氨堿廠蒸汽熱能的綜合利用簡析

趙安太,孫秀霞

(山東海化股份有限公司 純堿廠,山東 濰坊 262737)

氨堿廠蒸汽熱能的綜合利用簡析

趙安太,孫秀霞

(山東海化股份有限公司 純堿廠,山東 濰坊 262737)

介紹了3.7 MPa過熱蒸汽在汽輪機做功后乏汽與0.5 MPa過熱蒸汽以及煅燒爐3.2 MPa蒸汽使用后,凝水二閃,三閃汽一并進入母液蒸餾塔使用。凝水一部分回熱電廠循環使用。

蒸汽;熱能綜合利用

氨堿法純堿工業經過多年發展,生產工藝技術日臻成熟。各企業不斷進行的技術改造和優化生產過程,其目的之一就是降低能源消耗。氨堿企業主要的能源消耗材料為蒸汽、焦炭(無煙煤)、電等。按照濰坊純堿廠現有的工藝和設備配置,蒸汽耗用量占總耗能量的>76%,蒸汽消耗的多少是影響企業綜合能耗高低的決定因素,因此,如何降低純堿生產的蒸汽消耗,對降低能耗具有重要意義。

1 蒸汽熱能分布(見圖1)

圖1 蒸汽熱能分布

2 熱能平衡分析

在生產過程中,3.7 MPa過熱蒸汽在汽輪機做功后乏汽與0.5 MPa過熱蒸汽以及煅燒爐3.2 MPa蒸汽的二閃、三閃汽一并進入母液蒸餾塔使用。所有蒸汽凝結水一部分隨廢液外排,一部分回熱電循環使用。從熱能分布看,母液蒸餾塔的蒸汽消耗主導著整個純堿生產系統的熱能平衡。3.7 MPa和3.2 MPa蒸汽的綜合利用更能決定著0.5 MPa蒸汽消耗的高低,從而影響著整個生產過程的蒸汽消耗。今就我廠的蒸汽綜合利用分析如下。

2.1 3.7 MPa過熱蒸汽

螺桿壓縮機采用3.7 MPa過熱蒸汽作驅動力,考慮到汽輪機汽室乏汽壓力設計參數和使用年限,乏汽壓力和溫度一般在0.16 MPa、200℃左右。目前該汽已經難以挖掘潛力,只能作為一種過熱乏汽供蒸餾塔使用。在同樣溫度下,該乏汽的熱焓值略高于0.5 MPa蒸汽的熱焓值。如果壓縮機和蒸餾塔的開機規模匹配,理論上壓縮機乏汽量能夠滿足蒸餾塔的用汽要求。事實上在2009年1～8月份,由于純堿市場原因,我廠老線產能低,6臺螺桿壓縮機的乏汽量基本滿足4臺蒸餾塔的供汽。而0.5 MPa的蒸汽只是用來調節蒸餾塔溫度使用。2009年8月份,老線0.5 MPa蒸汽單耗完成90 kg/t,老線蒸餾汽耗累計完成汽耗270 kg/t。

2.2 3.2 MPa飽和蒸汽

由于煅燒用汽是一種具有一定過熱溫度的飽和蒸汽,不管蒸汽壓力和溫度有多大變化,其飽和熱焓值均在2.80 MJ/kg左右。當然如果過熱溫度和壓力越高,對降低煅燒蒸汽消耗是有益處的,但是過高的溫度對煅燒爐的加熱管和設備本身的漲縮度有很大影響。經過加熱干燥后的蒸汽具有較高的熱焓值,經過一次閃發壓力在1.4 MPa左右,可以去重灰煅燒爐使用,繼續對其凝液閃發,閃后蒸汽與輕灰煅燒爐的二次閃發汽一并去蒸餾塔使用,冷凝水輸送到熱電廠。經過二次閃發后的凝結水壓力、溫度在0.5 MPa和158℃左右,這部分熱能回到熱電廠會影響其熱能平衡,而對純堿生產來說,具有一定的回收利用價值。2007年我廠通過自身技術改造,采用低溫凝結水回收工藝,在原有的二次閃發罐后安裝DHQ-11(190)Ⅱ型和DHQ-9(50)Ⅱ型低溫汽回收器,進行三次閃發,將其閃發到壓力為0.18 MPa的低壓汽供蒸餾塔使用。經過工藝查定,回收低壓蒸汽量為10 t/h左右。溫度為127℃的凝結水送回熱電廠,極大地改善了熱電廠熱平衡問題,其經濟效益非常可觀。

2009年9月份,我廠老系統開始實施重堿二次脫水工程。重堿水分降低4%～5%,對降低煅燒蒸汽消耗產生很大影響。通過物料、熱能平衡查定,按照脫水前后重堿水分為17.5%和13.5%計算,可以降低煅燒蒸汽170 kg/t堿。但是由于重堿水分量的減少,煅燒爐氣的含熱量發生很大變化。降低4%的水分,等于在爐氣中減少90 kg/t堿的水蒸氣,因為這部分水蒸氣的減少,在母液聯合塔內使得熱母液溫度降低3℃左右。所以重堿二次脫水技術能夠提高煅燒爐的產能,降低其蒸汽消耗,但是該技術只是對分離后母液進行整體轉移到蒸餾塔中,從熱能平衡角度來講,還要考慮蒸餾塔蒸汽消耗的增加量。

2.3 0.5 MPa過熱蒸汽

該蒸汽全部用于母液蒸餾塔。除煅燒二閃、三閃汽和壓縮機乏汽等一并進入蒸餾塔外。蒸餾廢液的熱含量可通過一次和二次閃發,一次閃發汽直接去蒸餾塔預熱段,進一步提高預熱母液溫度。二次閃發汽全部進入淡液塔使用,使蒸餾廢液溫度降低到<98℃。

3 結 語

經過多次技術改造,各類蒸汽的熱能可再利用,特別是煅燒蒸汽的多級閃發,在一定程度上降低蒸餾汽耗。在實際生產中,各企業都是以蒸餾塔的運行負荷來平衡生產。在熱能平衡過程中,可以利用蒸餾塔的熱能,尤其使用0.5 MPa蒸汽用量來平衡全廠的熱能平衡。因此0.5 MPa蒸汽的消耗直接反映出蒸餾塔的運行狀況的好壞,也反映出煅燒和壓縮工序設備匹配程度和設備出力率的高低。

目前我廠投用固、液相重灰生產,尤其在生產低鹽重灰或重灰產量高的情況下,由于閃發氣量的減少和系統循環量增加,會使蒸餾汽耗升高;另外重堿脫水技術導致母液溫度降低;使用電石泥化灰,灰乳溫度降低等因素都能影響蒸餾汽耗。為最大限度節約蒸汽,對造成蒸餾汽耗升高的各種因素,又尋找了新的熱源來確保熱母液溫度不降低,同時對重堿二次脫水造成的母液增加(亦多耗氣)亦要采取有效措施。例如用蒸餾塔加熱反應后的介質與母液換熱;采用干法蒸餾工藝技術,充分利用生石灰的反應熱;可以用母液代替循環水冷卻爐氣等。另外對含有一定熱能的煅燒爐三次閃發后的凝結水,在熱電廠不能充分利用的情況下還具有開發價值。利用這部分水在不影響其水質的條件下,非常適合與冷母液換熱,提高母液溫度;如果實現這一工藝要求,煅燒蒸汽的熱能完全應用到生產中,蒸汽總體消耗會降低,對降低氨堿生產綜合能耗具有重大意義。

TK01.9

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1005-8370(2010)03-11-02

2009-11-10