聯(lián)堿裝置蒸汽冷凝水余熱綜合利用

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(天津渤化工程有限公司，天津 300193)

1 背 景

能源是人們生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源利用反應(yīng)了整個社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，企業(yè)熱能綜合利用日益受到人們的關(guān)注。在設(shè)計工作中應(yīng)充分考慮熱能綜合利用問題，以節(jié)約能源、降低消耗、減少污染、增加效益。

2008年，我公司承擔(dān)了某公司100萬t/a聯(lián)堿項目及全廠總體設(shè)計工作。項目包括有：120萬t/a真空制鹽裝置，40萬t/a合成氨裝置，100萬t/a聯(lián)堿裝置，及配套的公用工程。

其中，聯(lián)堿裝置在正常生產(chǎn)過程中，各工序產(chǎn)生冷凝水共260 m3/h(0.6 MPa ，70～170 ℃)。熱電站要求冷凝水回?zé)犭娬镜膮?shù)為：0.6 MPa，<80 ℃。按照以往常規(guī)設(shè)計，需配置換熱器，以循環(huán)水為冷源，將蒸汽冷凝水冷卻至80 ℃以下。這樣既消耗了循環(huán)水，增加了配套公用工程的負(fù)擔(dān)，又浪費了蒸汽冷凝水的熱量。無論是從能源消耗方面還是經(jīng)濟(jì)效益方面分析，此回收工藝均不是一個較好的方案。

作為全廠總體設(shè)計方，我們從全局出發(fā)，對各系統(tǒng)各裝置進(jìn)行了全面的能量平衡分析，考慮到真空制鹽裝置為用熱單位，我公司在設(shè)計過程中增加了一套能量的回收裝置， 將聯(lián)堿裝置產(chǎn)生的冷凝水的熱量進(jìn)行回收，用于真空制鹽裝置，最大限度利用這部分冷凝水的余熱，節(jié)約能源。熱量回收的同時蒸汽冷凝水溫度降低，滿足了熱電站的要求。

2 工藝技術(shù)

2.1 工藝參數(shù)

某公司聯(lián)堿裝置在正常生產(chǎn)過程中共有三個工序產(chǎn)生冷凝水，各工序產(chǎn)生冷凝水共260 m3/h。參數(shù)詳見表1。

表1 蒸汽冷凝水參數(shù)表

2.2 工藝流程

聯(lián)堿裝置產(chǎn)生的蒸汽冷凝水通過管道輸送至本裝置，根據(jù)蒸汽冷凝水的參數(shù)特點進(jìn)行余熱回收，余熱回收分以下三個單元進(jìn)行：

1)第一單元：將工序1和工序2來的蒸汽冷凝水(0.6 MPa，170 ℃)送入蒸汽回收器，回收蒸汽(0.2 MPa，140 ℃)并入真空制鹽裝置蒸汽管線，作為真空制鹽裝置的加熱蒸汽。初步回收工序1和工序2蒸汽冷凝水的部分熱量。

2)第二單元：蒸汽回收器排出的冷凝水與真空制鹽裝置中進(jìn)入硝蒸發(fā)系統(tǒng)的鹵水(85 ℃)通過冷凝水熱量回收器Ⅰ和冷凝水熱量回收器Ⅱ間接換熱，進(jìn)一步回收工序1和工序2蒸汽冷凝水的熱量?；厥掌鳍窈突厥掌鳍虼?lián)使用，鹵水最終被加熱至90 ℃，再進(jìn)入硝蒸發(fā)系統(tǒng)。

3)第三單元：換熱后的蒸汽冷凝水通過冷凝水冷卻器繼續(xù)與廢液換熱。常溫廢液由廢液輸入泵送入冷凝水冷卻器，被加熱至40 ℃后由廢液輸出泵送至礦區(qū)，注井回收，提高采鹵效率。

工序1、工序2蒸汽冷凝水經(jīng)過余熱回收后進(jìn)入儲水裝置，與來自工序3的蒸汽冷凝水合并。合并后溫度<80 ℃，達(dá)到熱電站的回收要求。用輸水裝置送回?zé)犭娬狙h(huán)利用。工藝流程詳見圖1。

圖1 工藝流程示意圖

2.3 節(jié)能分析

2.3.1 蒸汽回收器節(jié)能分析

來自工序1和工序2來的蒸汽冷凝水溫度為170 ℃，溫度較高，含有一定的余熱。此部分冷凝水經(jīng)蒸汽回收器，能夠回收蒸汽7.6 t/h(0.2 MPa，140 ℃)，同時并入系統(tǒng)蒸汽管線，作為系統(tǒng)熱源回收利用。

蒸汽回收器回收的熱量為：7.6 t/h×2 730 kJ/kg×1 000=2.07×107kJ/h；

折標(biāo)煤：2.07×107kJ/h÷29 307 kJ/kgce=706 kgce/h；

根據(jù)真空制鹽裝置的產(chǎn)能，蒸汽熱量回收器使綜合能耗降低了4.7 kgce/t鹽。

2.3.2 冷凝水熱量回收器節(jié)能分析

設(shè)置兩臺冷凝水熱量回收器，兩臺冷凝水熱量回收器串聯(lián)使用，將1 080 t/h鹵水由85 ℃提高至90 ℃。

冷凝水熱量回收器回收的熱量為1 080 t/h×(90 ℃-85 ℃)× 3.3 kJ/kg·℃×1000=1.78×107kJ/h；

折標(biāo)煤：1.78×107kJ/h÷29 307 kJ/kgce=608 kgce/h；

根據(jù)真空制鹽裝置的產(chǎn)能，冷凝水熱量回收器使綜合能耗降低了4.0 kgce/t鹽。

2.3.3 冷凝水冷卻器節(jié)能分析

冷凝水通過冷凝水冷卻器將500 t/h廢液的溫度由35 ℃提高至40 ℃。

冷凝水冷卻器回收的熱量為500 t/h×(40 ℃-35 ℃)×4.2 kJ/kg·℃×1 000=1.05×107kJ/h；

折標(biāo)煤：1.05×107 kJ/h÷29 307 kJ/kgce=358 kgce/h；

根據(jù)真空制鹽裝置的產(chǎn)能，蒸汽熱量回收器使綜合能耗降低了2.4 kgce/t鹽。

節(jié)能分析結(jié)果詳見表2。

3 節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益分析

本裝置已成功運行4年，據(jù)我們跟蹤了解，真空制鹽裝置實際蒸汽消耗小于0.7 t/t鹽，目前國內(nèi)真空制鹽裝置蒸汽消耗平均水平在0.85～0.9 t/t鹽(產(chǎn)濕鹽)，與原工藝包設(shè)計蒸汽消耗0.8 t/t鹽為計算標(biāo)準(zhǔn)對比，年節(jié)約蒸汽約12萬t。

表2 節(jié)能分析結(jié)果

本項目蒸汽消耗達(dá)到了制鹽行業(yè)多效蒸發(fā)工藝的極低值。

1)本技術(shù)響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保政策，最大化地進(jìn)行能源綜合利用，對聯(lián)堿裝置產(chǎn)生的蒸汽冷凝水的熱量進(jìn)行了回收利用，降低了真空制鹽裝置蒸汽消耗，工藝技術(shù)在國內(nèi)外及制鹽行業(yè)屬于領(lǐng)先水平。

2)本工藝設(shè)計結(jié)合了項目的總體情況，解決了蒸汽冷凝水在不消耗循環(huán)水的情況下達(dá)標(biāo)返回?zé)犭娬镜膯栴}，蒸汽冷凝水余熱用于產(chǎn)生蒸汽、加熱鹵水、加熱注井廢水，提高了系統(tǒng)熱利用率。