【摘要】簡述了四氯化鈦生產過程中蒸汽使用現狀，提出了蒸汽余熱再利用的設計、改造方案，實現了蒸汽熱能的有效利用。投用后分析表明，蒸汽余熱的有效利用節能減排、降低成本效果顯著。

　　【關鍵詞】四氯化鈦;蒸汽余熱;高效利用

　　1概述

　　隨著國家節能政策和企業節能成本控制程度的不斷加大，余熱資源的利用越來越受重視。利用好余熱資源，可以提高企業的產品產量和品質、降低生產成本，同時推進節約煤電消耗、保護生態環境，是實現企業高質量發展，展現企業社會價值和踐行“青山綠水就是金山銀山”理念的高度統一[1-2]。近年來，四氯化鈦行業競爭異常激烈，在穩定和提升質量的同時，要求企業不斷地壓縮成本。

　　工業技術論文范例：蒸汽直埋管道散熱損失測試的探討

　　影響四氯化鈦的生產成本的因素有三個：原料、電力和蒸汽，其中蒸汽成本占能源費用的53%。蒸汽與冷態粗四氯化鈦換熱后，獲得精制后的四氯化鈦產品，如果能夠提高蒸汽利用率，節約蒸汽用量，對降低能源費用，降低四氯化鈦生產成本，實現節能減排、可持續發展具有重要的現實意義。

　　2蒸汽使用現狀某四氯化鈦生產廠家蒸汽使用有兩種途徑：

　　(1)再沸器使用蒸汽(330℃、1.0MPa)作為熱 源，用于四氯化鈦精制提純，蒸汽用量5.5t/h。(2)液氯汽化站使用蒸汽作為熱源，蒸汽用量1.5t/h。以上兩種方式使用后的余熱蒸汽壓力為0.35MPa、溫度150℃，經管線排入廠循環水池。如此壓力、溫度的蒸汽直接進入循環水冷卻系統，既造成余熱資源的嚴重浪費、也給廠區循環水冷卻增加了負擔。如果合理、有效地對蒸汽余熱進行利用，不但會節省可觀的蒸汽采購費用，也會降低循環水站的運行成本。

　　3蒸汽余熱利用設計

　　3.1設計思路

　　(1)將再沸器使用后的余熱蒸汽，用于預熱冷態的粗四氯化鈦和一級精制四氯化鈦，四氯化鈦溫度由30℃加熱至70℃，節約新蒸汽。(2)液氯汽化站使用蒸汽流量為1.5t/h，可以用余熱蒸汽替代新蒸汽汽化液氯，回水溫度降至60℃以下后收集進入循環水。(3)每年冬季生產樓、餐廳、化驗樓、辦公樓等用空調取暖(4個月取暖)，耗電費用太高。如果蒸汽余熱用于辦公樓、生產樓、餐廳、化驗樓等冬季取暖，將節約大量電費。

　　3.2余熱換熱器的選型

　　(1)加熱的四氯化鈦具有固體顆粒，容易堵塞，且不能遇到空氣和水分。(2)熱源為水蒸氣，因此需要間接換熱。(3)為防止四氯化鈦中固體顆粒堵塞換熱器，需要設計可疏通固體顆粒的形式。基于以上三點原因，在四氯化鈦換熱和維修過程中，列管式換熱器比螺旋版式、板式換熱器都更有優勢，因此選擇列管式換熱器，管內走四氯化鈦，管外走水蒸氣。

　　3.3余熱換熱器的換熱面積計算

　　使用蒸汽余熱預熱粗四氯化鈦流量為6t/h，從30℃(t1=273+30=303K)加熱至70℃(t2=273+70=343K)，根據四氯化鈦比熱：Cp(Cal/mol·K)=34.12+2.08×10-3×T-4000/T2可計算出四氯化鈦需要的熱量為：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)根據四氯化鈦和蒸汽在列管式換熱器的傳熱系數經驗值K=12.3W/(m2·℃)，由傳熱方程式：Q=KA△T=KA((T1-t2)-(T2-t1))(/ln((T1-t2)/(T2-t1))粗四氯化鈦余熱換熱器換熱量Q=52kW，余熱蒸汽進口溫度T1=167℃、余熱蒸汽出口溫度T2=128℃、四氯化鈦進口溫度t1=30℃、四氯化鈦出口溫度t2=70℃，得△T=98℃，可計算出粗四氯化鈦的新換熱器需要的換熱面積為A=52×1000/(12.3×98)=43(m2)。考慮到換熱余量，選用換熱面積46m2的換熱器。

　　4節能效果分析

　　4.1節約新蒸汽用量

　　余熱換熱器節能項目投用后，用于加熱冷態的四氯化鈦，其回水用于液氯汽化和冬季采暖，減少新蒸汽的消耗，實現蒸汽余熱二次利用。四氯化鈦生產車間安裝2臺余熱換熱器用于加熱粗四氯化鈦，由30℃加熱至90℃，送至一級精制系統。原6t/h四氯化鈦產能情況下，需要2.5~3t/h的新蒸汽，目前僅需要1.5~2t/h新蒸汽，平均減少了新蒸汽的消耗1t/h。某公司在需要預熱冷態四氯化鈦的此類換熱器共4臺，共節省新蒸汽為4t/h，按照全年365天運行計算，全年節省新蒸汽35040t。

　　4.2降低廠循環水的運行費用

　　四氯化鈦生產車間經過再沸器一次換熱后的蒸汽余熱溫度為150℃以上，該蒸汽余熱經過余熱換熱器二次再利用(四氯化鈦的預熱、液氯的汽化、冬季生活供暖)后，溫度降至70℃，再進入廠循環水，每年節省廠循環水站的運行成本為15.2萬元。

　　4.3往廠循環水補充了軟化水由于余熱蒸汽為軟化水，該水進入廠循環水，降低了廠循環水的結垢速度，也減少了每年往廠循環水加阻垢劑的量52kg。

　　4.4液氯氣化

　　液氯汽化站原來使用新蒸汽流量為1.5t/h，經過改造，目前可以用余熱蒸汽替代新蒸汽汽化液氯，回水溫度降至60℃以下后收集進入循環水，可節約新蒸汽的使用量。

　　4.5節省冬季取暖費

　　冬季生產樓、餐廳、化驗樓、辦公樓等場所用空調取暖共耗電約16萬kWh。經過本技改項目，使用四氯化鈦生產車間來的蒸汽余熱取暖，一個冬季(4個月)可節約電費約10萬元。

　　5結論

　　該余熱利用方式，既保證了生產中四氯化鈦被加熱的需求，又使生產蒸汽余熱資源得以回收，用于四氯化鈦預熱、液氯汽化、冬季生活供暖等;且冷凝水進入到了全廠循環水系統回用，水資源和熱資源基本完全利用，降低了運行成本。本節能技改項目實施后，一次性投入20萬元余熱換熱器和安裝費，每年節約蒸汽35040t。

　　[參考文獻]

　　[1]周陶中，方良兵，張衛東.蒸汽系統運行及提高余熱回收的措施[J].冶金動力，2011(7)：56-58.

　　[2]江姍姍.化工行業蒸汽余熱余壓回收利用的節能改造[J].現代化工，2018(5)：191-193.

　　作者：曲銀化，李亞軍，劉正紅，王剛