青海盐湖氯化钾装置成品干燥系统节能减排改造浅析

高 松，刘晓钟

（青海中信国安科技发展有限公司，青海 格尔木 816000）

1 现有氯化钾生产装置热能使用概况

1.1 成品干燥系统

采用回转干燥机进行干燥，以燃烧天然气产生的高温烟气为热源进行干燥作业。系统由燃烧机、鼓风机、回转炉、进出料装置、旋风分离器、布袋除尘器、引风机、烟囱等设备组成。（见表2）。干燥炉每年运行约240 d，平均每吨氯化钾耗天然气12.5 Nm3左右，每小时耗天然气260 Nm3左右。

1.2 配药用热水加热系统

采用两台（其中一台备用）每小时生产1.5 m3、85 ℃热水的天然气燃气锅炉及热水泵、管路、配药槽等组成（见表3）。锅炉每小时耗天然气20 Nm3左右。

1.3 车间采暖

每年生产期的初期和后期，环境温度较低，因此生产车间需要采暖。目前采用的方式是燃煤锅炉供暖，每年平均耗煤150 t左右。

本文就有效利用氯化钾装置生产过程中所排出的尾气中所含的废弃热量和其他散热，增加必要的高效换热设备以取代配药用热水锅炉和燃煤供暖锅炉，达到节能减排的目的。

2 尾气成分及可利用热量分析

现有干燥系统由引风机排出的烟气温度在150 ℃左右（以下简称为低温烟气），烟气量约19 360 Nm3/h左右。烟气成分主要为水蒸气、N2、CO2、O2等，其热量具有很大利用价值。

2.1 干燥炉排出废烟气成份

（1）天然气燃烧产生的水蒸气：温度 150 ℃，流量经计算为410 kg/h，相当于520 Nm3/h。

（2）氯化钾干燥过程中产生的水蒸气：温度150 ℃，流量经计算为500 000/24×（10 %－2 %）＝1 670 kg/h，相当于2 072 Nm3/h。

（3）天然气燃烧产生的 CO2以及空气带入的 N2和过剩的O2：温度150 ℃，流量经计算CO2为260 Nm3/h，N2为13 457 Nm3/h，O2为 3 058 Nm3/h。

2.2 各部分烟气成份可利用的有效热量

余热烟气由150 ℃冷却到100 ℃时，释放的热量为：

经计算，因燃烧时混入大量的空气以及进出料口吸入冷风（过量系数约为 6.8），烟气中的水蒸气在正常运行中不会产生冷凝水，但在装置启动初期，因为水温和烟气温度都很低，有可能产出少量的冷凝水，其冷凝水量可以忽略不计。

3 项目节能减排改造方案

节能改造采用一级余热回收装置。

3.1 尾气热量经余热锅炉加以利用

（1）余热锅炉（安装在引风机出口的烟道处）将10 ℃的冷水加热至85 ℃，产生1.5 m3/h的热水供配药用热水加热系统使用，吸收热量为4.18×1 500/3 600×（85－10）＝131 kW水通过循环泵在储水箱与余热锅炉之间循环，冷水经余热锅炉加热后返回储水箱，储水箱外部设有保温层，其温度始终维持在85 ℃左右，随时供配药使用。

（2）余热锅炉产生的热水温度采用自动控制，通过电动阀门使水箱温度保持在设定温度。余热锅炉的设计留有一定的余量，多余的热量在取暖季节直接用于供暖。在不取暖时用于补充到分解水内。

（3）烟气中含有一定量的HC l，随着HCl浓度和温度的增加，碳钢腐蚀率增加，［1］所以余热锅炉与烟气接触的部件采用可靠的防腐措施。

3.2 供暖的改造

生产的初期和后期气温寒冷，目前车间采用燃煤锅炉供暖。

3.2.1 本方案需利用的各部热量

（1）回转干燥炉前面的燃烧室外墙的散热热量。（2）布袋除尘器至引风机烟道外表面的散热热量。（3）余热锅炉多余的热量。

3.2.2 改造措施

（1）在燃烧室外墙和烟道外表面各制作一个罩体（根据实际位置），用引风机通过管道将热空气送至需要供暖的工作点（大约为5个～6个）。

（2）将余热锅炉输出的多余热量分出一根管路接到车间的暖气片上。

通过以上两条措施完全可以解决生产车间的供暖问题，取代原有的燃煤锅炉。

3.3 原有设备的处理

干燥系统在启动时尾气温度很低，余热锅炉产生的热水很少，而此时药剂配制系统需要热水。可以把原有两台燃气热水锅炉中的一台当作备用启动炉使用，当尾气温度达到正常余热锅炉产生热水时，停掉备用启动炉。为管理和管路连接方便，可以将备用启动炉搬迁放置在余热锅炉旁边。

4 节能改造施工顺序安排

施工方案分步进行：①对余热锅炉、附属设备、管道进行安装，这期间不影响钾肥生产。最后在所有准备工作做好后，连接风机烟道以及烟囱接口，使改造工作对装置生产的影响减到最低；②生产车间的供暖改造施工可在余热锅炉改造的同时进行。

5 经济核算

5.1 余热锅炉代替天然气锅炉经济核算

5.1.1 年节约资金

天然气费用：240×24×20×1.1＝126 720（元）

司炉工人工费（按3人计算）：3×1 500×12＝54 000（元）

合计：180 720元

5.1.2 设备及安装成本

余热锅炉及附属设备价格：约为28万元

综合能源系统通过多种能源系统的有机协调,有助于消除输配供电系统瓶颈,延缓发、输、配电系统建设,提高各能源设备的利用效率;当电力或燃气系统因天气或意外灾害出现中断时,综合能源系统可利用本地能源实现对重要用户的不间断供能,并为故障后供能系统的快速恢复提供电源支持。

运杂费：1.5万元

安装费：3.5万元

合计：33万元

5.1.3 设备运行费用

电费：增加1台0.75 kW的水泵，0.75×24×240×0.66＝2 851 元/年

T＝33/（18.072－0.2851）×240＝445天，即445天即可收回此项投资。

5.2 车间取暖设备经济核算

5.2.1 供暖设备及安装成本

供暖设备价格：13.5万元

运杂费：0.5万元

安装费：2.0万元

合计：16万元

5.2.2 供暖节约的资金

燃煤费用：150×500＝75 000（元）

司炉工人工费（按3人计算）：3×1 500×2＝9 000（元）

合计：84 000元

5.2.3 设备运行费用

电费：增加2台0.37 kW的风机，0.37×2×24×60×0.66＝703 元/年

5.2.4 收回投资周期

T＝16/（8.4－0.0703）＝1.9年，两年即可收回此项投资。

6 节能改造投资回收结论

表1 节能改造经济成本回收表

通过以上分析，该改造可以节约燃煤消耗，同时改善作业环境，具有良好的经济效益和社会效益。

表2 原有干燥系统设备一览表

表3 原有药剂配制热水系统设备一览表

1 杨敬一.新型中和缓蚀剂对常减压塔顶 HCl腐蚀作用的影响［J］.华东理工大学学报（自然科学版），2005（1）