氨碱厂蒸汽热能的综合利用简析

赵安太,孙秀霞

(山东海化股份有限公司 纯碱厂,山东 潍坊 262737)

氨碱厂蒸汽热能的综合利用简析

赵安太,孙秀霞

(山东海化股份有限公司 纯碱厂,山东 潍坊 262737)

介绍了3.7 MPa过热蒸汽在汽轮机做功后乏汽与0.5 MPa过热蒸汽以及煅烧炉3.2 MPa蒸汽使用后,凝水二闪,三闪汽一并进入母液蒸馏塔使用。凝水一部分回热电厂循环使用。

蒸汽;热能综合利用

氨碱法纯碱工业经过多年发展,生产工艺技术日臻成熟。各企业不断进行的技术改造和优化生产过程,其目的之一就是降低能源消耗。氨碱企业主要的能源消耗材料为蒸汽、焦炭(无烟煤)、电等。按照潍坊纯碱厂现有的工艺和设备配置,蒸汽耗用量占总耗能量的>76%,蒸汽消耗的多少是影响企业综合能耗高低的决定因素,因此,如何降低纯碱生产的蒸汽消耗,对降低能耗具有重要意义。

1 蒸汽热能分布(见图1)

图1 蒸汽热能分布

2 热能平衡分析

在生产过程中,3.7 MPa过热蒸汽在汽轮机做功后乏汽与0.5 MPa过热蒸汽以及煅烧炉3.2 MPa蒸汽的二闪、三闪汽一并进入母液蒸馏塔使用。所有蒸汽凝结水一部分随废液外排,一部分回热电循环使用。从热能分布看,母液蒸馏塔的蒸汽消耗主导着整个纯碱生产系统的热能平衡。3.7 MPa和3.2 MPa蒸汽的综合利用更能决定着0.5 MPa蒸汽消耗的高低,从而影响着整个生产过程的蒸汽消耗。今就我厂的蒸汽综合利用分析如下。

2.1 3.7 MPa过热蒸汽

螺杆压缩机采用3.7 MPa过热蒸汽作驱动力,考虑到汽轮机汽室乏汽压力设计参数和使用年限,乏汽压力和温度一般在0.16 MPa、200℃左右。目前该汽已经难以挖掘潜力,只能作为一种过热乏汽供蒸馏塔使用。在同样温度下,该乏汽的热焓值略高于0.5 MPa蒸汽的热焓值。如果压缩机和蒸馏塔的开机规模匹配,理论上压缩机乏汽量能够满足蒸馏塔的用汽要求。事实上在2009年1～8月份,由于纯碱市场原因,我厂老线产能低,6台螺杆压缩机的乏汽量基本满足4台蒸馏塔的供汽。而0.5 MPa的蒸汽只是用来调节蒸馏塔温度使用。2009年8月份,老线0.5 MPa蒸汽单耗完成90 kg/t,老线蒸馏汽耗累计完成汽耗270 kg/t。

2.2 3.2 MPa饱和蒸汽

由于煅烧用汽是一种具有一定过热温度的饱和蒸汽,不管蒸汽压力和温度有多大变化,其饱和热焓值均在2.80 MJ/kg左右。当然如果过热温度和压力越高,对降低煅烧蒸汽消耗是有益处的,但是过高的温度对煅烧炉的加热管和设备本身的涨缩度有很大影响。经过加热干燥后的蒸汽具有较高的热焓值,经过一次闪发压力在1.4 MPa左右,可以去重灰煅烧炉使用,继续对其凝液闪发,闪后蒸汽与轻灰煅烧炉的二次闪发汽一并去蒸馏塔使用,冷凝水输送到热电厂。经过二次闪发后的凝结水压力、温度在0.5 MPa和158℃左右,这部分热能回到热电厂会影响其热能平衡,而对纯碱生产来说,具有一定的回收利用价值。2007年我厂通过自身技术改造,采用低温凝结水回收工艺,在原有的二次闪发罐后安装DHQ-11(190)Ⅱ型和DHQ-9(50)Ⅱ型低温汽回收器,进行三次闪发,将其闪发到压力为0.18 MPa的低压汽供蒸馏塔使用。经过工艺查定,回收低压蒸汽量为10 t/h左右。温度为127℃的凝结水送回热电厂,极大地改善了热电厂热平衡问题,其经济效益非常可观。

2009年9月份,我厂老系统开始实施重碱二次脱水工程。重碱水分降低4%～5%,对降低煅烧蒸汽消耗产生很大影响。通过物料、热能平衡查定,按照脱水前后重碱水分为17.5%和13.5%计算,可以降低煅烧蒸汽170 kg/t碱。但是由于重碱水分量的减少,煅烧炉气的含热量发生很大变化。降低4%的水分,等于在炉气中减少90 kg/t碱的水蒸气,因为这部分水蒸气的减少,在母液联合塔内使得热母液温度降低3℃左右。所以重碱二次脱水技术能够提高煅烧炉的产能,降低其蒸汽消耗,但是该技术只是对分离后母液进行整体转移到蒸馏塔中,从热能平衡角度来讲,还要考虑蒸馏塔蒸汽消耗的增加量。

2.3 0.5 MPa过热蒸汽

该蒸汽全部用于母液蒸馏塔。除煅烧二闪、三闪汽和压缩机乏汽等一并进入蒸馏塔外。蒸馏废液的热含量可通过一次和二次闪发,一次闪发汽直接去蒸馏塔预热段,进一步提高预热母液温度。二次闪发汽全部进入淡液塔使用,使蒸馏废液温度降低到<98℃。

3 结 语

经过多次技术改造,各类蒸汽的热能可再利用,特别是煅烧蒸汽的多级闪发,在一定程度上降低蒸馏汽耗。在实际生产中,各企业都是以蒸馏塔的运行负荷来平衡生产。在热能平衡过程中,可以利用蒸馏塔的热能,尤其使用0.5 MPa蒸汽用量来平衡全厂的热能平衡。因此0.5 MPa蒸汽的消耗直接反映出蒸馏塔的运行状况的好坏,也反映出煅烧和压缩工序设备匹配程度和设备出力率的高低。

目前我厂投用固、液相重灰生产,尤其在生产低盐重灰或重灰产量高的情况下,由于闪发气量的减少和系统循环量增加,会使蒸馏汽耗升高;另外重碱脱水技术导致母液温度降低;使用电石泥化灰,灰乳温度降低等因素都能影响蒸馏汽耗。为最大限度节约蒸汽,对造成蒸馏汽耗升高的各种因素,又寻找了新的热源来确保热母液温度不降低,同时对重碱二次脱水造成的母液增加(亦多耗气)亦要采取有效措施。例如用蒸馏塔加热反应后的介质与母液换热;采用干法蒸馏工艺技术,充分利用生石灰的反应热;可以用母液代替循环水冷却炉气等。另外对含有一定热能的煅烧炉三次闪发后的凝结水,在热电厂不能充分利用的情况下还具有开发价值。利用这部分水在不影响其水质的条件下,非常适合与冷母液换热,提高母液温度;如果实现这一工艺要求,煅烧蒸汽的热能完全应用到生产中,蒸汽总体消耗会降低,对降低氨碱生产综合能耗具有重大意义。

TK01.9

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1005-8370(2010)03-11-02

2009-11-10