氯碱装置避峰填谷安全经济稳定运行总结

王辛成，王 庆

（山东铝业公司氯碱厂，山东 淄博 255052）

氯碱装置避峰填谷安全经济稳定运行总结

王辛成，王 庆

（山东铝业公司氯碱厂，山东 淄博 255052）

介绍了山东铝业公司氯碱厂氯碱装置采用避峰填谷的方式组织生产的情况及效果，并提出了注意事项。

氯碱生产；避峰填谷；负荷；调整

山东铝业公司氯碱厂（以下简称山铝氯碱厂）现有烧碱生产能力16万t/a。其中，一期装置为伍德-迪诺拉BM-2.7高电流密度自然循环复极式离子膜电解槽4台，6万t/a，于2005年7月7日投产；二期装置为日本旭化成NCH-2.7高电流密度自然循环离子膜电解槽5台，10万t/a，于2008年6月13日投产。

资源占氯碱生产成本的15%左右，能源占氯碱生产成本的60%左右。淄博地处鲁中，周边东营地区和潍坊地区有丰富的海盐资源，山铝氯碱厂充分利用了该资源优势。但是，对于氯碱生产最关键的能源—电，是没有优势可言的，为了降低用电成本，形成核心竞争力，山铝氯碱厂提出了“以市场为导向、以效益为中心”的避峰填谷弹性生产组织模式，科学灵活地驾驭了生产装置，确保了安全稳定生产，实现了经济效益最大化。

1 避峰填谷的概况

2008年6月6日，山东省物价局和山东省经济贸易委员会联合下发 《关于调整峰谷分时电价政策的通知》，高峰、低谷时段电价按基础电价上下浮动60%，尖峰时段电价按基础电价上浮70%，平段仍执行基础电价。

“避峰填谷”是在高电价峰值时间段，装置在安全的最低负荷下运行，在低电价谷值时间段，装置在允许的最高负荷下运行，同时，匹配动力设备随负荷变化进行开停，通过合理的负荷调整来控制电费。

该厂没有自备电厂以及氯气下游产业，比较适合采取避峰填谷生产组织模式。

2 采取的措施及控制（执行）过程

（1）根据生产实际运行情况，不断优化和完善避峰填谷方案，做到测算值与实际运行值相符。在测算过程中，要把握最新产品市场和原材料价格，必要时增加测算频次，及时对生产组织作出指导，确保生产组织的高度灵活性。

（2）利用避峰装置低负荷运行时间，在确保总负荷和总电量不变的前提下，进行单槽停车检修及部分大型设备切换检查，解决了制约装置安全稳定运行的瓶颈问题，实现了装置全年无大修。

（3）在日本旭化成工艺设计中，阴极液系统没有加热装置，树脂塔后盐水直接进电解槽没有加热装置。当电解槽低负荷运行时，电解槽槽温仅为81℃，槽电压明显偏高，为此，在树脂塔后增加盐水换热器，低负荷时，通过升高进槽盐水温度的方式来提高槽温，此时，电解槽的槽温能够维持在87℃，槽电压降低50 mV左右。

（4）优化设备开停，在低负荷运行时，氯气产出量降低，氯气压缩装置中的透平机和氯气液化装置中的液化机组均可停1台，每台设备的额定功率为280kW，每天8h低负荷运行时间可节电4480kW·h，仅此一项，每年可节约电费150多万元。

3 避峰填谷运行过程中关键参数的变化和控制情况

改变运行电流负荷时,电解槽各项参数随负荷变化而变化，同时脱氯系统、盐水精制系统和氯氢系统也发生变化，不仅应该注意电解槽参数的控制，还应对脱氯系统、盐水精制系统和氯氢系统各项参数进行调整。

3.1 电解槽参数

（1）槽温

升降电流时，电极产生的热量发生变化,电解槽内物料的温度发生变化，槽温改变。在不同负荷下，为了保证离子膜高效运行，应保持适当的槽温。

降负荷前，在缓慢提升进槽盐水的温度的同时，以一定速率开始降负荷，盐水加热的温度随峰值期间的负荷而定，升温速度和降负荷的速率应保证槽温缓慢变化，在低负荷时槽温>84℃。

升负荷前，在缓慢降低盐水温度的同时，以一定速率开始升负荷，保证槽温缓慢升至88~89℃，同时，根据槽温情况来控制进槽烧碱的温度。

（2）压差

在改变电解槽的电流负荷时,产生气体的量会发生变化。为了防止氯氢压差波动,需要控制电流负荷的变化速度和氯气压缩机抽力的变化，保证槽内氯气压力缓慢调整至规定值。

在保证槽内氯气压力稳定的同时，氢气自动阀和氯气自动阀处于串级状态且自动阀的自动调整速率适当。

3.2 脱氯系统

（1）真空度

随着负荷的升降，出槽阳极液流量和阳极液中的游离氯也发生改变，脱氯系统的真空度也发生改变，真空度控制不好，易造成脱氯系统混乱，导致回盐水游离氯超标腐蚀管道设备。需加强真空泵的巡检力度，保证真空泵稳定运行。调节真空泵回流阀，保证真空度为-65～-75 kPa。

（2）脱氯系统加酸量、加碱量、亚硫酸钠加入量

随着负荷的升降，出槽阳极液流量和阳极液中的游离氯也发生改变，阳极液酸化所需加酸量和阳极液脱氯后加碱量、加亚硫酸钠量都会发生改变，控制不好会造成回盐水游离氯超标。在升降负荷时，及时调整阳极液加酸量，保持阳极液pH值为2左右；及时调整脱氯盐水加碱量，保持盐水pH值为10左右；保持亚硫酸钠浓度，及时调整脱氯盐水亚硫酸钠加入量，控制回盐水氧化还原电位为-100 mV以下。

3.3 盐水精制系统

一次盐水精制系统的流量、温度、pH值会随着进槽盐水流量和回盐水流量、温度的变化而变化，调整不当会造成整套装置处于混乱，且影响电解槽的安全稳定运行。

（1）无论装置在高负荷还是低负荷阶段，应保持盐水精制系统盐水的流量，低负荷时，由于盐水流量不变，精盐水贮罐的液位上涨，高负荷时，用精盐水贮罐的液位补偿进槽盐水流量和一次盐水流量的差异，但一次盐水的流量需要考虑进槽盐水所需流量和精盐水贮罐的能力等因素。

（2）保持化盐水的温度，高负荷时，利用中转罐中低温化盐水冷却高温的回盐水，低负荷时用蒸汽加热化盐水温度，保证盐水系统不会因温差而紊乱。

（3）严格控制回盐水的pH值，同时根据盐水系统pH值变化及时调整盐水系统加碱量，控制精制盐水系统各个环节的过碱量，并及时调整各个精制剂的加入量，保证盐水系统稳定运行。

3.4 氯氢系统

升降负荷时，电解槽产生的氯气和氢气量改变，氯气和氢气系统各个环节压力发生波动，如果不及时调节，会造成压差波动造成停车，还会影响下游工序的运行，同时，氯气干燥系统的各项参数也会发生变化，调整不及时，会造成氯气含水量增加，腐蚀设备。

（1）升降负荷时，通过调节氯气自动阀门或者压缩机本机回流，保证氯气压缩机的抽力平稳，根据负荷和氯气量，优化开停氯气压缩机；升负荷需要增开设备时，要提前开启氯气压缩机，并快速而平稳地并入系统；降负荷需要停设备时，缓慢关闭氯气压缩机的进口，同时打开本机回流，等待系统平稳后，按照程序停压缩机。

（2）升降负荷时，氯气和氢气压缩机泵后压力发生改变，通过自动阀门保证氯气和氢气压缩机泵后压力的平稳变化，同时，根据氯气和氢气的压力、适当调整次氯酸钠和盐酸的产量，平衡尾气系统。

（3）升降负荷时，电解槽产生氯气的温度和气量发生改变，合理调整干燥系统浓硫酸的加入量和氯气的温度，保证氯气含水量为100×10-6以下，防止腐蚀设备。

4 避峰填谷的效果

以电价的变化和总体的效益来说明避峰填谷的效果。电价和利润曲线见图1和图2。

5 避峰填谷的注意事项和运行总结

（1）每天要根据产品市场价格和原材料价格的变化，进行对比测算，及时灵活地调整避峰填谷运行方案。

（2）根据不同的电价时间段进行负荷调整，一天要进行4次升降负荷操作，精细化的操作技能尤为关键，同时，全厂各工序配合密切，有统一的协调指挥系统。

（3）严格按照计划运行方案，掌握负荷升降的幅度，严格按照规定的时间要求掌握升降负荷速率，不能操之过急。

（4）在负荷升降过程中，要频繁地调整档位，否则影响整流变压器有载开关的使用寿命，同时会产生瓦斯气体，威胁整流变压器的安全运行。要及时排掉瓦斯，加强油样分析，定期更换变压器油。

（5）注意电解槽温度的控制，尤其是低负荷运行时，槽温降低，会导致垫片的弹力下降，电解槽槽外泄漏的可能性增大，也会造成槽电压升高、电耗升高。

（6）在低负荷运行时，要加强 NaCl/NaOH、H2/Cl2、O2/Cl2等关键指标的检测。若有加酸情况，低负荷要停止。

（7）升降负荷运行会伴随着盐水温度变化与流量的变化，造成盐水质量不稳定。要严格控制回盐水指标，加强操作盐水精制工序，确保化盐水温度稳定。

（8）销售计划的排定要与负荷调整时间相匹配，确保发货环节的衔接，在产品生产能力不断变化的过程中，实现产销平衡。

Safe and economic operation summary of off-peak valley filling

WANG Xin-cheng,WANG Qing
(Shandong Aluminum Company Chlor-alkali plant,Zibo 255052)

The case of production organization and effect of chlor-alkali device adopting the way of off-peak valley filling were introduced,and the notes were proposed.

chlor-alkali production;off-peak valley filling;load;adjustment

TQ114.26

B

1009－1785(2011)09-0032-03

2011-04-20