蒸汽余热利用在四氯化钛生产中的实践

　　【摘要】简述了四氯化钛生产过程中蒸汽使用现状，提出了蒸汽余热再利用的设计、改造方案，实现了蒸汽热能的有效利用。投用后分析表明，蒸汽余热的有效利用节能减排、降低成本效果显著。

　　【关键词】四氯化钛;蒸汽余热;高效利用

　　1概述

　　随着国家节能政策和企业节能成本控制程度的不断加大，余热资源的利用越来越受重视。利用好余热资源，可以提高企业的产品产量和品质、降低生产成本，同时推进节约煤电消耗、保护生态环境，是实现企业高质量发展，展现企业社会价值和践行“青山绿水就是金山银山”理念的高度统一[1-2]。近年来，四氯化钛行业竞争异常激烈，在稳定和提升质量的同时，要求企业不断地压缩成本。

　　工业技术论文范例：蒸汽直埋管道散热损失测试的探讨

　　影响四氯化钛的生产成本的因素有三个：原料、电力和蒸汽，其中蒸汽成本占能源费用的53%。蒸汽与冷态粗四氯化钛换热后，获得精制后的四氯化钛产品，如果能够提高蒸汽利用率，节约蒸汽用量，对降低能源费用，降低四氯化钛生产成本，实现节能减排、可持续发展具有重要的现实意义。

　　2蒸汽使用现状某四氯化钛生产厂家蒸汽使用有两种途径：

　　(1)再沸器使用蒸汽(330℃、1.0MPa)作为热 源，用于四氯化钛精制提纯，蒸汽用量5.5t/h。(2)液氯汽化站使用蒸汽作为热源，蒸汽用量1.5t/h。以上两种方式使用后的余热蒸汽压力为0.35MPa、温度150℃，经管线排入厂循环水池。如此压力、温度的蒸汽直接进入循环水冷却系统，既造成余热资源的严重浪费、也给厂区循环水冷却增加了负担。如果合理、有效地对蒸汽余热进行利用，不但会节省可观的蒸汽采购费用，也会降低循环水站的运行成本。

　　3蒸汽余热利用设计

　　3.1设计思路

　　(1)将再沸器使用后的余热蒸汽，用于预热冷态的粗四氯化钛和一级精制四氯化钛，四氯化钛温度由30℃加热至70℃，节约新蒸汽。(2)液氯汽化站使用蒸汽流量为1.5t/h，可以用余热蒸汽替代新蒸汽汽化液氯，回水温度降至60℃以下后收集进入循环水。(3)每年冬季生产楼、餐厅、化验楼、办公楼等用空调取暖(4个月取暖)，耗电费用太高。如果蒸汽余热用于办公楼、生产楼、餐厅、化验楼等冬季取暖，将节约大量电费。

　　3.2余热换热器的选型

　　(1)加热的四氯化钛具有固体颗粒，容易堵塞，且不能遇到空气和水分。(2)热源为水蒸气，因此需要间接换热。(3)为防止四氯化钛中固体颗粒堵塞换热器，需要设计可疏通固体颗粒的形式。基于以上三点原因，在四氯化钛换热和维修过程中，列管式换热器比螺旋版式、板式换热器都更有优势，因此选择列管式换热器，管内走四氯化钛，管外走水蒸气。

　　3.3余热换热器的换热面积计算

　　使用蒸汽余热预热粗四氯化钛流量为6t/h，从30℃(t1=273+30=303K)加热至70℃(t2=273+70=343K)，根据四氯化钛比热：Cp(Cal/mol·K)=34.12+2.08×10-3×T-4000/T2可计算出四氯化钛需要的热量为：Q=N1×(Cp2×t2-Cp1×t1)=6×106/190×((34.12+2.08×10-3×343-4000/3432)×343-(34.12+2.08×10-3×303-4000/3032)×303)=31579×(34.8×343-34.71×303)=1.88×105(kJ/h)=52(kW)根据四氯化钛和蒸汽在列管式换热器的传热系数经验值K=12.3W/(m2·℃)，由传热方程式：Q=KA△T=KA((T1-t2)-(T2-t1))(/ln((T1-t2)/(T2-t1))粗四氯化钛余热换热器换热量Q=52kW，余热蒸汽进口温度T1=167℃、余热蒸汽出口温度T2=128℃、四氯化钛进口温度t1=30℃、四氯化钛出口温度t2=70℃，得△T=98℃，可计算出粗四氯化钛的新换热器需要的换热面积为A=52×1000/(12.3×98)=43(m2)。考虑到换热余量，选用换热面积46m2的换热器。

　　4节能效果分析

　　4.1节约新蒸汽用量

　　余热换热器节能项目投用后，用于加热冷态的四氯化钛，其回水用于液氯汽化和冬季采暖，减少新蒸汽的消耗，实现蒸汽余热二次利用。四氯化钛生产车间安装2台余热换热器用于加热粗四氯化钛，由30℃加热至90℃，送至一级精制系统。原6t/h四氯化钛产能情况下，需要2.5~3t/h的新蒸汽，目前仅需要1.5~2t/h新蒸汽，平均减少了新蒸汽的消耗1t/h。某公司在需要预热冷态四氯化钛的此类换热器共4台，共节省新蒸汽为4t/h，按照全年365天运行计算，全年节省新蒸汽35040t。

　　4.2降低厂循环水的运行费用

　　四氯化钛生产车间经过再沸器一次换热后的蒸汽余热温度为150℃以上，该蒸汽余热经过余热换热器二次再利用(四氯化钛的预热、液氯的汽化、冬季生活供暖)后，温度降至70℃，再进入厂循环水，每年节省厂循环水站的运行成本为15.2万元。

　　4.3往厂循环水补充了软化水由于余热蒸汽为软化水，该水进入厂循环水，降低了厂循环水的结垢速度，也减少了每年往厂循环水加阻垢剂的量52kg。

　　4.4液氯气化

　　液氯汽化站原来使用新蒸汽流量为1.5t/h，经过改造，目前可以用余热蒸汽替代新蒸汽汽化液氯，回水温度降至60℃以下后收集进入循环水，可节约新蒸汽的使用量。

　　4.5节省冬季取暖费

　　冬季生产楼、餐厅、化验楼、办公楼等场所用空调取暖共耗电约16万kWh。经过本技改项目，使用四氯化钛生产车间来的蒸汽余热取暖，一个冬季(4个月)可节约电费约10万元。

　　5结论

　　该余热利用方式，既保证了生产中四氯化钛被加热的需求，又使生产蒸汽余热资源得以回收，用于四氯化钛预热、液氯汽化、冬季生活供暖等;且冷凝水进入到了全厂循环水系统回用，水资源和热资源基本完全利用，降低了运行成本。本节能技改项目实施后，一次性投入20万元余热换热器和安装费，每年节约蒸汽35040t。

　　[参考文献]

　　[1]周陶中，方良兵，张卫东.蒸汽系统运行及提高余热回收的措施[J].冶金动力，2011(7)：56-58.

　　[2]江姗姗.化工行业蒸汽余热余压回收利用的节能改造[J].现代化工，2018(5)：191-193.

　　作者：曲银化，李亚军，刘正红，王刚