氨堿法純堿生產(chǎn)中的節(jié)能降耗措施

馬成棟，冶發(fā)明，郝金軍

(青海發(fā)投堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817099)

節(jié)能減排是社會發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略方針，也是當前一項極為緊迫的任務(wù)，我公司作為青海省海西柴達木循環(huán)經(jīng)濟重點企業(yè)之一，積極組織實施“深挖潛力降低成本，節(jié)能技改創(chuàng)效益”目標。我公司在蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)、循環(huán)水涼水塔、石灰車間消化反應(yīng)過程、濁水外排項目上存在一定缺陷，造成了燃料、水資源、電能、化工余熱的損失和浪費，同時也造成了環(huán)境的污染，能耗的浪費。對此，我公司對以上四項項目進行了節(jié)能技術(shù)改造，對有效節(jié)能降耗有著十分重要的意義。

1 蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化

青海發(fā)投堿業(yè)有限公司蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)龐大、復(fù)雜，管理和使用難度較大，需要從用能等級匹配、能源使用效率和相關(guān)制備工藝要求，通過計算全廠蒸汽系統(tǒng)壓力平衡、水平衡、熱平衡等，并結(jié)合項目投資的經(jīng)濟性、合理性、可行性，做好能源的合理回收和合理利用。

1.1 煅燒車間

1)新建一套1.6 MPa閃蒸系統(tǒng)

新增的1.6 MPa閃蒸系統(tǒng)，收集七臺疏水槽防凍閥排放凝結(jié)水，同時可收集3.1 MPa輕灰煅燒爐的事故排水，進入新增的閃蒸系統(tǒng)閃蒸，閃蒸1.6 MPa蒸汽并入1.6 MPa蒸汽管網(wǎng)，閃蒸后的高溫凝結(jié)水進新建的0.5 MPa閃蒸系統(tǒng)。

2)新建一套0.5 MPa閃蒸系統(tǒng)

新建一套0.5 MPa閃蒸系統(tǒng)。輕灰一閃防凍閥排放的高溫、高壓凝結(jié)水，重灰1.6 MPa疏水槽排放的高溫、高壓凝結(jié)水，通過新建的凝結(jié)水管道進新增的閃蒸系統(tǒng)閃蒸，閃蒸0.5 MPa蒸汽并入0.5 MPa蒸汽管網(wǎng)。不僅回收利用了凝結(jié)水，而且二次閃發(fā)蒸汽也得到了充分利用。新增的0.5 MPa閃蒸系統(tǒng)，同時可收集單臺重灰煅燒爐的事故放水。

說明：新建的1.6 MPa閃蒸系統(tǒng)和0.5 MPa閃蒸系統(tǒng)，均按60 t/h的凝結(jié)水量設(shè)計，即輕灰煅燒爐和重灰煅燒爐的單臺事故狀態(tài)，輕灰和重灰煅燒爐事故狀態(tài)不同時發(fā)生。

3)新建一條凝結(jié)水管線至熱電車間

根據(jù)煅燒車間的蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)和沿途0.5 MPa蒸汽用戶，結(jié)合蒸汽凝結(jié)水管道內(nèi)介質(zhì)為“汽液兩相流”的特點，新建一條凝結(jié)水回收管線(DN200)至熱電車間，此凝結(jié)水管道的主要作用是收集煅燒車間導(dǎo)淋防凍放水及沿途管線疏水等低壓蒸汽(0.5 MPa)用戶的凝結(jié)水回收，提高凝結(jié)水回收率；同時此凝結(jié)水管道也可通過煅燒爐凝結(jié)水罐底部的導(dǎo)淋閥，根據(jù)新老凝結(jié)水管線的運行情況調(diào)劑，適當分流原凝結(jié)水管網(wǎng)的部分凝結(jié)水，減少原管網(wǎng)的阻力，促進煅燒車間逐級閃蒸疏水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

4)重灰方箱伴熱安裝疏水閥

重灰方箱伴熱線，共13個疏水點，全部選用耐水擊、耐雜質(zhì)、耐背壓的倒置桶式疏水閥，更換疏水閥后的凝結(jié)水，優(yōu)先經(jīng)原凝結(jié)水回收管線回收利用；如果原凝結(jié)水回收管線因背壓高影響伴熱疏水系統(tǒng)的正常運行，即影響方箱伴熱效果，將方箱伴熱凝結(jié)水進新增凝結(jié)水回收管線，進新增的DN200凝結(jié)水回收管線。

5)煅燒車間蒸汽管線安裝疏水閥

蒸汽管線疏水，共16個疏水點全部選用耐水擊、耐雜質(zhì)、耐背壓的倒置桶式疏水閥，更換疏水閥后的凝結(jié)水，通過新增的凝結(jié)水回收管線，凝結(jié)水全部回收利用。

1.2 熱電車間

1)煅燒新增的凝結(jié)水回收管線回收的凝結(jié)水，進熱電車間熱力除氧器。

2)新增定排擴容器乏汽回收冷凝器和定排水余熱回收換熱器，冷源采用抽凝式汽輪機的凝結(jié)水，回收定排擴容器乏汽和定排擴容器高溫水的余熱。

3)定排擴容器乏汽冷凝后的凝結(jié)水，經(jīng)新增凝結(jié)水回收管道至鍋爐房疏水擴容器水箱。

4)定排擴容器底部熱水經(jīng)定排水余熱回收換熱器與透平冷凝液取熱后，定排水經(jīng)降溫至50 ℃以下，經(jīng)新增電機設(shè)施和管道，將取熱后的定排擴容器出口水送煤場用做沖灰水，減少沖灰生水的消耗。

1.3 沿途管廊管線疏水

1)沿途管廊管線疏水，共38個疏水點蒸汽管線疏水選用耐水擊、耐雜質(zhì)、耐背壓的倒置桶式疏水閥。

2)更換疏水閥后，新增凝結(jié)水回收管線，利用疏水閥后余壓，將沿途管線疏水就近并入煅燒車間新增的DN200的凝結(jié)水回收管網(wǎng)。

2 無電耗水輪機節(jié)能技術(shù)改造

青海發(fā)投堿業(yè)有限公司水氣車間有五臺4 200 m3/h循環(huán)水冷卻塔，用于生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水降溫。目前循環(huán)水系統(tǒng)5臺冷卻塔風機均由電機帶動，電機功率為132 kW。為了達到節(jié)電降耗的目的，我公司把水氣車間1#、2#、4#冷卻塔冷卻風機電機拆除，在原電機基礎(chǔ)安裝無電耗水輪機，冷卻塔塔頂風機由原先的電動機驅(qū)動改為水輪機驅(qū)動。

水輪機效率：87%～93%

水輪機進水量：≥4 200 m3/h

水輪機進口壓力：0.06～0.10 MPa

水輪機技術(shù)特點：

1)節(jié)能：無電耗貫流式水輪機利用循環(huán)水系統(tǒng)富余水壓驅(qū)動水輪機轉(zhuǎn)輪，利用傳動軸、減速機帶動風葉轉(zhuǎn)動，既完全省去了冷卻塔配備風機所用的電機，又不增加循環(huán)水泵的電耗，因此省電達100%。

2)安全可靠：無電耗貫流式水輪機由于不帶電機，杜絕了電機的漏電、電控設(shè)備、損壞等故障。

3)冷卻效果好：隨著季節(jié)的變化，無電耗貫流式水輪機的轉(zhuǎn)速是隨著循環(huán)水的回水流量的增減而增減，風量也隨之增減，使冷卻塔的汽水比穩(wěn)定在最佳狀態(tài)，達到的冷卻效果更好。

改造過程中僅拆除電機，保留傳動軸和減速機，保留風機及配套輪轂，水輪機則安裝在塔頂指定位置。位于冷卻塔南側(cè)的進水管經(jīng)過改裝后連接到水輪機的進水管，循環(huán)水經(jīng)過水輪機并對其做功后從水輪機出水管引出。出水管連接到原冷卻塔的進水管上，確保循環(huán)水正常通往配水系統(tǒng)進行霧化。為了保證改造后水輪機運行更平穩(wěn)，以及減小熱脹冷縮對設(shè)備的影響，在水輪機進水端和出水端都要安裝軟連接；為了更好的監(jiān)測水輪機的運行狀態(tài)，在水輪機的進水端和出水端都要安裝壓力表。

3 濁水資源化再利用

我公司生產(chǎn)污水集中至水氣排水泵房，經(jīng)水泵直接外排。排水量350 m3/h左右，由1臺280 kW渣漿泵將水輸送至渣場二級泵站。污水外排造成大量水資源浪費。

利用我公司廢棄的1.8×105m4水池中6個水池，將原水池西北角水池隔離劃分為2個池，隔離后總共為7個水池，4個水池為沉降池，3個為清水池，1#、2#、3#、4#沉降池制作進車坡道，用于沉降池清理。各池之間流水通道為溢流槽， 廢水經(jīng)過排水渠集中輸送至水池進行沉降后，經(jīng)泵加壓后送至蒸吸樓，接入5#、6#蒸氨塔塔頂冷卻器上下層高壓水管線，與氨氣間接換熱后回水從5#、6#蒸氨塔原出水管線接到鹽水雜水桶及洗泥桶。

表1 濁水所含主要成分/循環(huán)水控制指標

圖1 濁水沉降處理示意圖

4 石灰車間化灰余熱回收利用

石灰消化時放出大量的熱，但石灰消化產(chǎn)生的熱量約有一半未被利用，以熱量損失及排氣的形式放出，排氣溫度在80～95 ℃，排氣中含水蒸汽60%～80%，因此可利用這部分廢汽加熱化灰用水。將重堿車間來的二次水與化灰機內(nèi)石灰消化產(chǎn)生的蒸汽進行逆流熱交換，充分利用化灰機本身的消化熱來提高化灰水溫度，降低石灰石消耗，減少廢氣外排。

由于原設(shè)計的熱回收塔蒸汽回收裝置不能滿足實際生產(chǎn)需要，無法正常運行，造成大量蒸汽排空熱能浪費。因此為了充分回收排空蒸汽，節(jié)能減排，需對熱回收塔進行改型，通過預(yù)熱化灰用水來達到熱量回收的目的。通過計算，在不影響化灰機正常運行的前提下，化灰機熱回收裝置拔汽筒內(nèi)安裝換熱列管，采用間接換熱的方式，冷介質(zhì)為蒸吸裝置來的二次水，熱介質(zhì)為化灰機產(chǎn)生的飽和水蒸汽，使二次水溫升達到5 ℃以上，達到進一步提高消化反應(yīng)的反應(yīng)速率的目的。

在熱回收裝置DN2200筒體內(nèi)安裝三層φ51×4換熱管，每層四排，管內(nèi)的化灰水與殼程蒸汽進行換熱，使化灰水溫度由目前的55 ℃左右提升到60 ℃。為了減少蒸汽阻力，取除原設(shè)計中的錐帽，DN2200筒體長5.2 m，層與層之間距離800 mm，φ51×4換熱管之間距離200 mm，每層高度約為850 mm，安裝3層。

每層換熱管分上下兩排，中間用折流板分開，下兩排換熱管進水(32根換熱管進水)，另外一端通過彎頭與上兩排一端連接，從上兩排管另一端出水，換熱后的化灰水通過DN200的鋼管送至化灰機使用。

5 經(jīng)濟效益

蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造，重點解決了蒸汽系統(tǒng)現(xiàn)存的問題，每年可產(chǎn)生節(jié)能效益約300萬元，進一步提高了能源綜合利用率，降低了生產(chǎn)成本。

無電耗貫流式水輪機利用循環(huán)水系統(tǒng)富余水壓驅(qū)動水輪機轉(zhuǎn)輪，利用傳動軸、減速機帶動風葉轉(zhuǎn)動，既完全省去了冷卻塔配備風機所用的電機，又不增加循環(huán)水泵的電耗，因此省電達100%。無電耗貫流式水輪機由于不帶電機，杜絕了電機的漏電、電控設(shè)備、損壞等故障。該項目實施后，每年可節(jié)約用電2 827 440 kW·h，按每度電0.40元計算，每年可節(jié)省電費1 130 976萬元。

濁水池每小時回收水量約350 m3，按照每年生產(chǎn)330天計算，年節(jié)約水量277萬m3左右。

化灰水溫升高5 ℃，流量為360 m3/h，則化灰水吸收熱量：7 524 MJ，標煤熱值按29 310 kJ/kg計算，一年330天計算，年節(jié)約標煤2 033.09 t。

6 結(jié) 論

氨堿廠生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的大量廢汽、廢水，只要合理治理并綜合利用，不但能解決環(huán)境污染問題，而且能變廢為寶，做到資源的合理利用，并提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，使企業(yè)增產(chǎn)增收。通過對氨堿法純堿生產(chǎn)節(jié)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為降低企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營成本，提高市場競爭力，加強和推進企業(yè)的節(jié)能降耗工作做出貢獻。