炭黑生产过程余热利用和尾气发电（供热）技术

一、技术名称：炭黑生产过程余热利用和尾气发电（供热）技术

二、技术所属领域及适用范围：化工行业炭黑生产

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状

炭黑生成反应后的烟气温度约1050℃，而炭黑收集滤袋的可承受温度约为280℃，烟气余热利用的空间较大。原有炭黑生产过程采用650℃空气预热器，回收750℃-530℃区间烟气余热以加热助燃空气，而1050℃-750℃和530℃-350℃温度区间则采用喷水降温，不仅余热未得到充分利用，而且浪费了大量宝贵的水资源，同时加大了后部设备负荷和酸雾腐蚀，降低了炭黑尾气热值，不利于其综合利用。目前该技术可实现节能量53万tce/a，CO2减排约140万t/a。

四、技术内容

1.技术原理

采用850℃空气预热器回收高温烟气余热，回收烟气温度区间为950℃-630℃。因空气预热器烟气出口温度较高，同时配套余热锅炉回收中温烟气余热，回收烟气温度区间为600℃-350℃，可使有效余热利用率从33.8％提高到87.6％。提高助燃空气温度可减少燃料消耗，提高装置产能，增设余热锅炉所产蒸汽可满足炭黑装置用汽需求，减少燃煤消耗。

2.关键技术

炭黑烟气的特点是，生成反应终止后的烟气温度仍高达1000℃，烟气中含有H2、CO等可燃气体，烟气中的炭黑含量约为100 g/m3-150g/m3，因此，余热回收设备要安全可靠运行，必须解决冷热介质间温差大造成的热应力问题，防止烟气泄漏燃烧的密封问题，以及炭黑易附壁沉积造成堵管等问题。

850℃空气预热器的关键技术是：新型热膨胀应力补偿和密封结构、阻燃气体隔断空气泄漏以及换热管单管填料密封等创新技术。

在线余热锅炉的关键技术是：新型弧形薄管板结构；管口防冲刷结构；脉冲防堵系统；液位稳定检测系统等创新技术。

3.工艺流程

炭黑反应系统→空气预热器→在线余热锅炉→炭黑收集系统→造粒和包装系统。经空气预热器与高温烟气换热、温度达到850℃的助燃空气，进入炭黑反应系统与燃料完全燃烧，提供原料油裂解生成炭黑的高温（1700℃-1900℃）气体；余热锅炉进一步回收热能产生蒸汽（回用于炭黑生产装置）；之后，通常采用原料油预热器在回收低温热能的同时，满足后部收集滤袋的使用温度要求。

五、主要技术指标

850℃空气预热器：烟气入口温度950℃，空气预热温度850℃，空气压力80kPa。余热锅炉：设计压力1.75MPa，烟气入口温度600℃，烟气出口温度350℃。

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状

该技术获3项实用新型专利。余热利用设备已形成系列产品，可满足1.5-4万t规模的炭黑装置，已在业内推广16套（其中在建6套）。

七、典型应用案例

典型用户：中橡集团炭黑工业研究设计院、山西焦化集团有限公司、山西远征化工有限公司、山西宏特煤化工有限公司、云南曲靖众一煤化公司、上海立事化工公司、河北龙星化工集团有限责任公司、河北大光明实业集团有限公司、茂名永业（集团）股份有限公司等。

典型案例1：中橡集团炭黑工业研究设计院生产基地

建设规模：3000kW炭黑尾气发电装置。主要改造内容：炭黑尾气集输系统，炭黑尾气专用锅炉。节能技改投资额1500万元，建设期1年。年节能8400tce，取得节能经济效益675万元，投资回收期2.5年。

典型案例2：河北龙星化工集团有限责任公司炭黑厂:

建设规模：6000kW炭黑尾气发电装置。主要改造内容：炭黑尾气集输系统，炭黑尾气专用锅炉。节能技改投资额2900万元，建设期1年。年节能16800tce，节能经济效益1485万元/年，投资回收期2.5年。

八、推广前景及节能减排潜力

预计未来5年，该技术在行业内的推广潜力可达到80%，预计投资总额10亿元，年节能能力85万tce/a，二氧化碳减排能力224万tCO2/a。