氨碱法纯碱生产中的节能降耗措施

马成栋，冶发明，郝金军

(青海发投碱业有限公司，青海 德令哈 817099)

节能减排是社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务，我公司作为青海省海西柴达木循环经济重点企业之一，积极组织实施“深挖潜力降低成本，节能技改创效益”目标。我公司在蒸汽凝结水系统、循环水凉水塔、石灰车间消化反应过程、浊水外排项目上存在一定缺陷，造成了燃料、水资源、电能、化工余热的损失和浪费，同时也造成了环境的污染，能耗的浪费。对此，我公司对以上四项项目进行了节能技术改造，对有效节能降耗有着十分重要的意义。

1 蒸汽凝结水系统节能优化

青海发投碱业有限公司蒸汽凝结水系统庞大、复杂，管理和使用难度较大，需要从用能等级匹配、能源使用效率和相关制备工艺要求，通过计算全厂蒸汽系统压力平衡、水平衡、热平衡等，并结合项目投资的经济性、合理性、可行性，做好能源的合理回收和合理利用。

1.1 煅烧车间

1)新建一套1.6 MPa闪蒸系统

新增的1.6 MPa闪蒸系统，收集七台疏水槽防冻阀排放凝结水，同时可收集3.1 MPa轻灰煅烧炉的事故排水，进入新增的闪蒸系统闪蒸，闪蒸1.6 MPa蒸汽并入1.6 MPa蒸汽管网，闪蒸后的高温凝结水进新建的0.5 MPa闪蒸系统。

2)新建一套0.5 MPa闪蒸系统

新建一套0.5 MPa闪蒸系统。轻灰一闪防冻阀排放的高温、高压凝结水，重灰1.6 MPa疏水槽排放的高温、高压凝结水，通过新建的凝结水管道进新增的闪蒸系统闪蒸，闪蒸0.5 MPa蒸汽并入0.5 MPa蒸汽管网。不仅回收利用了凝结水，而且二次闪发蒸汽也得到了充分利用。新增的0.5 MPa闪蒸系统，同时可收集单台重灰煅烧炉的事故放水。

说明：新建的1.6 MPa闪蒸系统和0.5 MPa闪蒸系统，均按60 t/h的凝结水量设计，即轻灰煅烧炉和重灰煅烧炉的单台事故状态，轻灰和重灰煅烧炉事故状态不同时发生。

3)新建一条凝结水管线至热电车间

根据煅烧车间的蒸汽凝结水系统和沿途0.5 MPa蒸汽用户，结合蒸汽凝结水管道内介质为“汽液两相流”的特点，新建一条凝结水回收管线(DN200)至热电车间，此凝结水管道的主要作用是收集煅烧车间导淋防冻放水及沿途管线疏水等低压蒸汽(0.5 MPa)用户的凝结水回收，提高凝结水回收率；同时此凝结水管道也可通过煅烧炉凝结水罐底部的导淋阀，根据新老凝结水管线的运行情况调剂，适当分流原凝结水管网的部分凝结水，减少原管网的阻力，促进煅烧车间逐级闪蒸疏水系统的安全稳定运行。

4)重灰方箱伴热安装疏水阀

重灰方箱伴热线，共13个疏水点，全部选用耐水击、耐杂质、耐背压的倒置桶式疏水阀，更换疏水阀后的凝结水，优先经原凝结水回收管线回收利用；如果原凝结水回收管线因背压高影响伴热疏水系统的正常运行，即影响方箱伴热效果，将方箱伴热凝结水进新增凝结水回收管线，进新增的DN200凝结水回收管线。

5)煅烧车间蒸汽管线安装疏水阀

蒸汽管线疏水，共16个疏水点全部选用耐水击、耐杂质、耐背压的倒置桶式疏水阀，更换疏水阀后的凝结水，通过新增的凝结水回收管线，凝结水全部回收利用。

1.2 热电车间

1)煅烧新增的凝结水回收管线回收的凝结水，进热电车间热力除氧器。

2)新增定排扩容器乏汽回收冷凝器和定排水余热回收换热器，冷源采用抽凝式汽轮机的凝结水，回收定排扩容器乏汽和定排扩容器高温水的余热。

3)定排扩容器乏汽冷凝后的凝结水，经新增凝结水回收管道至锅炉房疏水扩容器水箱。

4)定排扩容器底部热水经定排水余热回收换热器与透平冷凝液取热后，定排水经降温至50 ℃以下，经新增电机设施和管道，将取热后的定排扩容器出口水送煤场用做冲灰水，减少冲灰生水的消耗。

1.3 沿途管廊管线疏水

1)沿途管廊管线疏水，共38个疏水点蒸汽管线疏水选用耐水击、耐杂质、耐背压的倒置桶式疏水阀。

2)更换疏水阀后，新增凝结水回收管线，利用疏水阀后余压，将沿途管线疏水就近并入煅烧车间新增的DN200的凝结水回收管网。

2 无电耗水轮机节能技术改造

青海发投碱业有限公司水气车间有五台4 200 m3/h循环水冷却塔，用于生产系统循环水降温。目前循环水系统5台冷却塔风机均由电机带动，电机功率为132 kW。为了达到节电降耗的目的，我公司把水气车间1#、2#、4#冷却塔冷却风机电机拆除，在原电机基础安装无电耗水轮机，冷却塔塔顶风机由原先的电动机驱动改为水轮机驱动。

水轮机效率：87%～93%

水轮机进水量：≥4 200 m3/h

水轮机进口压力：0.06～0.10 MPa

水轮机技术特点：

1)节能：无电耗贯流式水轮机利用循环水系统富余水压驱动水轮机转轮，利用传动轴、减速机带动风叶转动，既完全省去了冷却塔配备风机所用的电机，又不增加循环水泵的电耗，因此省电达100%。

2)安全可靠：无电耗贯流式水轮机由于不带电机，杜绝了电机的漏电、电控设备、损坏等故障。

3)冷却效果好：随着季节的变化，无电耗贯流式水轮机的转速是随着循环水的回水流量的增减而增减，风量也随之增减，使冷却塔的汽水比稳定在最佳状态，达到的冷却效果更好。

改造过程中仅拆除电机，保留传动轴和减速机，保留风机及配套轮毂，水轮机则安装在塔顶指定位置。位于冷却塔南侧的进水管经过改装后连接到水轮机的进水管，循环水经过水轮机并对其做功后从水轮机出水管引出。出水管连接到原冷却塔的进水管上，确保循环水正常通往配水系统进行雾化。为了保证改造后水轮机运行更平稳，以及减小热胀冷缩对设备的影响，在水轮机进水端和出水端都要安装软连接；为了更好的监测水轮机的运行状态，在水轮机的进水端和出水端都要安装压力表。

3 浊水资源化再利用

我公司生产污水集中至水气排水泵房，经水泵直接外排。排水量350 m3/h左右，由1台280 kW渣浆泵将水输送至渣场二级泵站。污水外排造成大量水资源浪费。

利用我公司废弃的1.8×105m4水池中6个水池，将原水池西北角水池隔离划分为2个池，隔离后总共为7个水池，4个水池为沉降池，3个为清水池，1#、2#、3#、4#沉降池制作进车坡道，用于沉降池清理。各池之间流水通道为溢流槽， 废水经过排水渠集中输送至水池进行沉降后，经泵加压后送至蒸吸楼，接入5#、6#蒸氨塔塔顶冷却器上下层高压水管线，与氨气间接换热后回水从5#、6#蒸氨塔原出水管线接到盐水杂水桶及洗泥桶。

表1 浊水所含主要成分/循环水控制指标

图1 浊水沉降处理示意图

4 石灰车间化灰余热回收利用

石灰消化时放出大量的热，但石灰消化产生的热量约有一半未被利用，以热量损失及排气的形式放出，排气温度在80～95 ℃，排气中含水蒸汽60%～80%，因此可利用这部分废汽加热化灰用水。将重碱车间来的二次水与化灰机内石灰消化产生的蒸汽进行逆流热交换，充分利用化灰机本身的消化热来提高化灰水温度，降低石灰石消耗，减少废气外排。

由于原设计的热回收塔蒸汽回收装置不能满足实际生产需要，无法正常运行，造成大量蒸汽排空热能浪费。因此为了充分回收排空蒸汽，节能减排，需对热回收塔进行改型，通过预热化灰用水来达到热量回收的目的。通过计算，在不影响化灰机正常运行的前提下，化灰机热回收装置拔汽筒内安装换热列管，采用间接换热的方式，冷介质为蒸吸装置来的二次水，热介质为化灰机产生的饱和水蒸汽，使二次水温升达到5 ℃以上，达到进一步提高消化反应的反应速率的目的。

在热回收装置DN2200筒体内安装三层φ51×4换热管，每层四排，管内的化灰水与壳程蒸汽进行换热，使化灰水温度由目前的55 ℃左右提升到60 ℃。为了减少蒸汽阻力，取除原设计中的锥帽，DN2200筒体长5.2 m，层与层之间距离800 mm，φ51×4换热管之间距离200 mm，每层高度约为850 mm，安装3层。

每层换热管分上下两排，中间用折流板分开，下两排换热管进水(32根换热管进水)，另外一端通过弯头与上两排一端连接，从上两排管另一端出水，换热后的化灰水通过DN200的钢管送至化灰机使用。

5 经济效益

蒸汽凝结水系统的节能技术改造，重点解决了蒸汽系统现存的问题，每年可产生节能效益约300万元，进一步提高了能源综合利用率，降低了生产成本。

无电耗贯流式水轮机利用循环水系统富余水压驱动水轮机转轮，利用传动轴、减速机带动风叶转动，既完全省去了冷却塔配备风机所用的电机，又不增加循环水泵的电耗，因此省电达100%。无电耗贯流式水轮机由于不带电机，杜绝了电机的漏电、电控设备、损坏等故障。该项目实施后，每年可节约用电2 827 440 kW·h，按每度电0.40元计算，每年可节省电费1 130 976万元。

浊水池每小时回收水量约350 m3，按照每年生产330天计算，年节约水量277万m3左右。

化灰水温升高5 ℃，流量为360 m3/h，则化灰水吸收热量：7 524 MJ，标煤热值按29 310 kJ/kg计算，一年330天计算，年节约标煤2 033.09 t。

6 结 论

氨碱厂生产纯碱过程中产生的大量废汽、废水，只要合理治理并综合利用，不但能解决环境污染问题，而且能变废为宝，做到资源的合理利用，并提高企业的经济效益，使企业增产增收。通过对氨碱法纯碱生产节能技术的广泛应用，为降低企业的生产经营成本，提高市场竞争力，加强和推进企业的节能降耗工作做出贡献。