一、技術名稱：炭黑生產過程余熱利用和尾氣發電（供熱）技術
二、技術所屬領域及適用范圍：化工行業炭黑生產
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
炭黑生成反應后的煙氣溫度約1050℃，而炭黑收集濾袋的可承受溫度約為280℃，煙氣余熱利用的空間較大。原有炭黑生產過程采用650℃空氣預熱器，回收750℃-530℃區間煙氣余熱以加熱助燃空氣，而1050℃-750℃和530℃-350℃溫度區間則采用噴水降溫，不僅余熱未得到充分利用，而且浪費了大量寶貴的水資源，同時加大了后部設備負荷和酸霧腐蝕，降低了炭黑尾氣熱值，不利于其綜合利用。目前該技術可實現節能量53萬tce/a，CO2減排約140萬t/a。
四、技術內容
1.技術原理
采用850℃空氣預熱器回收高溫煙氣余熱，回收煙氣溫度區間為950℃-630℃。因空氣預熱器煙氣出口溫度較高，同時配套余熱鍋爐回收中溫煙氣余熱，回收煙氣溫度區間為600℃-350℃，可使有效余熱利用率從33.8％提高到87.6％。提高助燃空氣溫度可減少燃料消耗，提高裝置產能，增設余熱鍋爐所產蒸汽可滿足炭黑裝置用汽需求，減少燃煤消耗。
2.關鍵技術
炭黑煙氣的特點是，生成反應終止后的煙氣溫度仍高達1000℃，煙氣中含有H2、CO等可燃氣體，煙氣中的炭黑含量約為100 g/m3-150g/m3，因此，余熱回收設備要安全可靠運行，必須解決冷熱介質間溫差大造成的熱應力問題，防止煙氣泄漏燃燒的密封問題，以及炭黑易附壁沉積造成堵管等問題。
850℃空氣預熱器的關鍵技術是：新型熱膨脹應力補償和密封結構、阻燃氣體隔斷空氣泄漏以及換熱管單管填料密封等創新技術。
在線余熱鍋爐的關鍵技術是：新型弧形薄管板結構；管口防沖刷結構；脈沖防堵系統；液位穩定檢測系統等創新技術。
3.工藝流程
炭黑反應系統→空氣預熱器→在線余熱鍋爐→炭黑收集系統→造粒和包裝系統。經空氣預熱器與高溫煙氣換熱、溫度達到850℃的助燃空氣，進入炭黑反應系統與燃料完全燃燒，提供原料油裂解生成炭黑的高溫（1700℃-1900℃）氣體；余熱鍋爐進一步回收熱能產生蒸汽（回用于炭黑生產裝置）；之后，通常采用原料油預熱器在回收低溫熱能的同時，滿足后部收集濾袋的使用溫度要求。
五、主要技術指標
850℃空氣預熱器：煙氣入口溫度950℃，空氣預熱溫度850℃，空氣壓力80kPa。余熱鍋爐：設計壓力1.75MPa，煙氣入口溫度600℃，煙氣出口溫度350℃。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
該技術獲3項實用新型專利。余熱利用設備已形成系列產品，可滿足1.5-4萬t規模的炭黑裝置，已在業內推廣16套（其中在建6套）。
七、典型應用案例
典型用戶：中橡集團炭黑工業研究設計院、山西焦化集團有限公司、山西遠征化工有限公司、山西宏特煤化工有限公司、云南曲靖眾一煤化公司、上海立事化工公司、河北龍星化工集團有限責任公司、河北大光明實業集團有限公司、茂名永業（集團）股份有限公司等。
典型案例1：中橡集團炭黑工業研究設計院生產基地
建設規模：3000kW炭黑尾氣發電裝置。主要改造內容：炭黑尾氣集輸系統，炭黑尾氣專用鍋爐。節能技改投資額1500萬元，建設期1年。年節能8400tce，取得節能經濟效益675萬元，投資回收期2.5年。
典型案例2：河北龍星化工集團有限責任公司炭黑廠:
建設規模：6000kW炭黑尾氣發電裝置。主要改造內容：炭黑尾氣集輸系統，炭黑尾氣專用鍋爐。節能技改投資額2900萬元，建設期1年。年節能16800tce，節能經濟效益1485萬元/年，投資回收期2.5年。
八、推廣前景及節能減排潛力
預計未來5年，該技術在行業內的推廣潛力可達到80%，預計投資總額10億元，年節能能力85萬tce/a，二氧化碳減排能力224萬tCO2/a。
|
