关于无机化工生产中余热利用探讨

2022-10-29

无机化工生产中产生的余热指的是一次能源同可燃物发生系列化学反应产生的热量完成某一工艺后所剩余的热量。从能源的类别划分, 可将余热划分为二次能源。余热是一种热源, 在热源应用实践中我们可以发现其具有以下特点:第一, 热源的热负荷极其不稳定, 简单地讲就是余热所提供的热量在不同的生产工艺和反应条件下会产生较大的波动, 热量波动幅度一般根据生产工艺而定;第二, 余热具有一定的腐蚀性。无机化工生产过程中产生的余热中通常含有腐蚀性强的气体, 比如二氧化硫, 这些气体飘散在空气中, 往往会对生产设备及余热回收设备造成不同程度的腐蚀;第三, 无机化工生产中所产生余热回收往往难度较大, 对回收技术要求高, 并且对空间条件要求严格。虽然无机化工生产中的余热回收利用工作难度大, 但从发展的角度分析, 在社会资源日益短缺的今天, 在构建节约型社会的大前提下, 多数的无机化工生产企业还是致力研究余热利用问题。主要原因是余热利用所产生的经济效益、环境效益和社会效益是巨大的。

1 无机化工生产过程中余热量计算问题

对无机化工生产过程中产生的余热进行计算的主要目的是更好地掌握余热的多少, 是否具有回收利用价值。一般而言, 无机化工生产中余热的计算是根据实际生产条件和具体的化学反应过程为依据而实施的。下文笔者就工业硫酸生产为例介绍无机化工生产中余热量计算问题。硫酸生产化学反应过程如下:

合并式 (1) 、式 (2) 、式 (3) 、式 (4) 得出

其中式 (1) 化学反应的ΔH=70.9千卡/克分子;式 (2) 化学反应ΔH=23.5千卡/克分子;式 (3) 化学反应的ΔH=32.8千卡/克分子;式 (4) 化学反应的ΔH=0.8千卡/克分子;整个化学反应的ΔH=128千卡/克分子。根据式 (5) , 以每生产1吨H2SO4为例, 整个生产过程中化学反应产生的余热为1.3×106千卡/克分子;再加上生产过程中各种设备消耗的电能, 按照每生产1吨H2SO4消耗70度电量来算, 整个生产过程中产生的和消耗的热量为6×104千卡;这些生产过程中产生的热量通常都是直接排放到空气中。通过上述计算我们可以得知, 在无机化工生产过程中产生的余热量是巨大的。如果能将这些余热加以回收, 将余热用来发电, 为生产设备提供电能, 将会缩减无机化工企业的生产成本投入, 产生良好的经济效益。

2 工业硫酸生产过程中的余热利用

(1) 工业硫酸生产中余热利用所采用的技术随着无机化工生产领域对生产过程中产生余热利用问题重视程度的提高, 就现行无机化工企业在生产工业硫酸中余热利用的所采用的技术手段主要有:对工业硫酸生产过程中高中位热能的回收利用;在硫酸生产过程中通常会产生大量的高温热量, 一些无机化工生产企业在硫铁矿制酸或硫磺制酸时采用设置废热锅炉的方式回收硫酸生产过程中化学反应和原燃料燃烧所产生的余热。利用二氧化硫转化时所产生的热量对转化器内的二氧化硫做预热处理, 使二氧化硫达到合适的反应温度。减少了通过其他燃烧原材料或利用电能加热对二氧化硫预热的能量损耗;通过在硫酸生产工艺中加设过热器、省煤器等设备对中温余热进行回收, 将中压饱和蒸汽转化为过热蒸汽或锅炉给水;采用蒸汽透平替代电动空气鼓风机或背压汽送蒸汽管网, 能够有效提高能量的利用率, 减少能量转化过程中的能耗。就我国无机化工生产领域在低温位热量回收利用情况来看, 基于技术因素目前对余热利用的情况不是很理想。需要我们进一步对低温位热量回收利用技术的研究和探讨分析。

(2) 工业硫酸生产余热利用实践工业硫酸生产中余热利用主要是将焚硫炉出口的高温烟气进行回收, 将高温烟气经锅炉后产生蒸汽, 用蒸汽发电和供热, 满足无机化工生产中电能及热能的需要。以某无机化工企业工业硫酸生产利用余热发电为例。高温余热回收利用的具体工艺为:工业硫酸生产过程中反应产生的高温余热经设置的硫酸废热锅炉后产生中温中压蒸汽。将蒸汽输送到汽轮发电站为发电机提供动力能源;将高温蒸汽经减温减压设备后转换为低压蒸汽, 用于化工其他生产需要。就无机化工生产企业而言, 其它生产工艺环节对蒸汽的需求量不是很大, 基本上都是将蒸汽用来发电。我们可以得知无机化工生产企业用电量比较大, 通过使用蒸汽发电可以有效降低用电方面的支出。从生态角度分析, 将高温蒸汽回收利用可有效避免高温蒸汽挥发到空气中尤其是含有有毒成分的气体对环境造成污染破坏。

3 结语

总之, 无机化工生产领域应重视余热利用问题, 加强对余热利用技术的研究和探讨, 对现有的生产设备进行改造和技术创新, 充分地利用余热, 力争做节能减排的现代新型企业。

摘要：无机化工生产过程中会产生大量的余热, 在社会能源日益紧缺的今天, 如何将这些余热得以有效利用, 降低无机化工企业生产成本投入及能源消耗, 提高实现生产效益最大化是当今化工企业值得研究的重点课题。本文就无机化工生产企业余热利用问题进行了浅显探讨, 并结合硫酸生产实践阐述了余热如何利用的方法, 以期能够对相关无机化工生产企业在余热利用方面提供理论参考。

关键词：无机化工生产,余热,利用