关于天然碱、硝加工中蒸发系统节能改造研究

杨建 郭频频

摘 要：本文在总结天然碱、硝加工中蒸发系统现状的基础上，进一步分析了系统中存在的三大突出问题，并针对问题提出了四项合理化建议，目的在于使系统进一步充分利用剩余资源，提高生产的平稳性，实现节约能源的目标。

关键词：天然碱、硝；蒸发系统；节能改造

中图分类号：TK222 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）14-0061-02

Study on Energy Saving Transformation of Evaporation

System in Natural Soda and Nitrate Processing

YANG Jian GUO Pinpin

（Tongbai Sea Crystal Alkali Industry Co.， Ltd.，Nanyang Henan 473000）

Abstract： On the basis of summarizing the current situation of evaporation system in natural alkali and nitrate processing， this paper further analyzed three outstanding problems in the system， and put forward four rationalization proposals for the problem. The purpose was to make the system make full use the remaining resources， improve the stability of production， and thus achieve the efficiency of saving energy.

Keywords： natural soda， nitrate；evaporation system；energy saving transformation

随着我国经济的迅速发展，工业化生产对氯碱、制硝行业等提出了新的要求，其中节能环保就是其中一项重要的要求[1]。这意味着大多数通过蒸发制碱的企业要进一步考虑如何对于天然碱、硝加工中蒸发系统节能进行改造，从而使系统进一步充分利用剩余资源，提高生产的平稳性，进而达到节约能源的效果。这也是本文的研究目的。

1 天然碱、硝加工中蒸发系统的现状

目前，绝大多数天然碱、硝加工企业一般都采用三效多级蒸发器来进行产品加工。虽然三效多级蒸发器具有受热时间短、蒸发速度快和浓缩比例大等显著的优点，而且能够合理利用物料的价值，具有一定的节能效果，但在工业制造过程中，三效多级蒸发器产生的蒸汽余热无法得到充分利用，生产平衡性也相对较差[2]。这也是天然碱、硝加工中蒸发系统需要进行节能改造的根本原因。

2 天然碱、硝加工中蒸发系统在节能方面存在的主要问题

2.1 过程热量浪费较大

在天然碱、硝加工中，蒸发系统第一次生成的蒸汽为过热蒸汽，当其进入加热器后无法迅速进行传热，从而使得加热器无法达到正常的传热系数，导致部分热量散失。同时，当第一次生成的蒸汽经过第二效率的加热器冷凝后，由于其温度过高，会使得运输时损耗的热量大幅度增强，从而导致损失了较多热能资源。此外，液体材料在经过第一次加工加热后，距离沸点的温度差会增大，使得来自锅炉中的大量蒸汽在将液体原料加热到沸点的过程中就被消耗掉，导致能源浪费。

2.2 水资源浪费较为严重

当二效蒸发器中的蒸汽进入三效凝水缶后，三效凝水缶必须形成真空状态，然后使得蒸汽能被抽入真空状态中，真空状态下的蒸汽可以长时间保留一定温度，进而提高循环利用水的温度。但是，与此同时，循环水温度的升高会使得蒸发器中的真空程度变得越来越低，最终会导致传热效率极为低下，并对产物的生产量产生明显的不利影响。同时，水温的升高也会导致循环系统设备老化，回水管道及冷却水塔中的水垢会成为非常严重的问题，从而导致水温的冷却效果大打折扣。为了保证系统的工作效率，必须大量填充更多的新水，但这对水资源的利用具有不利的影响，严重浪费了水资源。

2.3 蒸汽利用效率低下

绝大多数加工企业都有蒸汽发电机组，当其出现不平衡现象时，对蒸汽压力会产生极大的影响。蒸汽在第一个加热器中加热液体原料后，在排入预热气后直接返回锅炉中。这样有时会导致蒸汽无法在第一加热器中完全降温就被返回锅炉中，使得循环利用的水的温度依旧处于一种较高的状态，从而造成严重的热量损失。但如果蒸汽压力过小时，就无法及时出现阀门被水淹没的现象，大幅度降低传热效果。

3 蒸发系统中节能技术的改造

①不将真空系统与第二效凝水缶和第三效凝水缶相连，减少被抽入真空系统中的蒸汽的数量，使得循环系统中的水温降低。这能有效提升真空程度，减少水垢的形成量，且能增加工业生产中产品的数量。对二、三加热器而言，可以用其对液体原料进行依次预先加热，然后再将液体原料倒入回锅炉中，通过蒸汽凝水进行第二次加热，经过两次加热可以使得液体原料的温度更加靠近沸点，最终使得对生产过程中材料的消耗得到合理调整，并使整体效益得到大幅度提升。

②在过热蒸汽进入加热器之前，可以通过增加缶在过热蒸汽中添加新的蒸汽，以使过热蒸汽以较低的温度进入加热器，推动加热器中成膜冷凝。在该过程中，操作人员要控制返回锅炉中水的含量，使得第二次液体原料被预热后冷凝水的温度降到较低程度，避免在返回过程中形成闪蒸现象。闪蒸现象是使得蒸汽严重消耗的问题之一，减少闪蒸现象的发生，可以直接减少对蒸汽的消耗，进而减少热量消耗[3]。

③在原来的设备中加入一个平衡缶，能使蒸汽的压力处于一种较为平衡的状态，并使得蒸汽温度不会过高，对蒸汽中热能的消耗不会太大，且能有效控制阀门被淹没的现象。此外，可以使一、二效的蒸汽成为三效加热的工具，以充分利用蒸汽的剩余热量。而对于三效中的冷凝水，可以将其送往其他需要用水的程序中，使水资源得到二次利用。

④在蒸汽冷凝水的閃蒸过程中，降低部分温度可以增加闪蒸水的数量。这样一来，在二效和三效过程中，增加闪蒸水的数量就意味着可以增加三效中加热蒸汽的数量，进而提高工业生产中产品的生产强度。当然，如果将三效多级蒸发系统更新为四效蒸发系统，对系统中资源的合理性利用、操作性能的稳定将会有更加明显的效果。

4 结语

我国关于天然碱、硝加工中蒸发体系的节能问题仍任重而道远。如何进一步降低循环利用水的温度，提高加热器中的真空程度，降低液体燃料加热到沸点时蒸汽的消耗，解决系统中水垢的生成问题，需要结合企业天然碱、硝加工中蒸发系统的具体情况进行精细化设计与讨论。

参考文献：

[1]冯霄.化工节能原理与技术[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2]刘燕，裴程林，王智，等.两效机械蒸汽再压缩蒸发系统性能分析[J].现代化工，2016（5）：130-132.

[3]程文龙，胡磊，陈华，等.真空闪蒸喷雾冷却中非等温液滴闪蒸特性的研究[J].真空科学与技术学报，2011（1）：399-404.