現(xiàn)代石油化工生產(chǎn)中，隨著生產(chǎn)工藝不斷完善與提高，以及“兩碳目標”的要求，對生產(chǎn)裝置中產(chǎn)生爐汽、煙氣（包括各種工藝尾氣）的處理要求是越來越嚴格、規(guī)范，而要對其中的有價值組分進行充分回收，對其中含有的潛熱最大限度的提取利用，做到“吃干榨凈”，那么將能源綜合利用與管理達到一個新認識高度層次，是非常有必要且越來越迫切的要求。

    高溫爐汽、煙氣（溫度在450℃以上爐汽、煙氣為高溫段）和中溫爐汽、煙氣（溫度在150℃～450℃之間定義為中溫段）的綜合治理和余熱再利用，是生產(chǎn)單位和工程設(shè)計單位非常關(guān)注的重點。高、中溫段爐汽、煙氣的回收再利，目前已經(jīng)做的非常好了，其中可改進或提高的空間有限。我們近幾年在生產(chǎn)企業(yè)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，對其中有價值組分進行回收與潛熱提取，是生產(chǎn)單位管理者早就達成的共識，已經(jīng)潛移默化到每個工藝流程設(shè)計和實施中，幾乎是無須贅言了。

    本文中，我們主要就低溫段的爐汽、煙氣的余熱再利用，和末端綜合處理耦合的一種新工藝模式進行表述。即采用新工藝與新興的節(jié)能設(shè)備--雙螺桿式蒸汽壓縮機進行耦合，整合為一種新的工藝模式。我們把工藝裝置排放或前端工藝端最后排放的煙氣、爐汽溫度在低壓150℃以下時，定義為低溫段。低溫段的煙氣、爐汽往往有這幾個特點：一是溫度低，其中有時夾帶的水蒸汽、多組分的工藝蒸汽分子比較多；二是有夾帶細小雜質(zhì)的情況；三是含有不凝氣氣體；第四點是氣體壓力都比較低。總而言之“含塵帶液”，潛熱值低，組分復(fù)雜，利用起來是“食之無味、棄之可惜”的狀況。現(xiàn)在很多企業(yè)都是采用最簡單的辦法，即換熱--冷凝，將低溫段的煙氣、爐汽與一定溫度的媒質(zhì)進行換熱，簡單利用一下，然后把換熱后的氣體再排放到后端的VOC處理工段再統(tǒng)一處理，或者干脆直接通過水洗冷凝的辦法。但是煙氣、爐汽中含有的部分組分容易產(chǎn)生結(jié)焦、結(jié)疤等“堵管”情況，對后端的換熱器造成堵塞、腐蝕。如果為了少量的余熱值再利用，把換熱器或者管道再堵塞了，將來還要定期清洗清理，后面的維護工作就更麻煩了，還不如直接用水洗的辦法進行冷卻冷凝，最后煙氣、爐汽中的組分全部都溶解在水里面變成廢水，通過管道統(tǒng)一排放到污水處理站，這樣處理反而更簡單。上述情況就造成很多生產(chǎn)單位寧愿舍棄低溫段煙氣、爐汽中余熱不再利用，也不愿再花費人力、物力后面再去處理換熱器、管道的“堵管”問題。

    如何有效的將低溫段爐汽、煙氣中的潛熱取出再利用，同時與后端的處理工藝相耦合，在避免增加額外處理難度和工作量的同時，為生產(chǎn)單位實現(xiàn)減排、降耗和增效的目標，是一個重要課題。為此，我們這幾年在實際生產(chǎn)應(yīng)用中經(jīng)過不斷的摸索與改進，總結(jié)出了一條新的工藝技術(shù)路線，從而實現(xiàn)了上述目標。

    雙螺桿式蒸汽壓縮機是近幾年在節(jié)能減排的大趨勢下，研發(fā)并生產(chǎn)制造出來且已經(jīng)在蒸汽余熱市場開始大顯身手的一種新型蒸汽壓縮機。其原型機為雙螺桿工藝氣體壓縮機，主要應(yīng)用于對低壓低溫蒸汽、二次蒸汽、乏蒸汽的回收、增壓增溫的工藝過程中，以實現(xiàn)再利用替代新鮮蒸汽的目的。雙螺桿式蒸汽壓縮機具有如下幾個特點：首先對入口蒸汽狀態(tài)和組分不敏感，允許蒸汽組分比較復(fù)雜，特別是對工藝蒸汽尤為適用。例如酯化蒸汽等，蒸汽中“含塵帶液”時對雙螺桿蒸汽壓縮機運行是沒有影響的，不會出現(xiàn)“喘振、震顫”等情況。相反而言，如果蒸汽中含有一些大分子類組分粘結(jié)在轉(zhuǎn)子表面，外面形成一層包覆層反而減小了陰陽轉(zhuǎn)子之間的間隙，使得傳遞效率更高。入口蒸汽狀態(tài)無論是飽和態(tài)、非飽和態(tài)還是過熱態(tài)，對壓縮機性能都沒有影響；其次由于雙螺桿蒸汽壓縮機是容積式原理，可以實現(xiàn)高壓比、高溫差，這樣可以將蒸汽進出口溫差設(shè)定差距很大，利于實現(xiàn)低溫低壓蒸汽再利用。由于容積式結(jié)構(gòu)原理，所以壓縮機就具有抽真空的能力，這樣在一些負壓工況下，可以直接替代真空設(shè)備實現(xiàn)抽真空的能力，加大蒸發(fā)量；最后一點是壓縮機易于實現(xiàn)調(diào)控變化，可以根據(jù)入口氣量變化實現(xiàn)調(diào)控出口氣量。壓縮機的驅(qū)動轉(zhuǎn)速可以根據(jù)入口氣量的變化，調(diào)高速或調(diào)低速，輸出的氣量也隨之調(diào)整，最大限度的降低驅(qū)動能耗。

    綜合雙螺桿式蒸汽壓縮機上述幾個特點，通過將下面的工藝流程與設(shè)備進行結(jié)合，充分發(fā)揮出雙螺桿壓縮機的最大特點和潛力，可實現(xiàn)低溫取熱。

    我們通過實際運行，在一個高溫噴漆車間，將350m3/min、117℃的煙氣與25噸90℃熱水進行熱交換，然后再通過閃蒸—壓縮，可產(chǎn)生3公斤、1.45T/h的低低壓飽和蒸汽，全套流程耗電為117kW，COP近似為5，能耗比非常低。經(jīng)過改造后產(chǎn)生了非常好的經(jīng)濟效益，每小時為使用單位節(jié)約新鮮蒸汽1.45T。

    我們把低溫段的爐汽、煙氣作為第一熱源，然后利用生產(chǎn)單位現(xiàn)有的熱水作為媒質(zhì)，將MVR技術(shù)與后端污水處理中蒸發(fā)結(jié)晶工藝及設(shè)備進行耦合，形成一套全新的工藝技術(shù)路線，具體實施如下：

    工藝流程：

    第一步：將低溫段煙氣、爐汽通過鼓風(fēng)機等引入水洗罐中，同時將生產(chǎn)中余熱水，溫度和組分可以不限定，但要考慮到水中組分與煙氣、爐汽中組分是否有劇烈化學(xué)反應(yīng)問題。如果是會產(chǎn)生爆炸等重大危險隱患的組合混合方式，就要排除在外，不可以使用該類水源。如果反應(yīng)后是強酸、強堿（這種反應(yīng)實際生產(chǎn)中可能性很小，基本上可以忽略），就要考慮罐材料選用問題。一般反應(yīng)如產(chǎn)生弱酸性、弱堿性，可以選用耐腐蝕的不銹鋼罐體、搪瓷罐體或掛襯膠罐體等材料，具體材料選用要根據(jù)實際工況來確定；

    第二步：水洗后的高溫液體，此時煙氣、爐汽已經(jīng)與熱水融合，變成有一定溫度的液體了。根據(jù)我們的經(jīng)驗，混合液體溫度要控制在95℃以上最好，溫度控制可以通過氣、液比例來調(diào)控，水洗混合后溫度不要低于95℃，具體控制比例要根據(jù)實際工況來計算后確定；

    第三步：將水洗罐中高溫液體泵入閃蒸罐中進行閃蒸，閃蒸溫度可以控制在86-90℃，閃蒸汽通過閃蒸罐上部進入汽液分離罐進行汽液分離（汽液分離罐是可以根據(jù)實際閃蒸情況進行選配，確定是否增加汽液分離罐），閃蒸出來的蒸汽進入雙螺桿蒸汽壓縮機中進行壓縮、增壓增溫，達到低低壓蒸汽要求，罐體底部的高溫液體泵送到蒸發(fā)結(jié)晶器中，進入蒸發(fā)結(jié)晶工藝段；

    第四步：將經(jīng)過蒸汽壓縮機加壓加溫后的低低壓蒸汽給蒸發(fā)結(jié)晶器進行換熱，或直接外用也可以，接入生產(chǎn)中需要低低壓蒸汽的工藝段中；

    第五步：高溫廢液經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生的二次蒸汽重新引入蒸汽壓縮機或汽液分離罐中，進行二次蒸汽循環(huán)加壓再利用，實現(xiàn)自身熱循環(huán)。蒸發(fā)母液可套用或者蒸干，或直接泵送到污水站中統(tǒng)一處理。

    第六步：蒸發(fā)結(jié)晶后產(chǎn)生的廢鹽，可以作為危廢或者固廢統(tǒng)一處理，或根據(jù)其組分中是否有高價值的成分進行處理。如果具備可回收的經(jīng)濟性，再進行下一步的分鹽結(jié)晶，達到資源化回收再利用的目標。

    采用上述工藝路線，首先是把低溫段爐汽、煙氣中潛熱全部取出利用；其次將生產(chǎn)中產(chǎn)生的一定溫度的廢水，進行二次利用，這樣就減少了污水站后續(xù)污水處理量的問題；三是產(chǎn)生一定氣量的低低壓蒸汽，可以減少新鮮蒸汽的消耗，實現(xiàn)節(jié)能和減排的雙重作用；四是將煙氣、爐汽中有些組分通過結(jié)晶的方式，從氣體治理變成后面的危廢、固廢處理，可以減少處理量和降低處理費用。在蒸發(fā)結(jié)晶中，可以采用熱法分鹽工藝，能夠把一部分有經(jīng)濟價值的組分通過結(jié)晶鹽的方式回收再利用，給企業(yè)增加了經(jīng)濟效益，減少了成本支出，起到了一舉多得的目的。

    近幾年來，我們采用這種新工藝流技術(shù)方案，已經(jīng)為多個生產(chǎn)單位實現(xiàn)了低溫段煙氣、爐汽的余熱耦合利用，實現(xiàn)了節(jié)能、減排、降耗、增效的目標，但距離全面、高效、低碳、綠色生產(chǎn)的應(yīng)用推廣，還有很多工作要做，以后我們將不斷完善核心技術(shù)工藝包和設(shè)備，來為我們石化行業(yè)的“雙碳”目標的實現(xiàn)而盡一份努力和付出。

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