淺談純堿生產(chǎn)中重灰爐氣的梯級(jí)利用

王秉鈞　王秀忠　張潤(rùn)澤　張彪　繆偉

摘 要：重質(zhì)純堿生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢熱爐氣，這些低品位熱能因無較好的利用方式大多純堿企業(yè)均放空處理，造成了資源的大量浪費(fèi)。唐山三友化工股份有限公司通過對(duì)重灰爐氣進(jìn)行分析檢測(cè)及技術(shù)攻關(guān)，成功用于母液多效蒸發(fā)，二次高含空氣廢熱爐氣再次用于冬季采暖，使重灰爐氣得到梯級(jí)利用，從而達(dá)到節(jié)能降耗、降本增效目的，也為各純堿生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排提供參考。

關(guān)鍵詞：重質(zhì)純堿 爐氣 梯級(jí)利用 節(jié)能減排

中圖分類號(hào)：TQ114.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（b）-0116-02

氨堿法純堿生產(chǎn)過程中存在多個(gè)放熱反應(yīng)操作單元，會(huì)產(chǎn)生大量含低品位熱能的中間物料和化工廢汽，傳統(tǒng)的處理方法一般采用循環(huán)水冷卻方法或直接放空，造成了熱能的大量浪費(fèi)，尤其煅燒工序耗能占純堿生產(chǎn)總耗能的1/3，具有一定的廢熱回收潛力。

1 重質(zhì)純堿生產(chǎn)工序簡(jiǎn)介

重質(zhì)純堿（以下簡(jiǎn)稱重灰）生產(chǎn)工藝主要有水合法和擠壓法。水合法生產(chǎn)工藝是輕質(zhì)純堿在水合器內(nèi)與化合水反應(yīng)制得一水堿，一水堿在煅燒爐通過加熱管被蒸汽加熱、干燥，脫去游離水和結(jié)晶水，制得重灰；擠壓法生產(chǎn)工藝是輕質(zhì)純堿經(jīng)擠壓機(jī)壓輥擠壓，排出氣體、增密加工成壓餅，壓餅經(jīng)多級(jí)破碎篩分后值得合格的重灰。

2 存在問題

水合法重灰生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重灰爐氣溫度約95 ℃，焓值較高，這些低品位熱能因空氣含量高，回收利用難度大，多數(shù)純堿生產(chǎn)廠家均用引風(fēng)機(jī)排空。該公司現(xiàn)運(yùn)行5臺(tái)重灰煅燒爐，每小時(shí)可產(chǎn)生低品位水蒸汽50 t左右（質(zhì)量流量），若將其直接排空不但造成資源的大量浪費(fèi)，也會(huì)影響周邊環(huán)境還會(huì)加劇周圍設(shè)備及建筑物的腐蝕。

3 重灰爐氣梯級(jí)利用

3.1 重灰爐氣分析檢測(cè)及回收方案

通過對(duì)該公司重灰爐氣分析檢測(cè)（數(shù)據(jù)見表1），其平均溫度95 ℃，水汽含量79%左右，經(jīng)查表重灰爐氣焓值2 668.8 kJ/kg，具有可觀的回收效益。

該公司以母液蒸發(fā)濃縮、冬季采暖為契機(jī)，根據(jù)重灰爐氣熱值較高、空氣含量高、換熱效果難以保證等特性，制定了合理的熱量梯級(jí)利用方案，同時(shí)開展不同空氣含量的廢熱爐氣熱能回收裝置研發(fā)。行業(yè)中將重灰爐氣首次用于多效蒸發(fā)作為濃縮母液的熱源，其二次高含空氣廢熱爐氣再經(jīng)熱回收器回收，用于廠區(qū)及附近區(qū)域冬季采暖，實(shí)現(xiàn)低品位熱能綜合利用，推動(dòng)公司節(jié)能降耗技術(shù)發(fā)展。

3.2 重灰爐氣用于多效母液蒸發(fā)濃縮

多效蒸發(fā)是將幾個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)運(yùn)行的蒸發(fā)操作，使蒸汽能得到多次利用，從而提高熱能的利用率。在三效蒸發(fā)操作的流程中，第一個(gè)蒸發(fā)器以生蒸汽作為加熱蒸汽，第二個(gè)和第三個(gè)蒸發(fā)器均以前一個(gè)蒸發(fā)器的二次蒸汽作為熱源。依據(jù)二次蒸汽和溶液的流向，多效蒸發(fā)的流程可分為：并流、逆流、錯(cuò)流。

該公司多效蒸發(fā)系統(tǒng)分為揮氨工序和蒸發(fā)工序兩個(gè)部分。

揮氨工序：生蒸汽作為動(dòng)力蒸汽經(jīng)噴射泵抽吸一效分離室二次閃蒸汽，混合后的蒸汽通過再沸器加熱母液，作為揮氨熱源，揮發(fā)出游離氨及二氧化碳等混合氣，經(jīng)氨冷卻器后送至吸收工序，揮氨后的母液送至三效蒸發(fā)工序。

蒸發(fā)工序：采用三效逆流降膜蒸發(fā)工藝，各重灰煅燒爐和水合機(jī)的出氣經(jīng)洗滌塔合并到爐氣總管，送往蒸發(fā)工序二效加熱室，作為母液蒸發(fā)濃縮的熱源。二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次汽再次用于三效加熱室的熱源，相比于傳統(tǒng)的多效逆流蒸發(fā)工藝，此流程既提高了二次閃蒸汽的品位，增加了二效、三效的蒸發(fā)量，還大大降低了生蒸汽的用量。

3.3 廢熱用于冬季采暖

重灰爐氣經(jīng)多效母液蒸發(fā)系統(tǒng)后，60 %左右的爐氣冷凝成80 ℃的冷凝水，繼續(xù)用于生產(chǎn)；經(jīng)分析，剩余廢熱爐氣中的空氣含量已高達(dá)46 %，再次回收利用難度較大，為實(shí)現(xiàn)重灰爐氣熱能的充分回收利用，該公司成功研發(fā)了高含空氣回收利用技術(shù)以及專有回收設(shè)備。

以軟水為循環(huán)介質(zhì)，一部分循環(huán)軟水首先送至三效蒸發(fā)系統(tǒng)揮氨工序氨冷器進(jìn)行初次預(yù)熱，在氨冷器內(nèi)52 ℃的循環(huán)軟水與83 ℃左右揮氨塔出氣逆流間壁換熱，出水溫度可升至61 ℃左右。較高壓力的氨冷器出水和另一部分循環(huán)軟水再進(jìn)入噴射式混合加熱器噴嘴進(jìn)口，在噴嘴出口形成螺旋噴霧與三效風(fēng)機(jī)出口來的二次廢熱爐氣在混合段混合，廢熱爐氣與軟水分充分接觸換熱后凝結(jié)，不凝氣體經(jīng)擴(kuò)壓段排出，循環(huán)軟水被加熱提升溫至65 ℃左右進(jìn)入熱水桶，經(jīng)熱水泵加壓分配用于冬季采暖用戶。

4 廢熱梯級(jí)利用效果

重灰爐氣用于多效母液蒸發(fā)的熱源，母液濃度可提高近20 ti，進(jìn)一步降低了重堿蒸餾塔汽耗，而且二次廢熱爐氣可將循環(huán)軟水由52 ℃加熱至65 ℃，冬季供暖面積達(dá)到7萬多平米；通過對(duì)重灰爐氣的梯級(jí)利用，回收率達(dá)到75 %以上，每小時(shí)可回收熱量102 GJ，折標(biāo)煤3.5 t/h。 此外，氨冷卻器改用循環(huán)軟水冷卻，相比之前用循環(huán)水冷卻減少了冷卻塔熱負(fù)荷，更好的保證了其他工序的冷量需求（見圖1）。

5 結(jié)語

通過對(duì)純堿生產(chǎn)中重灰爐氣的梯級(jí)利用，使廢熱資源得到了充分利用，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，還積極推動(dòng)區(qū)域循環(huán)的發(fā)展，適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家及純堿行業(yè)對(duì)節(jié)能減排發(fā)展的需求，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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