联碱装置蒸汽冷凝水余热综合利用

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(天津渤化工程有限公司，天津 300193)

1 背 景

能源是人们生活的物质基础，能源利用反应了整个社会的经济发展水平。随着经济的不断发展，企业热能综合利用日益受到人们的关注。在设计工作中应充分考虑热能综合利用问题，以节约能源、降低消耗、减少污染、增加效益。

2008年，我公司承担了某公司100万t/a联碱项目及全厂总体设计工作。项目包括有：120万t/a真空制盐装置，40万t/a合成氨装置，100万t/a联碱装置，及配套的公用工程。

其中，联碱装置在正常生产过程中，各工序产生冷凝水共260 m3/h(0.6 MPa ，70～170 ℃)。热电站要求冷凝水回热电站的参数为：0.6 MPa，<80 ℃。按照以往常规设计，需配置换热器，以循环水为冷源，将蒸汽冷凝水冷却至80 ℃以下。这样既消耗了循环水，增加了配套公用工程的负担，又浪费了蒸汽冷凝水的热量。无论是从能源消耗方面还是经济效益方面分析，此回收工艺均不是一个较好的方案。

作为全厂总体设计方，我们从全局出发，对各系统各装置进行了全面的能量平衡分析，考虑到真空制盐装置为用热单位，我公司在设计过程中增加了一套能量的回收装置， 将联碱装置产生的冷凝水的热量进行回收，用于真空制盐装置，最大限度利用这部分冷凝水的余热，节约能源。热量回收的同时蒸汽冷凝水温度降低，满足了热电站的要求。

2 工艺技术

2.1 工艺参数

某公司联碱装置在正常生产过程中共有三个工序产生冷凝水，各工序产生冷凝水共260 m3/h。参数详见表1。

表1 蒸汽冷凝水参数表

2.2 工艺流程

联碱装置产生的蒸汽冷凝水通过管道输送至本装置，根据蒸汽冷凝水的参数特点进行余热回收，余热回收分以下三个单元进行：

1)第一单元：将工序1和工序2来的蒸汽冷凝水(0.6 MPa，170 ℃)送入蒸汽回收器，回收蒸汽(0.2 MPa，140 ℃)并入真空制盐装置蒸汽管线，作为真空制盐装置的加热蒸汽。初步回收工序1和工序2蒸汽冷凝水的部分热量。

2)第二单元：蒸汽回收器排出的冷凝水与真空制盐装置中进入硝蒸发系统的卤水(85 ℃)通过冷凝水热量回收器Ⅰ和冷凝水热量回收器Ⅱ间接换热，进一步回收工序1和工序2蒸汽冷凝水的热量。回收器Ⅰ和回收器Ⅱ串联使用，卤水最终被加热至90 ℃，再进入硝蒸发系统。

3)第三单元：换热后的蒸汽冷凝水通过冷凝水冷却器继续与废液换热。常温废液由废液输入泵送入冷凝水冷却器，被加热至40 ℃后由废液输出泵送至矿区，注井回收，提高采卤效率。

工序1、工序2蒸汽冷凝水经过余热回收后进入储水装置，与来自工序3的蒸汽冷凝水合并。合并后温度<80 ℃，达到热电站的回收要求。用输水装置送回热电站循环利用。工艺流程详见图1。

图1 工艺流程示意图

2.3 节能分析

2.3.1 蒸汽回收器节能分析

来自工序1和工序2来的蒸汽冷凝水温度为170 ℃，温度较高，含有一定的余热。此部分冷凝水经蒸汽回收器，能够回收蒸汽7.6 t/h(0.2 MPa，140 ℃)，同时并入系统蒸汽管线，作为系统热源回收利用。

蒸汽回收器回收的热量为：7.6 t/h×2 730 kJ/kg×1 000=2.07×107kJ/h；

折标煤：2.07×107kJ/h÷29 307 kJ/kgce=706 kgce/h；

根据真空制盐装置的产能，蒸汽热量回收器使综合能耗降低了4.7 kgce/t盐。

2.3.2 冷凝水热量回收器节能分析

设置两台冷凝水热量回收器，两台冷凝水热量回收器串联使用，将1 080 t/h卤水由85 ℃提高至90 ℃。

冷凝水热量回收器回收的热量为1 080 t/h×(90 ℃-85 ℃)× 3.3 kJ/kg·℃×1000=1.78×107kJ/h；

折标煤：1.78×107kJ/h÷29 307 kJ/kgce=608 kgce/h；

根据真空制盐装置的产能，冷凝水热量回收器使综合能耗降低了4.0 kgce/t盐。

2.3.3 冷凝水冷却器节能分析

冷凝水通过冷凝水冷却器将500 t/h废液的温度由35 ℃提高至40 ℃。

冷凝水冷却器回收的热量为500 t/h×(40 ℃-35 ℃)×4.2 kJ/kg·℃×1 000=1.05×107kJ/h；

折标煤：1.05×107 kJ/h÷29 307 kJ/kgce=358 kgce/h；

根据真空制盐装置的产能，蒸汽热量回收器使综合能耗降低了2.4 kgce/t盐。

节能分析结果详见表2。

3 节能经济效益分析

本装置已成功运行4年，据我们跟踪了解，真空制盐装置实际蒸汽消耗小于0.7 t/t盐，目前国内真空制盐装置蒸汽消耗平均水平在0.85～0.9 t/t盐(产湿盐)，与原工艺包设计蒸汽消耗0.8 t/t盐为计算标准对比，年节约蒸汽约12万t。

表2 节能分析结果

本项目蒸汽消耗达到了制盐行业多效蒸发工艺的极低值。

1)本技术响应国家节能环保政策，最大化地进行能源综合利用，对联碱装置产生的蒸汽冷凝水的热量进行了回收利用，降低了真空制盐装置蒸汽消耗，工艺技术在国内外及制盐行业属于领先水平。

2)本工艺设计结合了项目的总体情况，解决了蒸汽冷凝水在不消耗循环水的情况下达标返回热电站的问题，蒸汽冷凝水余热用于产生蒸汽、加热卤水、加热注井废水，提高了系统热利用率。