工業(yè)生產(chǎn)過程中往往會產(chǎn)生帶有一定壓能和熱能的尾氣,如果直接排放不僅浪費能源,而且污染環(huán)境。尾氣透平就是利用這種尾氣來進(jìn)行發(fā)電或驅(qū)動,達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。常見的有硝酸尾透、PTA尾透、TRT、煙氣透平等。
1) 硝酸尾透
雙加壓法硝酸生產(chǎn)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、工藝先進(jìn)、生產(chǎn)效率高、節(jié)能效果顯著及安全可靠等特點,目前正成為世界各國硝酸裝置的首選工藝。由軸流壓縮機、氧化氮壓縮機、尾氣透平膨脹機及汽輪機四臺機器組成的“四合一”機組,是雙加壓硝酸裝置的核心設(shè)備?!八暮弦弧睓C組在雙加壓硝酸生產(chǎn)中的作用分別為:軸流壓縮機將經(jīng)過凈化的空氣壓縮至0.45MPa(A),與氨氣充分混合后進(jìn)入氧化爐,發(fā)生燃燒反應(yīng)生成氧化氮;進(jìn)行熱交換后的氧化氮氣體進(jìn)入氧化氮壓縮機,壓縮至1.1MPa(A)后進(jìn)入吸收塔用水進(jìn)行吸收,并生成合格濃度的稀硝酸;從吸收塔頂逸出的硝酸尾氣經(jīng)過預(yù)熱和過熱等一系列熱交換過程后進(jìn)入尾氣透平膨脹機進(jìn)行能量回收,尾氣做功后從尾氣排氣筒排人大氣;汽輪機利用在氧化爐中進(jìn)行的氨與空氣氧化反應(yīng)產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)行做功,以補充機組中壓縮功與尾氣膨脹機回收功之間的虧損。其中軸流壓縮機和氧化氮壓縮機為耗功設(shè)備,尾氣透平膨脹機和汽輪機為原動機,用于共同驅(qū)動軸流壓縮機和氧化氮壓縮機。
尾氣透平膨脹機是四合一機組中的關(guān)鍵設(shè)備,工藝系統(tǒng)的壓力就是靠它的節(jié)流來實現(xiàn)的。尾氣膨脹機的作用一是回收硝酸生產(chǎn)過程排放的尾氣的壓力能量和熱能,使其轉(zhuǎn)化為機械能,二是將轉(zhuǎn)化的機械能用以驅(qū)動軸流壓縮機和氧化氮壓縮機。
2) PTA尾透
精對苯二甲酸(purified terephthalic acid 簡稱PTA)是生產(chǎn)聚酯的主要原料。PTA尾氣透平與硝酸尾透所起的作用一樣,將反應(yīng)中產(chǎn)生的尾氣的壓力能和熱能進(jìn)行回收,與汽輪機一起提供著壓縮機組的耗功,保證流程中機組運行的能量的平衡,同時尾透也起著調(diào)節(jié)裝置壓力的作用。吸收塔出來的尾氣經(jīng)過換熱后在尾透中膨脹做功后,經(jīng)焚燒排放至大氣。尾氣成分大致和硝酸裝置的尾氣成分相同,主要含氮氣,還有少量的二氧化碳、氧氣和水分,并且還有一些腐蝕性氣體。
3) TRT
高爐煤氣余壓回收透平裝置,英文全稱為Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine Unit(簡稱TRT)。通常在高爐煉鐵流程中,產(chǎn)生的高溫高壓的高爐煤氣需經(jīng)減壓閥組減壓后才能送煤氣用戶使用,大量的能量被白白浪費在減壓閥組上,同時造成噪聲污染。TRT裝置則代替了減壓閥組來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定爐頂壓力,利用高爐爐頂煤氣具有的壓力能和熱能,使其通過透平膨脹做功,驅(qū)動發(fā)電機或其它從動設(shè)備進(jìn)行能量回收。TRT裝置一般可回收高爐鼓風(fēng)消耗能量的三分之一以上,裝置在運行過程中不影響煤氣用戶的正常使用,不產(chǎn)生污染,發(fā)電成本低,既起到節(jié)能環(huán)保的作用,又為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
TRT技術(shù)起源于歐洲,發(fā)展成熟于日本,其中川崎重工在技術(shù)、數(shù)量和質(zhì)量上都處于世界領(lǐng)先地位。我國TRT技術(shù)研究和應(yīng)用起始于上世紀(jì)70年代末,應(yīng)用于80年代中期以后,隨著試驗、研究的繼續(xù),許多先進(jìn)成熟的專利技術(shù)已經(jīng)為我國所掌握。我國是鋼鐵生產(chǎn)大國,鋼鐵企業(yè)能耗相當(dāng)之大,目前為止上有多座大中型高爐未安裝TRT裝置,在我國能源形勢日漸緊張的大環(huán)境下,TRT裝置不但有著極為廣泛的市場,而且對環(huán)保、節(jié)能有利。