温甲醇洗尾气治理中如何正确应用蓄热式热氧化技术，涉及到参数分析和工艺选择的内容。以期实现控制大气污染的目标，有效降低大气污染物对环境产生的危害。

关键词：蓄热式热氧化;参数分析;蓄热体

引言：当前自然环境受到严重污染，而人类的生产和生活是破坏生态环境的主要构成。工业化生产活动在服务于人类的同时，也会产生大量的废气物和残留物，直接排放到大气中会增加空气有害物质的含量。在生产溶剂和使用溶剂的过程中会产生挥发性有机物，这其中就包括了煤制气低温甲醇洗尾气，为有效治理煤制气低温甲醇洗尾气可采用蓄热式热氧化技术。

一、蓄热式热氧化技术的流程和特点

（一）蓄热式热氧化技术的流程

蓄热式热力氧化技术在工作的过程中，会对有机废气进行加热，一直到废气的温度超过800摄氏度，之后有机废气就会发生分解，产生二氧化碳和水，这两种物质无毒无害，不会对生态环境造成不利影响。高温烟气在经过氧化之后，会被排入到陶瓷蓄热的结构中，该结构的特点是有很好的蓄热性，在此条件下，颅腔就能一直保持着非常高的温度，不仅能节省废气升温需要消耗的能量，还能节省结构预热需要消耗的能量[1]。该工艺流程包括蓄热室被冷却、废气被预热、净化器加热另一个蓄热室、吹扫第三个蓄热室。在这样的工艺流程中，循环有较强的功能性，废气始终都会进入到已经排出净化气的蓄热室，而在上一循环中进入废气的蓄热室则正在被净化气吹扫。与此同时，其中存在的残留废气、未经反应的废气则会被送入到反应室中，在反应室中发生氧化。废气在经过氧化之后，能够与净化气一同流出蓄热室。

（二）蓄热式热氧化技术的工艺特点

与其他的废气治理技术相比，蓄热式热氧化技术有明显的优势。其中蓄热体的材质一般是铝质、刚玉莫来石、致密莫来石。蓄热体的特性是热膨胀性低、比热容大且压降比较小。在反应的过程中，蓄热体会与载热流体快速进行能量交换，并且将热量储存起来。首先该技术的运行成本不高，如果有机废气的浓度超过了2g/m3，就不需要在蓄热式热氧化技术装置中添加辅助燃料，在装置本身的作用下，就能实现自热氧化平衡状态，由于不需要添加辅助燃料，所以能节省一定的运行成本。其次该技术装置有很高的净化率，以三室的蓄热式热氧化装置为例，废气净化率能够达到97%以上，并且不会产生二次污染。再次，操作装置的过程比较简单，具有很高的自动化水平，不需要派人固定值守，只需定期巡视即可，装置在运行时稳定可靠，设备安装了阻火阀和卸爆门，这大大提高了装置的安全性水平。最后蓄热式热氧化技术设备的使用寿命比较长，这是因为装置中有蓄热陶瓷。

二、在煤制气低温甲醇洗尾气治理中应用蓄热式热氧化技术

（一）尾气治理的参数分析

如表1所示，为煤制气低温甲醇洗尾气的三种成分及含量。煤制气低温甲醇洗尾气的产品废气含有二氧化碳，排量为2x156 000 m3/h，排出的气体温度在25摄氏度左右。在治理的过程中，计算尾气中非甲烷总烃的质量浓度和热值，计算结果分别是10.56g/m3和0.91 MJ/m3。LEL表示可燃物的爆炸下限，当体积分数达到3.7%时，在可燃物LEL所占比例是39.8%。最终得出的结论是可以使用蓄热式热氧化技术处理尾气。在进行处理时，要保证进入蓄热式热氧化装置的可燃物浓度LEL占比不超过26%，在此基础上还要能够实现对非甲烷总烃的有效处理。为了实现这一目标，经过大量的计算，得到的结果现实要为装置补充稀释风，补充量应大于322 000 m3/h。为了实现节约能耗以及减少排污的目标，选择了煤制气生化池废气，作为稀释风，该部分废气的非甲烷总烃质量浓度约250 mg/m3。在处理的过程中，控制进风量为156 000 m3/h，此时只需要向其中补充少量的新鲜空气即可。对尾气进行稀释，最终的总风量大约是640 000 m3/h，经处理后可燃物浓度LEL所占比例为23 %。把稀释后的尾气平均分成了6路，每一路尾气进入到对应并联的蓄热式热氧化装置，设计的炉内氧化温度是900摄氏度，该装置的热回收效率大于98%。

（二）选择合适的尾气治理工艺

在本次治理尾气的工作中，蓄热式热氧化炉为3室塔式。在1号蓄热室中，尾气的温度会升高至750摄氏度，然后进入到燃烧室，期间，尾气中含有的有机物就会被分解，形成二氧化碳和水。在经过燃烧之后，净烟气的温度会达到900摄氏度。将一部分烟气抽离到余热锅，这一处理工艺的目的是回收余热，期间会有蒸汽产生，这部分蒸汽会被输送到蒸汽管网中。剩余的高温烟气则会从燃烧室中排出，进入到2号蓄热室中，在此之前，2号和3号蓄热体已经完成了热量的释放过程[2]。此时2号蓄热室内装设的蓄热体会吸收热量，并将热量吸收起来，这些热量会被用于下次循环加热的过程。在这个循环中，3号蓄热室所起到的作用是吹扫。在吹扫完成后，进气与出气阀门会发生切换，其中进气的是2号蓄热室，出气的是3号蓄热室，此时由1号蓄热室完成吹扫。在下一个循环过程中，3号蓄热室完成的是进气的过程，1号蓄热室完成的是进气的过程，而2号蓄热室则负责吹扫，之后的循环就按照这样的规律进行下去。高温烟气在燃烧后余热被回收，经由蓄热体完成放热的过程，最终从烟囱排放出去。

结束语：相比于传统的焚烧处理技术，蓄热式热氧化技术的工艺特点是操作简单、运行可靠性高、运行费用低、清洁度高。在国外该技术的应用已经十分成熟，而在国内该技术的应用还处于起步阶段。在煤制气低温甲醇洗尾气治理中应用蓄热式热氧化技术应做好尾气治理的参数分析工作，并注意选擇合适的尾气治理工艺。

作者简介：李小娟（女，1985），甘肃平凉市，大专，助理工程师，伊犁新天煤化工有限责任公司，研究方向或专业：化工类。

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