石灰車間化灰機(jī)安裝新型熱回收器

王笑鐳,劉素效,姚 旗

(山東海天生物化工有限公司,山東 昌邑 261300)

石灰車間化灰機(jī)安裝新型熱回收器

王笑鐳,劉素效,姚 旗

(山東海天生物化工有限公司,山東 昌邑 261300)

在化灰機(jī)上安裝新型熱回收器,將石灰消化產(chǎn)生的蒸汽熱量用于熱電鍋爐用水提溫。通過(guò)能量的綜合利用,節(jié)約了大量能源,且改善了環(huán)境。

新型熱回收器;能量綜合利用;節(jié)能;環(huán)保

1 項(xiàng)目來(lái)源

氨堿法的鹽水精制和氨的回收過(guò)程中需要消耗大量的石灰乳,生石灰(CaO)消化制取石灰乳過(guò)程中產(chǎn)生大量90～98℃的水蒸汽。目前,國(guó)內(nèi)氨堿廠通常在化灰機(jī)尾部拔汽筒裝有熱回收器,用水直接噴淋換熱回收熱量,提溫水作為化灰用水。但該種熱回收方式不能充分回收利用石灰消化過(guò)程中產(chǎn)生的大量蒸汽,且影響拔汽筒蒸汽拔出,因而該種熱回收器目前國(guó)內(nèi)氨堿廠基本沒(méi)有使用,帶有少量石灰乳的大量蒸汽排空,既浪費(fèi)能源,又污染環(huán)境。

公司自備熱電廠冬季化學(xué)水車間淡水一般溫度為5～10℃,需要用蒸汽加熱提溫至25℃才能達(dá)到水處理的適宜溫度;同時(shí)熱電廠脫鹽水由25℃提溫超過(guò)100℃,并在除氧器內(nèi)除氧后方可進(jìn)入鍋爐使用。這都需要消耗大量蒸汽。

為此,海天公司獨(dú)立開發(fā)了石灰車間化灰機(jī)安裝新型熱回收器項(xiàng)目,將石灰消化產(chǎn)生的大量蒸汽熱量移出,用于熱電鍋爐用水提溫,通過(guò)對(duì)能量的綜合利用產(chǎn)生了顯著的效益。

2 項(xiàng)目的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)

在化灰機(jī)拔汽筒上安裝我們獨(dú)立開發(fā)的新型熱回收器,該熱回收器采用間壁式換熱,冷流體為熱電廠鍋爐用水,熱流體為化灰機(jī)產(chǎn)生的水蒸汽,蒸汽冷凝水由導(dǎo)液裝置引入雜水罐內(nèi)作為化灰用水使用,鍋爐用水提溫后送往熱電廠使用,蒸汽冷凝后部分剩余氣體由拔汽筒排空(詳見(jiàn)圖1)。

該項(xiàng)目的實(shí)施,通過(guò)對(duì)能量的綜合利用,在一定程度上減少了濕法加灰工藝存在的不足。為此,在同行具有較大的推廣價(jià)值。目前,該項(xiàng)目已獲得國(guó)家實(shí)用新型專利,專利號(hào):201020134982.0,且已申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利,正在發(fā)明專利公示過(guò)程中。

圖1 石灰化灰機(jī)余熱利用流程示意圖

3 項(xiàng)目實(shí)施及運(yùn)行情況

由我公司自主設(shè)計(jì)開發(fā)的新型熱回收器,于2009年12月5日在1#化灰機(jī)上成功投入運(yùn)行。2#、3#化灰機(jī)熱回收器根據(jù)1#化灰熱回收器運(yùn)行情況進(jìn)行了改進(jìn),于2010年3月安裝完畢投入運(yùn)行。

表1 熱回收器運(yùn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表(根據(jù)2011年3月9日至12日查定情況統(tǒng)計(jì))

②因處于采暖季節(jié),雜水罐兌入大量低溫水,雜水溫度平均為33.5℃,較其他季節(jié)低約15℃。為此,使用雜水的化灰機(jī)產(chǎn)生的蒸汽量較少,原水換熱器回收熱量較少。

③根據(jù)本次查定情況分析,在采暖季節(jié),可以通過(guò)控制低溫水排入雜水罐量,或通過(guò)余熱提高雜水溫度等途徑,以提高回收利用蒸汽量。

該新型熱回收器因采用間壁式換熱,不影響化灰機(jī)拔汽筒拔汽,且因蒸汽換熱后產(chǎn)生大量凝結(jié)水,換熱器不易堵塞,能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)了給熱電廠原水及脫鹽水兩種水提溫。石灰消化過(guò)程中產(chǎn)生的大量富余熱量得以有效回收利用。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

按純堿年產(chǎn)量110萬(wàn)t計(jì)算,該熱回收器投入正常運(yùn)行,年節(jié)約標(biāo)煤為10128.78t,年減少二氧化碳排放為2.43萬(wàn)t。每噸標(biāo)煤按1000元計(jì)算,按12年折舊扣除設(shè)備折舊等年運(yùn)行費(fèi)用約19.83萬(wàn)元,年增加經(jīng)濟(jì)效益為993.05萬(wàn)元。

公司于2011年3月9日至12日組織對(duì)該項(xiàng)目運(yùn)行情況進(jìn)行了查定,因該項(xiàng)目查定期處于采暖季節(jié),雜水溫度較低,使用雜水的化灰機(jī)熱回收器回收熱量較少。根據(jù)查定情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析,年最低經(jīng)濟(jì)效益為年節(jié)約標(biāo)煤8366.37t,年減排二氧化碳2.01萬(wàn)t,年增加經(jīng)濟(jì)效益816萬(wàn)元(詳見(jiàn)表2、表3)。

表2 化灰機(jī)熱回收器項(xiàng)目查定統(tǒng)計(jì)表

表2中有關(guān)計(jì)算說(shuō)明:

根據(jù)查定期每班運(yùn)行記錄,統(tǒng)計(jì)出每生產(chǎn)1t純堿回收的熱量及節(jié)約標(biāo)煤量,然后按算數(shù)平均數(shù)統(tǒng)計(jì)出查定期間噸堿回收的熱量及節(jié)約標(biāo)煤量。

如:3月12日白班工藝計(jì)算如下:

①原水溫升吸收熱量:q1=cm1Δt1=4.187×292.25×103×6.8 =8320825.10kJ/h

冷凝蒸汽量:q1/h=8320825.10/2278.6=3.65t/h

②脫鹽水溫升吸收熱量:q2=cm2Δt2=4.187×144.46×103× 27.9=16875427.16kJ/h

冷凝蒸汽量:q2/h=16875427.16/2278.6=7.41t/h

③總計(jì)回收熱量:q1+q2=25196252.26kJ/h

噸堿回收熱量:25196252.26/134.2=187751.51kJ/t

噸堿節(jié)約標(biāo)煤:187751.51/29307/0.835=7.67kg/t

式中:c——水的比熱4.187kJ/(kg·K);

m1——原水的質(zhì)量,kg;

m2——脫鹽水的質(zhì)量,kg;

Δt1——原水溫差,℃;

Δt2——脫鹽水溫差,℃;

h——蒸汽的潛熱,取2278.6kJ/kg(對(duì)應(yīng)飽和蒸汽溫度92.26℃,壓力0.076MPa)

標(biāo)煤熱值為29307kJ/kg,鍋爐熱效率取0.835。

表3 化灰機(jī)熱回收器項(xiàng)目年綜合效益表

該項(xiàng)目投資,設(shè)備費(fèi)用190萬(wàn)元,安裝費(fèi)用(包括配管、閥門、儀表、管道保溫等)48萬(wàn)元,共計(jì)238萬(wàn)元。該項(xiàng)目投入正常運(yùn)行,年增加經(jīng)濟(jì)效益為993.05萬(wàn)元。

投入產(chǎn)出比238∶993.05=1∶4.2

5 存在問(wèn)題分析

因化灰機(jī)產(chǎn)生的蒸汽量較大,經(jīng)衡算及查定為120～170kg/t堿,按80%回收率計(jì)算,理論上可回收利用蒸汽量達(dá)96～136kg/t堿,脫鹽水溫度可提升至70～85℃。隨著公司外圍項(xiàng)目的實(shí)施,熱電鍋爐負(fù)荷增大,脫鹽水量增加,熱電和化工應(yīng)加強(qiáng)協(xié)調(diào),盡可能利用該項(xiàng)目回收余熱,以進(jìn)一步挖潛該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 中國(guó)純堿工業(yè)協(xié)會(huì).純堿工學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1990

[2] 王 楚,等.純堿生產(chǎn)工藝與設(shè)備計(jì)算[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1995

TQ114.1;TQ083.4

B

1005-8370(2011)04-43-03

2011-03-24

王笑鐳(1969—),山東海天生物化工有限公司工藝技術(shù)部,工程師,長(zhǎng)期從事純堿生產(chǎn)工藝管理及技術(shù)改造。