大型磷復(fù)肥企業(yè)蒸汽冷凝水低溫?zé)崮芑厥占夹g(shù)研究

雷銀貴，何春云，張 燕

(云南云天化紅磷化工有限公司，云南 開遠(yuǎn) 661600)

蒸汽是磷復(fù)肥企業(yè)生產(chǎn)過程中常用的熱源，其在各用汽設(shè)備中釋放冷凝潛熱后產(chǎn)生冷凝水，而蒸汽熱量約有20%存在于冷凝水中。隨著國家對節(jié)能降耗政策的持續(xù)推進(jìn)，如何高效利用能源，降低能源成本成為磷復(fù)肥企業(yè)需要重視的課題之一。

1 現(xiàn)狀分析

云天化紅磷化工股份有限公司(以下簡稱紅磷化工)各濃縮裝置、熔硫裝置生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量蒸汽冷凝水，通過集中收集、處理后作為鍋爐給水，循環(huán)使用[1]。在處理過程中，前端需將收集的蒸汽冷凝水通過管殼式冷卻器，降溫至 50 ℃ 以下后進(jìn)行脫鹽水工藝處理；后端又需使用蒸汽，將脫鹽水由 50 ℃ 加熱至 98 ℃ 進(jìn)行除氧處理，作為鍋爐補(bǔ)水用。

在蒸汽冷凝水循環(huán)回用的過程中，體現(xiàn)出前端降溫，后端加熱，兩端均耗能的現(xiàn)象；隨著紅磷化工產(chǎn)能的提升，蒸汽冷凝水的回收量已高達(dá) 150 m3/h 以上，能耗問題日益突出。因此，如何回收蒸汽冷水低溫?zé)崮埽_(dá)到降低前端、后端的能耗已變得十分迫切。

2 技改方案

2.1 蒸汽冷凝水量

紅磷化工正常生產(chǎn)過程中蒸汽冷凝水產(chǎn)生量見表1。

表1 蒸汽冷凝水產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)表

2.2 技改路線

結(jié)合紅磷化工全廠熱平衡，在蒸汽冷凝水循環(huán)回用的過程中，先將冷凝水用于氨蒸發(fā)器蒸氨，回收冷凝水中的低溫?zé)崮埽刂评淠隹跍囟仍?80 ℃ 左右；后引入高溫混床新技術(shù)，處理 80 ℃ 左右的冷凝水；處理后的冷凝水轉(zhuǎn)變?yōu)槊擕}水，溫度在 70 ℃ 左右，送入除氧器除氧后作為鍋爐補(bǔ)水用。

根據(jù)上述技改路線可實(shí)現(xiàn)：①前端低溫?zé)崮芑厥?；②通過引入高溫混床新技術(shù)，使進(jìn)入除氧器的脫鹽水溫度由技改前的 50 ℃ 提高到 70 ℃，降低了除氧器蒸汽消耗。

2.3 技改實(shí)踐

1)設(shè)置氨蒸發(fā)器

在紅磷化工液氨站設(shè)置氨蒸發(fā)器1臺，將收集的蒸汽冷凝水引入氨蒸發(fā)器，換熱蒸氨。根據(jù)紅磷化工全廠熱平衡，控制冷凝水出口溫度在80℃左右。

氨蒸發(fā)器的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了充分、有效利用冷凝水低溫?zé)崮堋０闭舭l(fā)器相關(guān)參數(shù)如下：

外殼材質(zhì)，Q245R；換熱列管及管板材質(zhì)，316L不銹鋼；液氨蒸發(fā)量，8 t/h；液氨壓力，1.0～1.1 MPa；液氨溫度，5～20 ℃ 氣；氣氨出口溫度，30～60 ℃；加熱介質(zhì)，蒸汽冷凝水；蒸汽冷凝水進(jìn)口溫度，～100 ℃。

氨蒸發(fā)器使用至今運(yùn)行效果良好，能有效回收蒸汽冷凝水熱量達(dá)到蒸氨效果。

2)設(shè)置高溫混床

①設(shè)備基本參數(shù)。材質(zhì)，316L不銹鋼；外型尺寸，Φ2220 mm×4610 mm；額定處理能力，200 m3/h。

②裝填樹脂參數(shù)。樹脂裝填高度，1500 mm；樹脂型號及裝填量：陽樹脂(規(guī)格型號SQD-053G)，2.3m3；陰樹脂(規(guī)格型號SQD-253G)，4.6 m3。樹脂技術(shù)性能參數(shù)[2]見表2。

表2 樹脂技術(shù)性能參數(shù)表

2.4 高溫混床的運(yùn)行效果

投用一年多來，高溫混床運(yùn)行效果良好。

1)水處理產(chǎn)能操作彈性大

高溫混床設(shè)計(jì)產(chǎn)能為 150 m3/h，在實(shí)際運(yùn)行過程中，可穩(wěn)定在100～200 m3/h。

2)高溫樹脂運(yùn)行效果穩(wěn)定

產(chǎn)水量穩(wěn)定，出水溫度穩(wěn)定在70～75℃，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

通過引入高溫混床新技術(shù)，使進(jìn)入除氧器的脫鹽水溫度由 50 ℃ 提高到 70 ℃，降低了除氧器蒸汽的消耗。

2.5 冷凝水低溫?zé)崮芑厥展に嚵鞒虉D

來自濕法磷酸濃縮裝置、溫度約 100 ℃ 的蒸汽冷凝水，首先經(jīng)氨站氨蒸發(fā)器蒸氨降溫，水溫降至 80 ℃ 左右回收了部分低溫?zé)崮芎螅M(jìn)一步送入脫鹽水處理裝置實(shí)施技改新增的高溫混床進(jìn)行精處理，高溫混床采用耐高溫陽、陰樹脂(SQD-053G、 SQD-253G)進(jìn)行離子交換，維持進(jìn)水溫度約 70 ℃ 產(chǎn)出成品脫鹽水供至除氧器使用。見圖1。

圖1 蒸汽冷凝水低溫?zé)崮芑厥展に嚵鞒虉D

高溫混床運(yùn)行失效、樹脂再生期間，蒸汽冷凝水則按原方式采取循環(huán)水進(jìn)一步降溫至 50 ℃ 左右后送入脫鹽水處理裝置一級水箱或原水箱，有待進(jìn)入下工序進(jìn)行精處理。

3 節(jié)能效益評價(jià)

通過技改，紅磷化工實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標(biāo)。節(jié)能效益主要體現(xiàn)在兩方面：

1)前端低溫?zé)崮芑厥?/p>

通過設(shè)置氨蒸發(fā)器，前端可回收冷凝水中的低溫?zé)崮躘3]，技改前后對比：技改前，蒸汽冷凝水經(jīng)循環(huán)水換熱降溫后供脫鹽水處理裝置使用，沒有回收熱能；技改后，將蒸汽冷凝水用于蒸氨，冷凝水溫度由 100 ℃ 降至 80 ℃，每噸冷凝水蒸氨回收熱量為 8.36 MJ，按每小時(shí)150噸冷凝水用于蒸氨計(jì)算，前端冷凝水每小時(shí)節(jié)能量為 1254 MJ，折標(biāo)煤為 0.0428 t/h。

2)后端低溫?zé)崮芑厥?/p>

冷凝水通過高溫混床處理，水溫維持在 70 ℃ 左右，降低了除氧器蒸汽消耗，技改前后對比：技改前，每噸蒸汽冷凝水送除氧器從 40 ℃ 加熱至 100 ℃，需消耗蒸汽 0.1186 t；技改后，每噸蒸汽冷凝水送除氧器從 70 ℃ 加熱至 100 ℃，需消耗蒸汽 0.0593 t。

技改后，每噸蒸汽冷凝水的循環(huán)回用可節(jié)約加熱蒸汽約 0.0593 t，按高溫混床每小時(shí)處理150噸冷凝水計(jì)，則后端每小時(shí)節(jié)約低壓蒸汽 8.895 t，折標(biāo)煤0.818t/h；按硫酸余熱鍋爐蒸汽成本65元/t計(jì)算，則回用1噸冷凝水可節(jié)約蒸汽成本3.854元。

4 結(jié)語

截至2022年8月，紅磷化工冷凝水低溫?zé)崮芑厥占几耐哆\(yùn)滿1年，共回收利用蒸汽冷凝水約55萬噸。與技改前相比，回收的冷凝水低溫?zé)崮芗俺跫訜嵴羝嫌?jì)44.99萬噸標(biāo)煤；節(jié)約除氧加熱蒸汽成本212余萬元(僅計(jì)算后端)。

紅磷化工通過技改，較好地實(shí)現(xiàn)了冷凝水低溫?zé)崮艿幕厥眨瑢?shí)現(xiàn)了較好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益，可供行業(yè)內(nèi)大型磷復(fù)肥企業(yè)參考借鑒。