煤在煉焦過程中產(chǎn)生氨氮、氰化物、硫化物、酚和COD濃度都較高的剩余氨水、由于生化進水中氨氮含量高，使生化菌的活性大幅下降。一般廢水的氨氮含量應降至300mg/L以下才能進入生化工序，故剩余氨水需要經(jīng)過加堿蒸氨工藝脫除其中的氨氮。剩余氨水蒸氨是蒸餾過程，需要以蒸汽或煤氣為熱源，每處理1噸剩余氨水約需耗200kg蒸汽，屬于能耗高的化工單元。提高蒸氨工序的能源利用率、降低蒸氨能耗已成為人們普遍關(guān)注的問題。1蒸氨工藝流程及存在問題來自脫酚工序的剩余氨水與蒸氨塔塔底的蒸氨廢水換熱，再與堿液混合后進入蒸氨塔。由導熱油加熱蒸氨塔塔底的蒸氨廢水產(chǎn)生的蒸汽返回蒸氨塔塔底，將廢水中氨汽提至塔頂。塔頂氨汽在全凝器中用中溫水冷卻，然后進入冷卻器，再用低溫水冷卻至常溫得到成品氨水，部分回流，部分送至脫硫工序作為堿源。另有工藝是塔頂氨汽進入分縮器用中溫水部分冷凝產(chǎn)生回流，未冷卻氨汽進入硫銨飽和器。分縮器的冷凝液直接回流至蒸氨塔。塔底蒸氨廢水中的氮氮含量降至200mg/L以下。后經(jīng)廢水泵抽出，小部分送至再沸器由導熱油加熱汽化為飽和蒸汽后，返回蒸氨塔塔底提供熱量;大部分與原料剩余氨水換熱后再經(jīng)廢水冷卻器進一步冷卻后送生化處理。一般情況下，每處理1噸剩余氮水需要消耗蒸汽200kg，相當于處理1噸剩余氨水需要約46×104kJ的熱量。對于120萬t/a的焦化廠，剩余氨水處理量約為35m3/h，則蒸汽消耗量約7t/h,需要1610×104kJ/h的熱量，需要煤氣提供相當于5590kW的熱量。對蒸氮工藝進行物料和熱量衡算可知，由于水蒸汽的汽化潛熱高，塔頂氨汽帶出的能量占蒸氨工序輸入熱量的70%～80%，甚至更高。回收氨汽帶出的熱量可降低蒸氨系統(tǒng)的能耗。但長期以來，蒸氨塔塔頂氨汽為95～105℃的低壓飽和蒸汽，品質(zhì)低，且因含氨、硫化氫和氰化氫等氣體，腐蝕性強，很難利用，需要使用冷卻水將其熱量帶出，既浪費了能源，也增加了中溫水的消耗。回收利用氨汽余熱是降低蒸氨耗熱量的一個重要途徑。我廠研究開發(fā)了焦化剩余氨水熱泵蒸餾技術(shù)，實現(xiàn)了氨汽余熱的回收利用，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。2剩余氨水熱泵蒸餾技術(shù)開發(fā)思路2.1熱泵蒸餾工藝原理熱泵蒸餾是化工行業(yè)有效的節(jié)能減排技術(shù)，利用熱泵技術(shù)可將低溫熱源變?yōu)楦邷責嵩矗瑫r節(jié)約大量高品位能源，是一種對低溫熱源二次利用的有效技術(shù)。通過熱泵將蒸餾塔塔頂蒸汽加壓升溫，使其用作塔底再沸器的熱源，回收塔頂蒸汽的冷凝潛熱。熱泵精餾是一種高效的節(jié)能技術(shù)。一般在塔頂和塔底溫差小于36℃、塔頂溫度在38～138℃、塔底溫度在300℃以下、蒸餾塔需要較多的塔盤及較大回流比才能得到合格的產(chǎn)品時，應用熱泵精餾才能取得較好的經(jīng)濟效益。精餾塔塔頂與塔底溫差越小，使用熱泵精餾取得的經(jīng)濟效益就越好。蒸氨塔塔頂?shù)臏囟纫话銥?7～102℃，塔底溫度在105～l10℃，塔頂、塔底溫差較小，僅7～8℃。回流比為2.8,且塔頂氨汽的潛熱高，符合應用熱泵精餾的條件，為研究應用剩余氨水熱泵蒸餾技術(shù)提供了基礎。

2.2技術(shù)開發(fā)思路

利用熱泵蒸餾的工作原理，研究應用熱泵回收氨汽潛熱，生產(chǎn)高品質(zhì)熱源，為蒸氨塔塔底提供蒸餾熱量，從而降低蒸氨能量輸入，降低工序的能耗。

2.3剩余氨水熱泵的蒸餾方案蒸氨塔塔頂氨汽主要是水蒸汽，含揮發(fā)氨10%～16%，還含有少量的硫化氫和氰化氫等酸性氣體，具有較強的腐蝕性。根據(jù)這一特點，利用熱泵可利用低品位熱能直接驅(qū)動產(chǎn)生低壓蒸汽或高溫熱水的特性。以不增加廢水量為原則，確定剩余氨水熱泵的蒸氨方案為：以循環(huán)熱水為熱載體，用熱泵回收蒸氨塔塔頂氨汽的余熱加熱循環(huán)熱水，由循環(huán)熱水通過再沸器加熱來自塔底的蒸氨廢水，使之汽化為低壓蒸汽返回蒸氨塔塔底提供蒸餾熱量，從而降低原蒸氨能量的輸入。3剩余氨水熱泵蒸餾技術(shù)3.1剩余氨水熱泵蒸餾工藝流程剩余氨水熱泵蒸氨裝置包括吸收式熱泵、循環(huán)熱水泵、再沸器及其附屬的管道及閥門。用熱泵代替塔頂全凝器，熱泵與原蒸氨全凝器并聯(lián)。將蒸氨塔塔頂?shù)陌逼胛帐綗岜茫跓岜脙?nèi)通過吸收劑溶液濃度的變化，吸收氨汽余熱以加熱循環(huán)熱水，實現(xiàn)氨汽余熱的回收利用。氨汽經(jīng)吸收式熱泵后溫度降低，冷凝液及未冷凝乏汽一起進入全凝器和冷卻器，進一步冷卻后得到氨水。吸熱后的循環(huán)熱水溫度升高，進入再沸器加熱來自塔底的蒸氨廢水，使之汽化返回塔底提供蒸餾熱量，溫度降低后的循環(huán)熱水經(jīng)泵加壓后返回熱泵機組循環(huán)加熱，從而實現(xiàn)了塔頂氨汽余熱的回收利用，降低了中溫水消耗。其工藝流程圖見圖1。3.2剩余氨水熱泵蒸餾的工藝特點

(1)實現(xiàn)了蒸氨塔塔頂氨汽余熱的回收利用。以蒸氨塔塔頂氨汽直接驅(qū)動吸收式熱泵加熱循環(huán)熱水，被加熱的循環(huán)熱水通過再沸器加熱塔底蒸氨廢水，產(chǎn)生的低壓蒸汽返回塔內(nèi)提供蒸餾熱量，實現(xiàn)了蒸氨塔塔頂氨汽潛熱的回收利用。熱泵可回收蒸氨塔塔頂氨汽余熱的45%～50%，而塔頂氨汽帶出熱量約為蒸氨耗熱量的70%～80%，則熱泵可回收蒸氨耗熱量的約32%～40%，節(jié)能量略優(yōu)于負壓蒸氨。(2)降低中溫水用量。用吸收式熱泵代替原蒸氨分縮器，部分熱量傳遞給循環(huán)熱水，分縮器用中溫水量降低約50%，減少了中溫水循環(huán)冷卻過程中因蒸發(fā)、漂水、排污等造成的水耗，并適當降低了中溫水輸送電能。(3)不增加廢水量。剩余氨水熱泵蒸餾工藝以循環(huán)熱水為載體，通過再沸器汽化蒸氨塔塔底的蒸氨廢水，返回蒸氨塔內(nèi)提供蒸餾耗熱量，不增加廢水總量，不增加廢水的處理成本。(4)設備維修方便。以熱泵回收蒸氨塔塔頂氨汽余熱，除功率不大的溶液泵及循環(huán)熱水泵外，沒有轉(zhuǎn)動部件，設備維修方便，與蒸汽加壓式相比，耗電量小。(5)比負壓蒸氨更適于改造。剩余氨水熱泵蒸餾只需用熱泵代替原全凝器或分縮器，與負壓蒸氨相比不用換塔，工程小，投資低，施工方便，比負壓蒸氨更適合于改造。

3.3剩余氨水熱泵蒸餾的應用效果(1)應用情況。剩余氨水熱泵蒸餾技術(shù)應用于我廠8、9號焦爐的剩余氨水蒸氨，投運后運行穩(wěn)定。剩余氨水處理量約35m3/h，循環(huán)熱水量為97.5m3/h，循環(huán)熱水溫差約11.3～11.8℃，回收利用能量468×104kJ/h，中溫水量降低165m3/h，增加用電24kWh/h。(2)能量回收效率分析。剩余氨水處理量35m3/h,蒸氨塔塔頂溫度97℃，塔底105℃，成品氨水含氨13.5%，回流量2.5m3/h，原料進塔溫度84℃。對蒸氨塔進行物料衡算和熱平衡計算，輸入蒸氨塔的熱量為1350×104kJ/h，其中塔頂帶出了1107×104kJ/h，約占蒸餾耗熱量的82%。采用熱泵蒸餾技術(shù)后，回收利用余熱468×104kJ/h，回收利用了塔頂氨汽帶出熱量的42.3%，回收了蒸氨塔輸入熱量的34.7%。(3)經(jīng)濟效益分析。采用熱泵蒸氨技術(shù)后，回收利用余熱468×104kJ/h，降低中溫水165m3/h。對導熱油蒸氨可降低煤氣消耗量約3