江西黑猫炭黑副产煤气及余热发电技术.doc

江西黑猫炭黑副产煤气及余热发电技术分析
来源：中国节能产业网　时间：2011-7-31 11:46:13

    江西黑猫炭黑股份有限公司是景德镇市焦化工业集团控股的上市公司，自投产之日起，就以高举民族工业旗帜、振兴民族炭黑工业为使命，不断开拓创新，不断滚动发展，企业由小到大、从弱到强。经过16年的发展，年产能从8000吨跃升至47万吨，2009年实现销售收入18.42亿元。2004-2010年连续7年产销量居全国同行业第一。

    黑猫公司能以裂变的发展模式迅猛扩张，其中也得益于各生产过程副产品的综合利用和深加工，致力于发展循环经济，促进了企业可持续发展，有着其它单一炭黑生产企业无法比拟的资源综合利用循环经济优势、规模效益优势。现将黑猫公司炭黑尾气综合利用、节能减排工作实践进行综合阐述。黑猫公司综合利用循环经济关联图见图1。

    一、炭黑生产过程产生的尾气用于炼焦生产和尾气发电
    炭黑生产过程产生的尾气含有12.8%的氢气、17.6%的一氧化碳、0.4%的甲烷和0.04%左右的烷烃、3.6%的二氧化碳（均为干基），其平均热值约为960千卡/标准立方米，是一种有毒的低热值可燃气体。若排往大气，既浪费能源又污染环境，因此对炭黑尾气的回收利用，不仅可减少有害气体排放．同时产生了良好的经济效益，达到经济效益和社会效益同步发展，形成经济发展和环境保护的良性循环。
    黑猫公司生产过程中所产生的尾气，其中约30%作为自身生产过程尾气燃烧炉的燃料，产生1100℃左右的热气流，用于干燥湿法造粒的炭黑，其余约70%的尾气送往焦炉作为炼焦过程所需热源的燃烧气，或送往尾气锅炉燃烧产生蒸汽，用于发电或外供蒸汽。
    黑猫公司江西生产工厂将炭黑尾气送往焦炉作燃料，2007-2009年送往焦炉炭黑尾气量分别为3.287亿NM3、3.452亿NM3、4.052亿NM3，2010年预计达4.414亿NM3，近四年累计约送焦炉尾气量15.185亿NM3，回收利用尾气的价值约2.28亿元，节约标煤，约2.08亿吨。
    黑猫公司现有辽宁朝阳、陕西韩城、内蒙古乌海、河北邯郸等4个生产基地，目前建有六台尾气发电机组，总装机容量50500kW。炭黑生产线的尾气均送往尾气锅炉燃烧用于发电，近4年尾气发电消耗掉约25.62亿NM3的炭黑尾气，发电4.83亿度，折标煤约5.93万吨，不但保证了自身用电，尚有大量的余电向网上外供。
二、炼焦过程的副产品用于炭黑和煤焦油精制生产
    炼焦生产副产品煤焦油可直接作为炭黑生产的原料来生产炭黑，也可将煤焦油深加工（即煤焦油精制），生产出粗酚油、脱酚油、燃料油、工业萘、洗油、沥青、蒽油等化工产品，其中蒽油又是炭黑生产的优质原料油。煤焦油可直接用管线输送到生产线，避免汽车或火车的长途运输，减少运输成本，从而降低生产成本。黑猫公司在江西景德镇和内蒙古乌海分别建有一条年产20万吨/年和30万吨/年的煤焦油精制生产装置。
    同时炼焦生产附产的尾气——焦炉煤气，一可作为精制生产加热源进行煤焦油分馏；二可将焦炉煤气作为炭黑生产燃料替代燃料油、乙烯焦油，用于炭黑燃烧室燃烧，提供炭黑裂解反应所需的高温，通过炭黑生产燃料方式的工艺技术重大改进，大大降低生产成本，吨炭黑燃料成本可下降150元左右，同时可解决焦化厂多余煤气外排造成的环境污染。景德镇焦化工业集团下属的焦化厂在炼焦时产生的焦炉煤气是景德镇市烧瓷工业用气，每到淡季春节时，大量的窑炉停产，使焦炉煤气富余，必须外排。黑猫公司就将多余的焦炉煤气回收用于炭黑的生产，达到污染治理、综合利用、节能减排的目的。黑猫公司的陕西韩城、内蒙古乌海、河北邯郸均采用焦化企业附产的焦炉煤气来生产炭黑。
    三、炭黑生产过程与炼焦生产过程的循环经济
    综上所述，炭黑生产过程与炼焦生产过程的循环经济，一是炭黑生产过程产生的尾气可直接作为炼焦过程所需的加热燃烧气，更合理高效利用尾气热能，提高了经济效益；二是将炭黑尾气用于尾气锅炉燃烧产生蒸汽发电；三是利用焦化企业附产的煤焦油，可直接作为黑猫炭黑和煤焦油精制的生产原料；四是炼焦生产副产尾气（焦炉煤气）可作为炭黑生产过程的燃料油来生产炭黑，同时焦炉煤气可用于煤焦油精制过程的加热源；五是外购煤焦油或炼焦生产副产的煤焦油可直接用于炭黑生产，也可经煤焦油精制加工副产蒽油作为炭黑生产的优质原料油。炭黑生产过程与炼焦生产过程形成产业间的代谢和共生耦合关系，资源综合利用循环经济得到国家产业政策的大力支持。2002-2006年，江西黑猫炭黑公司作为煤焦油深加工产品资源综合利用企业，享受五年免企业所得税，为企业发展壮大注入了强劲的活力。
    炭黑生产与炼焦生产循环经济产生的经济和社会效益，得到地方政府的关注与大力支持。从2002年黑猫公司确定向资源地发展的决策以来，相继于2003年在陕西韩城、2008年在内蒙古乌海、2010年在河北邯郸建立了生产基地，利用当地焦化企业丰富的煤焦油和焦炉煤气来生产炭黑的同时，解决当地周边焦化厂焦炉煤气外排造成的环境污染问题。2007年，黑猫公司共回收焦炉煤气2422.4万NM3；2008年，回收3643.5万NM3；2009年，回收6801.4万NM3；2010年，预计回收10237.8万NM3。四年累计回收焦炉煤气23105.1万NM3，折合标煤1.32亿吨，其综合利用、污染治理、节能减排、经济和社会效益显著，循环经济优势为当地节能减排做出重要贡献。
    四、炭黑尾气余热回收利用
    反应炉中的炭黑烟气经喷水急冷，终止炭黑反应后的炭黑尾气温度尚有1000℃左右，烟气中的大量显热可以回收利用返回到炭黑生产过程中，以降低炭黑能耗，提高炭黑收率。
    1.利用在线空气预热器，来预热入炉空气，由于空气预热温度提高可提高燃料的燃烧效率，从而节约燃料，降低消耗。
    近年来，该公司采用850C级空气预热器，取代原650℃级空气预热器效益明显。①空气入炉温度提高，每小时节约燃料油约30kg；②高温空气预热器。进口烟气温度的提高，相应减少了急冷水的用量，也就减少了炭黑尾气中水蒸汽的含量，提高尾气热值约4℃，提高尾气发电量，同时尾气总量的减少，也降低了后部冷却的耗水量，节约生产用水量；③空气温度提高，可提高原料油处理量（相同工艺空气量），提高单炉产量，从而降低炭黑单耗。
    2．在流程中设置余热锅炉，进一步回收烟气显热，既降低了炭黑烟气的温度，又产生蒸汽，供炭黑生产原料油脱水、设备管道的保温，以满足自身生产的需要。
    整个黑猫公司共安装有14台余热锅炉，平均每台每小时可产3-6kg/cm3、温度约130℃的蒸汽约2吨，仅余热锅炉年产蒸汽约22.17万吨，折合标煤约1.9万吨。
    3．在流程中设置原料油预热器，预热原料油温度达250℃左右，入炉一方面强化了炭黑反应条件，有利原料油雾化后喷人燃烧的火焰中，经高温热解生成炭黑，从而提高了炭黑质量，另一方面炭黑尾气的显热被充分利用，从而进一步降低成品单耗。
    五、总结
    黑猫公司将按照全面、协调、可持续发展的要求，以提高资源利用效率为核心，从技术、管理等方面采取措施，进一步发展循环经济，建设节约型、生态环保型企业，为促进我国经济社会可持续发展做出应有的贡献。
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