離子膜法燒堿能耗計算中的幾個常見問題

龍林林

(湖北省化學工業研究設計院，湖北 武漢 430073)

為促使燒堿生產企業持續改進燒堿管理水平和生產技術，鼓勵采用新工藝、新技術，提高能源利用效率，使燒堿生產過程中的能源消耗下降，國家出臺了《燒堿單位產品能源消耗限額》(GB21257-2014)[1]，引導氯堿行業逐步淘汰能耗落后的燒堿生產裝置，促進行業的良性發展。

該標準研究與制定的依據是國家標準《綜合能耗計算通則》、國家統計局批準、備案的《氯、堿技術經濟核算規程》及《工業產品能耗定額國家標準研究方案》。

該標準規定了電解法燒堿單位產品能源消耗的統計范圍、計算方法、燒堿單位產品能耗指標等。

在節能監察中，與離子膜法燒堿企業的交流中發現，企業對于標準的理解和應用中存在以下幾項需要明確的事項。

1 32%液堿產品的產量

不少企業計量了電解槽出來的32%電解液量，也有企業的計量點在32%電解液回用到一次鹽水精制之后，把此計量定為32%液堿產量，這是不準確的。

《氯、堿技術經濟核算規程(離子膜電解法)》中第4.3條指出： 離子膜電解法生產過程中的浸膜及開車裝槽用堿等，一次鹽水精制和淡鹽水脫氯中和用堿，離子交換樹脂再生用堿，應列為自用堿，不能計入產品產量。

《氯、堿技術經濟核算規程(離子膜電解法)》中第19.3條指出： 凡在燒堿、氯氣生產及修理、開停車過程中所消耗的各種原材料、輔助材料、動力、燃料、汽、水等，均應列入氯氣、燒堿范圍內計算單耗。自用燒堿不得計入庫量，自用燒堿所消耗的一切原材料、輔助材料、燃料等均由產品負擔。

由此可見：

32%液堿產量=電解槽出來的32%電解液量-自用堿量

其中：自用堿量=一次鹽水精制用堿量+離子交換樹脂再生用堿量+浸膜及開車裝槽用堿量+淡鹽水脫氯中和用堿量

2 能耗統計范圍不包括氯化氫合成階段

氫氯處理工序在整個氯堿生產中起到了承上啟下的作用，消耗的能源主要是電力及水，電功率較大。常采用先進的節能型設備，氯氣處理及液化技術以及生產余熱回收利用。

其中生產余熱回收利用主要包括兩個方面：

一是生產燒堿的同時產生的氫氣和氯氣含有大量飽和水蒸氣，兩者可帶出兩吉焦以上的熱量(以生產一噸100%燒堿計)。利用此熱量預熱入槽精鹽水，既節約蒸汽又節約冷卻水。

二是回收利用氯化氫、鹽酸合成爐余熱。合成一噸氯化氫可產生反應熱達2522MJ，一噸氯化氫氣體回收的熱量可以副產0.5MPa蒸汽750千克。

余熱回收是一項很好的節能措施，很多燒堿企業把氯化氫的合成階段作為了燒堿能耗統計范疇；而實際上燒堿產品的能耗統計范圍不包括氯化氫合成階段，敘述如下：

2.1 《氯、堿技術經濟核算規程(離子膜電解法)》

第22.5條指出燒堿生產界區是指從蒸汽、電力、原鹽等能源和原材料，經計量進入工序開始，到成品燒堿計量入庫和伴生氫氣、氯氣進入總管為止的整個電解法燒堿產品生產系統。

第22.7 條指出氫氣、氯氣輸出邊界。電解法燒堿生產伴生的氫氣和氯氣以分別進入總管為輸出邊界。離子膜法工序中，淡鹽水脫氯產生的廢氯氣或氯氣，以出脫氯裝置為界(進入輔助設施吸收處理的除外)。

2.2 《燒堿單位產品能源消耗限額》編制說明

第5.2.7條指出離子膜電解法工藝裝置包括鹽水制備、鹽水二次精制、變電整流、離子膜電解、蒸發、固堿、淡鹽水脫氯、氫、氯輸送和成品燒堿計量包裝入庫等工序的裝置。

第5.2.11 條指出氫氣、氯氣輸出邊界。電解法燒堿生產伴生的氫氣和氯氣分別以氫氣泵及氯壓機出口送出總管為輸出邊界。

2.3 《燒堿單位產品能源消耗限額》(GB21257-2014)

在3.4 中定義了燒堿電解單元單位產品綜合能耗：用電解堿折100%燒堿單位產量表示的電解單元的綜合能耗，包括氯、氫處理過程所消耗的能源數量，不包括燒堿蒸發及其他加工過程所消耗的能源數量。

這里用的是包括“氯、氫處理過程”，而不是“氯氫處理工序”。

2.4 標準編制的意義

燒堿生產副產的氯氫氣體，有的以合成氯化氫為主，有的以直接銷售為主。

能耗標準應起到促進節能、鼓勵節能的作用。標準的制定既考慮差異，又便于實施、考核，具有可操作性。

如果燒堿產品的能耗統計范圍包括氯化氫合成階段，氯化氫氣體回收的熱量較大程度影響到燒堿能耗指標，不利于制定標準的原意。

綜上敘述可知：燒堿產品的能耗統計范圍不包括氯化氫合成階段

3 鹽酸合成爐副產的蒸汽用于燒堿生產的，應計入燒堿消耗能源

由于燒堿生產界區不包括氯化氫合成階段，因此鹽酸合成爐副產的蒸汽用于燒堿生產的，對于燒堿生產界區來講，就屬于外部供入能源，應計入燒堿消耗能源，否則形成漏記。

4 漏記燒堿生產界區內做燃料用的氫氣的消耗

由于氫氣是電解法制燒堿的副產品，而又消耗在燒堿生產界區內；因此習慣性的認為自產自用不予計量。

但是按照該標準的5.1.7的規定是應該計入的：在燒堿生產界區內，作為燃料耗用的氫氣(包括電解法制燒的堿副產品氫氣)應計入能耗量中。

5 自用堿率x和堿損失率y

該標準5.2.2 燒堿單位產品綜合能耗的計算中給出標準中給出了自用堿率及堿損失率用法，但并未給出自用堿率及堿損失率的計算方法；經研究，給出自用堿率x和 堿損失率y計算式：

5.1 自用堿率x

自用堿率x=自用堿量÷32%液堿產量

=自用堿量÷(電解槽出來的32%電解液量-自用堿量)

=(電解槽出來的32%電解液量-32%液堿產量)÷32%液堿產量

推導過程：

A、標準第5.2.2 給出某種規格燒堿單位產品綜合能耗按式(1)計算：

EZH=EDJ×(1+x)×(1+y)+EJG

式中：EZH——報告期內某種規格燒堿單位產品綜合能耗，單位為千克標準煤每噸(kgce/t)；

EDJ——報告期內燒堿電解單元單位產品綜合能耗，單位為千克標準煤每噸(kgce/t)；

X——實際發生的自用堿率；

y——實際發生的堿損失率；

EJG——報告期內某種規格燒堿加工過程的單位產品綜合能耗，單位為千克標準煤每噸(kgce/t)；

B、假如某企業只生產離子膜法32%液堿，報告期內企業綜合能耗為E，按照《綜合能耗計算通則》(GB/T2589-2008)有[2]：

①報告期內燒堿電解單元單位產品綜合能耗EDJ為：

EDJ=報告期內企業綜合能耗E÷電解槽出來的32%電解液量

②報告期內32%液堿單位產品綜合能耗：

EZH(32%液堿產品)=報告期內企業綜合能耗E÷32%液堿產量

③由于該企業只生產離子膜法32%液堿，可認為實際發生的堿損失為零，則實際發生的堿損失率y為零；由于電解槽出來的就是32%燒堿，因此離子膜法32%液堿加工過程的能耗為零，則離子膜法32%液堿加工過程的單位產品綜合能耗EJG為零。

按照標準第5.2.2給出的式(1)，則

EZH(32%液堿產品)=EDJ×(1+x)×(1+y)+EJG

=EDJ×(1+x)×(1+0)+0

=EDJ×(1+x)

則

x=(EZH(32%液堿產品)÷ EDJ)-1

=(報告期內企業綜合能耗E÷32%液堿產量)÷(報告期內企業綜合能耗E÷電解槽出來的32%電解液量)-1

=(電解槽出來的32%電解液量÷32%液堿產量)-1

=(電解槽出來的32%電解液量-32%液堿產量)÷32%液堿產量

=自用堿量÷32%液堿產量

5.2 堿損失率y

堿損失率y=實際發生的堿損失÷某規格離子膜法液堿產量

(某規格離子膜法液堿產量指電解槽出來的32%電解液加工出來的質量分數更高的燒堿)

推導過程與自用堿率x相似，不在贅述；需要指出的是不宜參考《清潔生產標準 氯堿工業(燒堿)》(HJ475-2009)。

5.3 自用堿率x和堿損失率y參考值

由于種種原因，不少企業漏記了該數據；建議在此種情況下，企業可參考表1取值。

表1 自用堿率x和堿損失率y參考值

出處：《燒堿單位產品能源消耗限額》編制說明。