淺談純堿生產(chǎn)過程中低品位熱能的回收利用

李俊杰，匡勇嬌，李岸芷

（廣東南方堿業(yè)股份有限公司，廣東 廣州 510760）

廣東南方堿業(yè)股份有限公司原設計年產(chǎn)20萬t純堿，是廣州市“八五”期間重點建設項目之一。自配3臺65t／h鍋爐，2臺6000kW發(fā)電機，采用鹵水精制、冷凍提硝、真空制鹽和利用含硝礦鹽為原料的氨堿法鹽堿聯(lián)合純堿生產(chǎn)企業(yè)。公司主要工藝技術是引進比利時索爾維公司的真空蒸餾、鹽水精制和化灰三項技術，也是當時國際上純堿生產(chǎn)較先進的工藝技術。經(jīng)過多年技術創(chuàng)新、挖潛改造，現(xiàn)公司純堿生產(chǎn)能力為600kt／a，無水芒硝85kt／a。

1 純堿生產(chǎn)過程中低品位熱能分析

純堿生產(chǎn)中蒸汽加熱點較多，蒸汽消耗量大，蒸汽冷凝水直排，尾氣、鍋爐煙氣、廢液帶走熱量；另一方面，系統(tǒng)生產(chǎn)換熱設備多，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的工藝熱能需及時移走，同時還消耗大量的循環(huán)冷卻水。純堿生產(chǎn)中低品位熱能包括高溫廢氣余熱、冷卻介質(zhì)余熱、化學反應余熱、廢汽廢水余熱、高溫產(chǎn)品和爐氣余熱等。我司技術中心組織對全廠范圍內(nèi)進行了一次低品位熱源的初步調(diào)研。目前我司純堿生產(chǎn)過程中部分可利用低品位熱源及其熱值如表1所示。

從上表中熱值的數(shù)據(jù)顯示，熱能損失最大的是重堿蒸餾、碳化反應過程大量冷卻水帶走熱量，其次是清廢液排放、爐氣、CO2壓縮機及后冷循環(huán)冷卻水帶走熱量，損失熱量最小是重灰流化床尾氣帶走的熱量。

表1 純堿生產(chǎn)主要低品位熱源可利用熱值表

2 低品位熱能綜合利用情況

2.1 乏汽和蒸汽冷凝水余熱的回收利用

1）汽輪機乏汽經(jīng)過減溫減壓之后進入蒸汽管網(wǎng)，產(chǎn)生約20t／h、0.3MPa低壓蒸汽用作蒸吸工序、鹽硝制鹽和提硝工序的熱源。

2）CO2壓縮機乏汽回收用作蒸餾塔熱源，蒸氨后的廢淡液（75℃50m3／h）送到石灰化灰用作化灰水用；3t／h 80℃鍋爐連排水回收至化灰。

3）煅燒爐冷凝水及硝干燥空氣加熱器冷凝水經(jīng)過一次、二次閃發(fā)之后，產(chǎn)生的二次蒸汽并入低壓蒸汽管網(wǎng)，冷凝水送回電站鍋爐，流程如圖1。

圖1 乏汽和蒸汽冷凝水余熱回收

2.2 利用煅燒爐部分爐氣熱能預熱鍋爐脫鹽水

煅燒爐氣降到60℃以下經(jīng)壓縮機送碳化使用，需大量循環(huán)水帶走爐氣的熱量，增大了循環(huán)水系統(tǒng)的負荷。而脫鹽水需要加蒸汽預熱到104℃才能進鍋爐汽包，如果用爐氣的熱量把脫鹽水預熱，其節(jié)能量十分可觀。

現(xiàn)將一臺波紋管換熱器脫鹽水代替循環(huán)水，脫鹽水經(jīng)爐氣預熱后再送去鍋爐，這樣利用預熱鍋爐脫鹽水的方式達到爐氣降溫的目的。

圖2 爐氣熱能預熱鍋爐脫鹽水

2.3 利用CO2壓縮機后冷器預熱反滲透進水

東江水經(jīng)水處理后進入反滲透裝置制脫鹽水供公司鍋爐用水，因冬季氣溫較低，進水溫度低于30℃時，反滲透產(chǎn)水率下降明顯。因此，在反滲透進水管加裝一臺管道泵，把反滲透進水送至重堿一臺CO2壓縮機后冷器換熱，然后，送回熱電反滲透裝置。輸送直流水約90m3／h，溫度可以從16℃升高到41℃，壓縮出氣溫度指標控制正常，反滲透裝置產(chǎn)水量增加明顯，單臺反滲透裝置每小時產(chǎn)水多5～10t，產(chǎn)水率提高20%～30%。

2.4 化灰排氣筒余熱回收

化灰機內(nèi)石灰消化產(chǎn)生大量的熱量，蒸汽附帶著細小顆粒從化灰機尾部排氣筒排入大氣，對環(huán)境造成一定的影響。

在化灰排氣筒上增加噴淋和回收裝置，用直流水進行兩層噴淋，加入直流水30～40m3，水溫從23℃升到80℃，有效地對化灰機排氣筒排出的尾氣進行冷卻降溫，回收化灰尾氣余熱，升溫后的直流水用于化灰，每小時可節(jié)約蒸汽3t。同時，減少排氣筒排出的粉塵，改善了現(xiàn)場環(huán)境。

2.5 真空吸收塔上部冷卻水熱量回收

氨鹽水在真空吸收塔內(nèi)吸氨反應產(chǎn)生熱量，由循環(huán)水經(jīng)冷卻水箱換熱后（溫度48～55℃）送至化灰水槽，對其熱量進行回收利用，化灰低壓蒸汽消耗降低3～5t／h，年節(jié)約運行成本462萬元。同時，減少高溫水返回循環(huán)水水場，水場溫度下降0.5℃左右，提高循環(huán)水的品質(zhì)。

3 低品位熱能利用的展望

我司近幾年在節(jié)能降耗方面取得了顯著地成績，今后繼續(xù)在低品位熱源的綜合開發(fā)利用上進一步挖潛。目前，我司正在積極地尋找途徑，開發(fā)利用余熱回收新技術，在未來幾年內(nèi)將實現(xiàn)煅燒爐氣、清廢液等低品位熱源的熱量回收利用，為我司節(jié)能降耗作出貢獻。