青海鹽湖氯化鉀裝置成品干燥系統(tǒng)節(jié)能減排改造淺析

高 松，劉曉鐘

（青海中信國安科技發(fā)展有限公司，青海 格爾木 816000）

1 現(xiàn)有氯化鉀生產(chǎn)裝置熱能使用概況

1.1 成品干燥系統(tǒng)

采用回轉(zhuǎn)干燥機(jī)進(jìn)行干燥，以燃燒天然氣產(chǎn)生的高溫?zé)煔鉃闊嵩催M(jìn)行干燥作業(yè)。系統(tǒng)由燃燒機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)爐、進(jìn)出料裝置、旋風(fēng)分離器、布袋除塵器、引風(fēng)機(jī)、煙囪等設(shè)備組成。（見表2）。干燥爐每年運行約240 d，平均每噸氯化鉀耗天然氣12.5 Nm3左右，每小時耗天然氣260 Nm3左右。

1.2 配藥用熱水加熱系統(tǒng)

采用兩臺（其中一臺備用）每小時生產(chǎn)1.5 m3、85 ℃熱水的天然氣燃?xì)忮仩t及熱水泵、管路、配藥槽等組成（見表3）。鍋爐每小時耗天然氣20 Nm3左右。

1.3 車間采暖

每年生產(chǎn)期的初期和后期，環(huán)境溫度較低，因此生產(chǎn)車間需要采暖。目前采用的方式是燃煤鍋爐供暖，每年平均耗煤150 t左右。

本文就有效利用氯化鉀裝置生產(chǎn)過程中所排出的尾氣中所含的廢棄熱量和其他散熱，增加必要的高效換熱設(shè)備以取代配藥用熱水鍋爐和燃煤供暖鍋爐，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2 尾氣成分及可利用熱量分析

現(xiàn)有干燥系統(tǒng)由引風(fēng)機(jī)排出的煙氣溫度在150 ℃左右（以下簡稱為低溫?zé)煔猓?，煙氣量約19 360 Nm3/h左右。煙氣成分主要為水蒸氣、N2、CO2、O2等，其熱量具有很大利用價值。

2.1 干燥爐排出廢煙氣成份

（1）天然氣燃燒產(chǎn)生的水蒸氣：溫度 150 ℃，流量經(jīng)計算為410 kg/h，相當(dāng)于520 Nm3/h。

（2）氯化鉀干燥過程中產(chǎn)生的水蒸氣：溫度150 ℃，流量經(jīng)計算為500 000/24×（10 %－2 %）＝1 670 kg/h，相當(dāng)于2 072 Nm3/h。

（3）天然氣燃燒產(chǎn)生的 CO2以及空氣帶入的 N2和過剩的O2：溫度150 ℃，流量經(jīng)計算CO2為260 Nm3/h，N2為13 457 Nm3/h，O2為 3 058 Nm3/h。

2.2 各部分煙氣成份可利用的有效熱量

余熱煙氣由150 ℃冷卻到100 ℃時，釋放的熱量為：

經(jīng)計算，因燃燒時混入大量的空氣以及進(jìn)出料口吸入冷風(fēng)（過量系數(shù)約為 6.8），煙氣中的水蒸氣在正常運行中不會產(chǎn)生冷凝水，但在裝置啟動初期，因為水溫和煙氣溫度都很低，有可能產(chǎn)出少量的冷凝水，其冷凝水量可以忽略不計。

3 項目節(jié)能減排改造方案

節(jié)能改造采用一級余熱回收裝置。

3.1 尾氣熱量經(jīng)余熱鍋爐加以利用

（1）余熱鍋爐（安裝在引風(fēng)機(jī)出口的煙道處）將10 ℃的冷水加熱至85 ℃，產(chǎn)生1.5 m3/h的熱水供配藥用熱水加熱系統(tǒng)使用，吸收熱量為4.18×1 500/3 600×（85－10）＝131 kW水通過循環(huán)泵在儲水箱與余熱鍋爐之間循環(huán)，冷水經(jīng)余熱鍋爐加熱后返回儲水箱，儲水箱外部設(shè)有保溫層，其溫度始終維持在85 ℃左右，隨時供配藥使用。

（2）余熱鍋爐產(chǎn)生的熱水溫度采用自動控制，通過電動閥門使水箱溫度保持在設(shè)定溫度。余熱鍋爐的設(shè)計留有一定的余量，多余的熱量在取暖季節(jié)直接用于供暖。在不取暖時用于補充到分解水內(nèi)。

（3）煙氣中含有一定量的HC l，隨著HCl濃度和溫度的增加，碳鋼腐蝕率增加，［1］所以余熱鍋爐與煙氣接觸的部件采用可靠的防腐措施。

3.2 供暖的改造

生產(chǎn)的初期和后期氣溫寒冷，目前車間采用燃煤鍋爐供暖。

3.2.1 本方案需利用的各部熱量

（1）回轉(zhuǎn)干燥爐前面的燃燒室外墻的散熱熱量。（2）布袋除塵器至引風(fēng)機(jī)煙道外表面的散熱熱量。（3）余熱鍋爐多余的熱量。

3.2.2 改造措施

（1）在燃燒室外墻和煙道外表面各制作一個罩體（根據(jù)實際位置），用引風(fēng)機(jī)通過管道將熱空氣送至需要供暖的工作點（大約為5個～6個）。

（2）將余熱鍋爐輸出的多余熱量分出一根管路接到車間的暖氣片上。

通過以上兩條措施完全可以解決生產(chǎn)車間的供暖問題，取代原有的燃煤鍋爐。

3.3 原有設(shè)備的處理

干燥系統(tǒng)在啟動時尾氣溫度很低，余熱鍋爐產(chǎn)生的熱水很少，而此時藥劑配制系統(tǒng)需要熱水?？梢园言袃膳_燃?xì)鉄崴仩t中的一臺當(dāng)作備用啟動爐使用，當(dāng)尾氣溫度達(dá)到正常余熱鍋爐產(chǎn)生熱水時，停掉備用啟動爐。為管理和管路連接方便，可以將備用啟動爐搬遷放置在余熱鍋爐旁邊。

4 節(jié)能改造施工順序安排

施工方案分步進(jìn)行：①對余熱鍋爐、附屬設(shè)備、管道進(jìn)行安裝，這期間不影響鉀肥生產(chǎn)。最后在所有準(zhǔn)備工作做好后，連接風(fēng)機(jī)煙道以及煙囪接口，使改造工作對裝置生產(chǎn)的影響減到最低；②生產(chǎn)車間的供暖改造施工可在余熱鍋爐改造的同時進(jìn)行。

5 經(jīng)濟(jì)核算

5.1 余熱鍋爐代替天然氣鍋爐經(jīng)濟(jì)核算

5.1.1 年節(jié)約資金

天然氣費用：240×24×20×1.1＝126 720（元）

司爐工人工費（按3人計算）：3×1 500×12＝54 000（元）

合計：180 720元

5.1.2 設(shè)備及安裝成本

余熱鍋爐及附屬設(shè)備價格：約為28萬元

綜合能源系統(tǒng)通過多種能源系統(tǒng)的有機(jī)協(xié)調(diào),有助于消除輸配供電系統(tǒng)瓶頸,延緩發(fā)、輸、配電系統(tǒng)建設(shè),提高各能源設(shè)備的利用效率;當(dāng)電力或燃?xì)庀到y(tǒng)因天氣或意外災(zāi)害出現(xiàn)中斷時,綜合能源系統(tǒng)可利用本地能源實現(xiàn)對重要用戶的不間斷供能,并為故障后供能系統(tǒng)的快速恢復(fù)提供電源支持。

運雜費：1.5萬元

安裝費：3.5萬元

合計：33萬元

5.1.3 設(shè)備運行費用

電費：增加1臺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天即可收回此項投資。

5.2 車間取暖設(shè)備經(jīng)濟(jì)核算

5.2.1 供暖設(shè)備及安裝成本

供暖設(shè)備價格：13.5萬元

運雜費：0.5萬元

安裝費：2.0萬元

合計：16萬元

5.2.2 供暖節(jié)約的資金

燃煤費用：150×500＝75 000（元）

司爐工人工費（按3人計算）：3×1 500×2＝9 000（元）

合計：84 000元

5.2.3 設(shè)備運行費用

電費：增加2臺0.37 kW的風(fēng)機(jī)，0.37×2×24×60×0.66＝703 元/年

5.2.4 收回投資周期

T＝16/（8.4－0.0703）＝1.9年，兩年即可收回此項投資。

6 節(jié)能改造投資回收結(jié)論

表1 節(jié)能改造經(jīng)濟(jì)成本回收表

通過以上分析，該改造可以節(jié)約燃煤消耗，同時改善作業(yè)環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

表2 原有干燥系統(tǒng)設(shè)備一覽表

表3 原有藥劑配制熱水系統(tǒng)設(shè)備一覽表

1 楊敬一.新型中和緩蝕劑對常減壓塔頂 HCl腐蝕作用的影響［J］.華東理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005（1）