離子膜法燒堿能耗計算中的幾個常見問題

龍林林

(湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院，湖北 武漢 430073)

為促使燒堿生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)改進(jìn)燒堿管理水平和生產(chǎn)技術(shù)，鼓勵采用新工藝、新技術(shù)，提高能源利用效率，使燒堿生產(chǎn)過程中的能源消耗下降，國家出臺了《燒堿單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB21257-2014)[1]，引導(dǎo)氯堿行業(yè)逐步淘汰能耗落后的燒堿生產(chǎn)裝置，促進(jìn)行業(yè)的良性發(fā)展。

該標(biāo)準(zhǔn)研究與制定的依據(jù)是國家標(biāo)準(zhǔn)《綜合能耗計算通則》、國家統(tǒng)計局批準(zhǔn)、備案的《氯、堿技術(shù)經(jīng)濟(jì)核算規(guī)程》及《工業(yè)產(chǎn)品能耗定額國家標(biāo)準(zhǔn)研究方案》。

該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電解法燒堿單位產(chǎn)品能源消耗的統(tǒng)計范圍、計算方法、燒堿單位產(chǎn)品能耗指標(biāo)等。

在節(jié)能監(jiān)察中，與離子膜法燒堿企業(yè)的交流中發(fā)現(xiàn)，企業(yè)對于標(biāo)準(zhǔn)的理解和應(yīng)用中存在以下幾項需要明確的事項。

1 32%液堿產(chǎn)品的產(chǎn)量

不少企業(yè)計量了電解槽出來的32%電解液量，也有企業(yè)的計量點在32%電解液回用到一次鹽水精制之后，把此計量定為32%液堿產(chǎn)量，這是不準(zhǔn)確的。

《氯、堿技術(shù)經(jīng)濟(jì)核算規(guī)程(離子膜電解法)》中第4.3條指出： 離子膜電解法生產(chǎn)過程中的浸膜及開車裝槽用堿等，一次鹽水精制和淡鹽水脫氯中和用堿，離子交換樹脂再生用堿，應(yīng)列為自用堿，不能計入產(chǎn)品產(chǎn)量。

《氯、堿技術(shù)經(jīng)濟(jì)核算規(guī)程(離子膜電解法)》中第19.3條指出： 凡在燒堿、氯氣生產(chǎn)及修理、開停車過程中所消耗的各種原材料、輔助材料、動力、燃料、汽、水等，均應(yīng)列入氯氣、燒堿范圍內(nèi)計算單耗。自用燒堿不得計入庫量，自用燒堿所消耗的一切原材料、輔助材料、燃料等均由產(chǎn)品負(fù)擔(dān)。

由此可見：

32%液堿產(chǎn)量=電解槽出來的32%電解液量-自用堿量

其中：自用堿量=一次鹽水精制用堿量+離子交換樹脂再生用堿量+浸膜及開車裝槽用堿量+淡鹽水脫氯中和用堿量

2 能耗統(tǒng)計范圍不包括氯化氫合成階段

氫氯處理工序在整個氯堿生產(chǎn)中起到了承上啟下的作用，消耗的能源主要是電力及水，電功率較大。常采用先進(jìn)的節(jié)能型設(shè)備，氯氣處理及液化技術(shù)以及生產(chǎn)余熱回收利用。

其中生產(chǎn)余熱回收利用主要包括兩個方面：

一是生產(chǎn)燒堿的同時產(chǎn)生的氫氣和氯氣含有大量飽和水蒸氣，兩者可帶出兩吉焦以上的熱量(以生產(chǎn)一噸100%燒堿計)。利用此熱量預(yù)熱入槽精鹽水，既節(jié)約蒸汽又節(jié)約冷卻水。

二是回收利用氯化氫、鹽酸合成爐余熱。合成一噸氯化氫可產(chǎn)生反應(yīng)熱達(dá)2522MJ，一噸氯化氫氣體回收的熱量可以副產(chǎn)0.5MPa蒸汽750千克。

余熱回收是一項很好的節(jié)能措施，很多燒堿企業(yè)把氯化氫的合成階段作為了燒堿能耗統(tǒng)計范疇；而實際上燒堿產(chǎn)品的能耗統(tǒng)計范圍不包括氯化氫合成階段，敘述如下：

2.1 《氯、堿技術(shù)經(jīng)濟(jì)核算規(guī)程(離子膜電解法)》

第22.5條指出燒堿生產(chǎn)界區(qū)是指從蒸汽、電力、原鹽等能源和原材料，經(jīng)計量進(jìn)入工序開始，到成品燒堿計量入庫和伴生氫氣、氯氣進(jìn)入總管為止的整個電解法燒堿產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)。

第22.7 條指出氫氣、氯氣輸出邊界。電解法燒堿生產(chǎn)伴生的氫氣和氯氣以分別進(jìn)入總管為輸出邊界。離子膜法工序中，淡鹽水脫氯產(chǎn)生的廢氯氣或氯氣，以出脫氯裝置為界(進(jìn)入輔助設(shè)施吸收處理的除外)。

2.2 《燒堿單位產(chǎn)品能源消耗限額》編制說明

第5.2.7條指出離子膜電解法工藝裝置包括鹽水制備、鹽水二次精制、變電整流、離子膜電解、蒸發(fā)、固堿、淡鹽水脫氯、氫、氯輸送和成品燒堿計量包裝入庫等工序的裝置。

第5.2.11 條指出氫氣、氯氣輸出邊界。電解法燒堿生產(chǎn)伴生的氫氣和氯氣分別以氫氣泵及氯壓機(jī)出口送出總管為輸出邊界。

2.3 《燒堿單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB21257-2014)

在3.4 中定義了燒堿電解單元單位產(chǎn)品綜合能耗：用電解堿折100%燒堿單位產(chǎn)量表示的電解單元的綜合能耗，包括氯、氫處理過程所消耗的能源數(shù)量，不包括燒堿蒸發(fā)及其他加工過程所消耗的能源數(shù)量。

這里用的是包括“氯、氫處理過程”，而不是“氯氫處理工序”。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)編制的意義

燒堿生產(chǎn)副產(chǎn)的氯氫氣體，有的以合成氯化氫為主，有的以直接銷售為主。

能耗標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)起到促進(jìn)節(jié)能、鼓勵節(jié)能的作用。標(biāo)準(zhǔn)的制定既考慮差異，又便于實施、考核，具有可操作性。

如果燒堿產(chǎn)品的能耗統(tǒng)計范圍包括氯化氫合成階段，氯化氫氣體回收的熱量較大程度影響到燒堿能耗指標(biāo)，不利于制定標(biāo)準(zhǔn)的原意。

綜上敘述可知：燒堿產(chǎn)品的能耗統(tǒng)計范圍不包括氯化氫合成階段

3 鹽酸合成爐副產(chǎn)的蒸汽用于燒堿生產(chǎn)的，應(yīng)計入燒堿消耗能源

由于燒堿生產(chǎn)界區(qū)不包括氯化氫合成階段，因此鹽酸合成爐副產(chǎn)的蒸汽用于燒堿生產(chǎn)的，對于燒堿生產(chǎn)界區(qū)來講，就屬于外部供入能源，應(yīng)計入燒堿消耗能源，否則形成漏記。

4 漏記燒堿生產(chǎn)界區(qū)內(nèi)做燃料用的氫氣的消耗

由于氫氣是電解法制燒堿的副產(chǎn)品，而又消耗在燒堿生產(chǎn)界區(qū)內(nèi)；因此習(xí)慣性的認(rèn)為自產(chǎn)自用不予計量。

但是按照該標(biāo)準(zhǔn)的5.1.7的規(guī)定是應(yīng)該計入的：在燒堿生產(chǎn)界區(qū)內(nèi)，作為燃料耗用的氫氣(包括電解法制燒的堿副產(chǎn)品氫氣)應(yīng)計入能耗量中。

5 自用堿率x和堿損失率y

該標(biāo)準(zhǔn)5.2.2 燒堿單位產(chǎn)品綜合能耗的計算中給出標(biāo)準(zhǔn)中給出了自用堿率及堿損失率用法，但并未給出自用堿率及堿損失率的計算方法；經(jīng)研究，給出自用堿率x和 堿損失率y計算式：

5.1 自用堿率x

自用堿率x=自用堿量÷32%液堿產(chǎn)量

=自用堿量÷(電解槽出來的32%電解液量-自用堿量)

=(電解槽出來的32%電解液量-32%液堿產(chǎn)量)÷32%液堿產(chǎn)量

推導(dǎo)過程：

A、標(biāo)準(zhǔn)第5.2.2 給出某種規(guī)格燒堿單位產(chǎn)品綜合能耗按式(1)計算：

EZH=EDJ×(1+x)×(1+y)+EJG

式中：EZH——報告期內(nèi)某種規(guī)格燒堿單位產(chǎn)品綜合能耗，單位為千克標(biāo)準(zhǔn)煤每噸(kgce/t)；

EDJ——報告期內(nèi)燒堿電解單元單位產(chǎn)品綜合能耗，單位為千克標(biāo)準(zhǔn)煤每噸(kgce/t)；

X——實際發(fā)生的自用堿率；

y——實際發(fā)生的堿損失率；

EJG——報告期內(nèi)某種規(guī)格燒堿加工過程的單位產(chǎn)品綜合能耗，單位為千克標(biāo)準(zhǔn)煤每噸(kgce/t)；

B、假如某企業(yè)只生產(chǎn)離子膜法32%液堿，報告期內(nèi)企業(yè)綜合能耗為E，按照《綜合能耗計算通則》(GB/T2589-2008)有[2]：

①報告期內(nèi)燒堿電解單元單位產(chǎn)品綜合能耗EDJ為：

EDJ=報告期內(nèi)企業(yè)綜合能耗E÷電解槽出來的32%電解液量

②報告期內(nèi)32%液堿單位產(chǎn)品綜合能耗：

EZH(32%液堿產(chǎn)品)=報告期內(nèi)企業(yè)綜合能耗E÷32%液堿產(chǎn)量

③由于該企業(yè)只生產(chǎn)離子膜法32%液堿，可認(rèn)為實際發(fā)生的堿損失為零，則實際發(fā)生的堿損失率y為零；由于電解槽出來的就是32%燒堿，因此離子膜法32%液堿加工過程的能耗為零，則離子膜法32%液堿加工過程的單位產(chǎn)品綜合能耗EJG為零。

按照標(biāo)準(zhǔn)第5.2.2給出的式(1)，則

EZH(32%液堿產(chǎn)品)=EDJ×(1+x)×(1+y)+EJG

=EDJ×(1+x)×(1+0)+0

=EDJ×(1+x)

則

x=(EZH(32%液堿產(chǎn)品)÷ EDJ)-1

=(報告期內(nèi)企業(yè)綜合能耗E÷32%液堿產(chǎn)量)÷(報告期內(nèi)企業(yè)綜合能耗E÷電解槽出來的32%電解液量)-1

=(電解槽出來的32%電解液量÷32%液堿產(chǎn)量)-1

=(電解槽出來的32%電解液量-32%液堿產(chǎn)量)÷32%液堿產(chǎn)量

=自用堿量÷32%液堿產(chǎn)量

5.2 堿損失率y

堿損失率y=實際發(fā)生的堿損失÷某規(guī)格離子膜法液堿產(chǎn)量

(某規(guī)格離子膜法液堿產(chǎn)量指電解槽出來的32%電解液加工出來的質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高的燒堿)

推導(dǎo)過程與自用堿率x相似，不在贅述；需要指出的是不宜參考《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 氯堿工業(yè)(燒堿)》(HJ475-2009)。

5.3 自用堿率x和堿損失率y參考值

由于種種原因，不少企業(yè)漏記了該數(shù)據(jù)；建議在此種情況下，企業(yè)可參考表1取值。

表1 自用堿率x和堿損失率y參考值

出處：《燒堿單位產(chǎn)品能源消耗限額》編制說明。