純堿生產過程中熱量的回收利用

陳秀營

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

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純堿生產過程中熱量的回收利用

陳秀營

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

結合實際生產，介紹了純堿生產過程中重灰爐氣、化灰機余熱及生產反應熱的回收利用情況，為氨堿法純堿生產企業節能降耗及低品位熱能的回收利用提供參考。

余熱；反應熱；回收利用；重灰爐氣；化灰機

唐山三友化工股份有限公司生產純堿采用氨堿法生產工藝，原設計能力年產純堿60萬t。經過不斷的發展、技術改造，總體技術裝備水平達到了國際先進水平，純堿生產能力已達到231萬t/a。

氨堿法純堿生產工藝余熱均為低品位熱能，回收利用較困難，但從改進工藝、節能降耗等方面深入探討，能量的綜合利用有很大的發掘潛力。

1 重灰爐氣回收利用

我公司5臺重灰煅燒爐可產生爐氣量50 t/h左右，其溫度約93 ℃。改造前，重灰煅燒爐爐氣進入洗滌塔洗滌后經擴容器放空，存在大量的熱量浪費現象。為充分回收生產過程產生的廢熱，實施了重灰爐氣用于三效蒸發濃縮母液、剩余熱量加熱冬季采暖水。

1.1 三效蒸發濃縮母液

采用三效四體熱泵蒸發工藝對母液進行蒸發濃縮。母液經揮氨塔除去其中的游離氨后，依次進入三效、二效B、二效A、一效蒸發裝置，與蒸汽逆流加熱蒸發，逐漸提高母液的溫度及濃度。重灰爐氣從二效B進入蒸發系統，前一效分離室產生的二次蒸汽作為后一效的熱源，生蒸汽作為熱泵的動力汽，抽出第一效蒸發器的二次蒸汽用于揮氨塔的汽源，節省了揮氨塔生蒸汽的消耗。濃縮后的母液進入固定銨蒸餾系統，采用灰粉負壓蒸餾技術回收母液中的氨，得到了高濃度的鈣液，減少了廢液量。

1.2 加熱冬季采暖水

三效蒸發系統揮氨塔出氣及富余廢熱重灰爐氣可利用低品質熱量10 t/h以上，未能充分回收利用。因此，實施廠區廢熱回收采暖改造，增設廢熱回收集中供暖站，重新鋪設主管網管道，將蒸汽采暖系統改為水暖，統一由廠區的廢氣換熱產生的65 ℃以上低溫熱水供暖，回收廢熱用于采暖，提高經濟效益。

廢熱回收采暖系統以軟水為采暖循環水，經冷水泵輸送至新增波紋管換熱器，與三效揮氨塔82 ℃高溫出氣進行初步換熱；然后，采用新型高效的噴射式混合加熱器利用重灰爐氣與采暖水直接接觸再次加熱升溫，二次回收廢熱爐氣熱量，采暖水經分配器進入供暖管網。采暖系統供水溫度達到65～70 ℃，回水溫度52～55 ℃，供水量達到370 m3/h以上，完全滿足供暖要求，室內采暖效果良好。

2 化灰機余熱回收利用

在氨堿法純堿生產中，化灰工序是將石灰石煅燒制得的生石灰與水在化灰機內進行消化反應，制備合格的灰乳，供母液蒸餾與鹽水精制使用[1]。化學反應如下：

從上式可以看出，石灰消化放出大量的熱量，由于化灰時的熱損失及化灰機排出的水蒸汽帶走的熱量等，約有1/2熱量損失。化灰機出氣中含水蒸汽60%～80%，溫度80～95 ℃，可利用這部分廢熱加熱化灰水，可使消化反應速度加快，石灰粒子爆發，分散程度大，制得的灰乳粒子細膩、粘稠性好、分散均勻、不易沉淀，便于輸送。因此，對化灰機的熱回收塔進行改型，內部加裝噴頭、氣液分離器、集液槽等，通過預熱化灰水達到回收熱量的目的。新型熱回收塔結構如圖2所示。

化灰水從新型熱回收塔頂部進入，通過兩層噴頭噴淋，在塔內均勻分布。熱回收塔底部的蒸汽經過均布器與化灰水逆流直接接觸，有效提高了換熱效率；換熱后的化灰水經回流管進入化灰機內。

熱回收塔上層噴淋為較清的雜水，可對下層噴淋裝置、塔體、均布器進行洗滌，減緩結疤的形成。均布器的支撐由下部支腿型改為上部拉桿型，這樣可以有效避免形成的結疤影響蒸汽的分布，而且，在液體的洗滌下，起到沖洗結疤的作用。塔體頂部安裝抑氣裝置，中間開有孔洞，周圍均布溢流孔，可有效抑制蒸汽蒸騰，增加氣體回流率[2]。

3 生產反應熱回收利用

濃海水綜合利用項目是將曹妃甸工業區海水淡化項目副產的濃海水用于純堿生產中化鹽水，回收利用濃海水中的氯化鈉和水，降低純堿生產消耗。在純堿產量不變的情況下，化鹽水量是一定的，為了最大限度的利用濃海水中的鹽分，需進一步提高濃海水的濃度，從而增加海水用量。

在純堿生產過程中，精鹽水吸氨為放熱反應，是非等溫吸收過程，為了控制反應過程的溫度，在吸收過程設置冷卻裝置。氨鹽水碳酸化是一個伴隨化學反應及氣體吸收的結晶過程，碳化過程的主要反應都是放熱反應，為了降低碳酸氫鈉的溶解度，增加析出量，提高氯化鈉的利用率，碳化塔下部通入一定量的冷卻水來降低碳化取出液溫度[1]。

上述反應熱是通過淡水冷卻降溫，其中的熱量全部損失，又增加了淡水的消耗。為了很好的利用生產中的反應熱，還可以提高海水的利用量，我公司增加2臺海水涼水塔，同時將2臺淡水涼水塔改造成海水涼水塔，將濃海水用作循環冷卻水，用于碳化塔及吸收塔的冷卻，充分利用生產反應熱，實現海水進一步蒸發濃縮。增濃后的海水用于純堿生產，可降低純堿原鹽的消耗，節約淡水資源。

4 結 語

為實現企業的可持續發展，提高企業經濟效益，我公司近幾年在節能降耗方面取得了顯著成績。通過對氨堿法純堿生產中低品位熱能——重灰爐氣、化灰余熱、碳化反應熱等回收利用，最大限度地回收利用生產過程的反應熱及各種低位能余熱，為降低我公司的生產經營成本，提高市場競爭力，加強和推進公司的節能降耗工作做出貢獻。

[1] 陳學勤.氨堿法純堿工藝[M].沈陽:遼寧科學技術出版社,1989

[2] 陳文鋒.熱回收塔改造，回收化灰余熱[J].科技資訊,2014,(13)

TQ114.161

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1005-8370(2016)01-37-02

2015-12-01

陳秀營(1983—)，畢業于河北工業大學，應用化學專業，碩士學位。唐山三友化工股份有限公司技術中心，科研員，工程師，現從事技術研發工作。