現代石油化工生產中，隨著生產工藝不斷完善與提高，以及“兩碳目標”的要求，對生產裝置中產生爐汽、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，是生產單位和工程設計單位非常關注的重點。高、中溫段爐汽、煙氣的回收再利，目前已經做的非常好了，其中可改進或提高的空間有限。我們近幾年在生產企業調研中發現，對其中有價值組分進行回收與潛熱提取，是生產單位管理者早就達成的共識，已經潛移默化到每個工藝流程設計和實施中，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能設備--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，組分復雜，利用起來是“食之無味、棄之可惜”的狀況。現在很多企業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生結焦、結疤等“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，為生產單位實現減排、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應用中經過不斷的摸索與改進，總結出了一條新的工藝技術路線，從而實現了上述目標。

    雙螺桿式蒸汽壓縮機是近幾年在節能減排的大趨勢下，研發并生產制造出來且已經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和組分不敏感，允許蒸汽組分比較復雜，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“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在轉子表面，外面形成一層包覆層反而減小了陰陽轉子之間的間隙，使得傳遞效率更高。入口蒸汽狀態無論是飽和態、非飽和態還是過熱態，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，可以實現高壓比、高溫差，這樣可以將蒸汽進出口溫差設定差距很大，利于實現低溫低壓蒸汽再利用。由于容積式結構原理，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備實現抽真空的能力，加大蒸發量；最后一點是壓縮機易于實現調控變化，可以根據入口氣量變化實現調控出口氣量。壓縮機的驅動轉速可以根據入口氣量的變化，調高速或調低速，輸出的氣量也隨之調整，最大限度的降低驅動能耗。

    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備進行結合，充分發揮出雙螺桿壓縮機的最大特點和潛力，可實現低溫取熱。

    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。經過改造后產生了非常好的經濟效益，每小時為使用單位節約新鮮蒸汽1.45T。

    我們把低溫段的爐汽、煙氣作為第一熱源，然后利用生產單位現有的熱水作為媒質，將MVR技術與后端污水處理中蒸發結晶工藝及設備進行耦合，形成一套全新的工藝技術路線，具體實施如下：

    工藝流程：

    第一步：將低溫段煙氣、爐汽通過鼓風機等引入水洗罐中，同時將生產中余熱水，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反應問題。如果是會產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。如果反應后是強酸、強堿（這種反應實際生產中可能性很小，基本上可以忽略），就要考慮罐材料選用問題。一般反應如產生弱酸性、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、爐汽已經與熱水融合，變成有一定溫度的液體了。根據我們的經驗，混合液體溫度要控制在95℃以上最好，溫度控制可以通過氣、液比例來調控，水洗混合后溫度不要低于95℃，具體控制比例要根據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結晶器中，進入蒸發結晶工藝段；

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

    第五步：高溫廢液經過蒸發結晶，產生的二次蒸汽重新引入蒸汽壓縮機或汽液分離罐中，進行二次蒸汽循環加壓再利用，實現自身熱循環。蒸發母液可套用或者蒸干，或直接泵送到污水站中統一處理。

    第六步：蒸發結晶后產生的廢鹽，可以作為危廢或者固廢統一處理，或根據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濟性，再進行下一步的分鹽結晶，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；其次將生產中產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污水處理量的問題；三是產生一定氣量的低低壓蒸汽，可以減少新鮮蒸汽的消耗，實現節能和減排的雙重作用；四是將煙氣、爐汽中有些組分通過結晶的方式，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。在蒸發結晶中，可以采用熱法分鹽工藝，能夠把一部分有經濟價值的組分通過結晶鹽的方式回收再利用，給企業增加了經濟效益，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方案，已經為多個生產單位實現了低溫段煙氣、爐汽的余熱耦合利用，實現了節能、減排、降耗、增效的目標，但距離全面、高效、低碳、綠色生產的應用推廣，還有很多工作要做，以后我們將不斷完善核心技術工藝包和設備，來為我們石化行業的“雙碳”目標的實現而盡一份努力和付出。

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