馬成棟，冶發(fā)明，郝金軍

(青海發(fā)投堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817099)

節(jié)能減排是社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，也是當(dāng)前一項(xiàng)極為緊迫的任務(wù)，我公司作為青海省海西柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)企業(yè)之一，積極組織實(shí)施“深挖潛力降低成本，節(jié)能技改創(chuàng)效益”目標(biāo)。我公司在蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)、循環(huán)水涼水塔、石灰車(chē)間消化反應(yīng)過(guò)程、濁水外排項(xiàng)目上存在一定缺陷，造成了燃料、水資源、電能、化工余熱的損失和浪費(fèi)，同時(shí)也造成了環(huán)境的污染，能耗的浪費(fèi)。對(duì)此，我公司對(duì)以上四項(xiàng)項(xiàng)目進(jìn)行了節(jié)能技術(shù)改造，對(duì)有效節(jié)能降耗有著十分重要的意義。

1 蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化

青海發(fā)投堿業(yè)有限公司蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)龐大、復(fù)雜，管理和使用難度較大，需要從用能等級(jí)匹配、能源使用效率和相關(guān)制備工藝要求，通過(guò)計(jì)算全廠蒸汽系統(tǒng)壓力平衡、水平衡、熱平衡等，并結(jié)合項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)性、合理性、可行性，做好能源的合理回收和合理利用。

1.1 煅燒車(chē)間

1)新建一套1.6 MPa閃蒸系統(tǒng)

新增的1.6 MPa閃蒸系統(tǒng)，收集七臺(tái)疏水槽防凍閥排放凝結(jié)水，同時(shí)可收集3.1 MPa輕灰煅燒爐的事故排水，進(jìn)入新增的閃蒸系統(tǒng)閃蒸，閃蒸1.6 MPa蒸汽并入1.6 MPa蒸汽管網(wǎng)，閃蒸后的高溫凝結(jié)水進(jìn)新建的0.5 MPa閃蒸系統(tǒng)。

2)新建一套0.5 MPa閃蒸系統(tǒng)

新建一套0.5 MPa閃蒸系統(tǒng)。輕灰一閃防凍閥排放的高溫、高壓凝結(jié)水，重灰1.6 MPa疏水槽排放的高溫、高壓凝結(jié)水，通過(guò)新建的凝結(jié)水管道進(jìn)新增的閃蒸系統(tǒng)閃蒸，閃蒸0.5 MPa蒸汽并入0.5 MPa蒸汽管網(wǎng)。不僅回收利用了凝結(jié)水，而且二次閃發(fā)蒸汽也得到了充分利用。新增的0.5 MPa閃蒸系統(tǒng)，同時(shí)可收集單臺(tái)重灰煅燒爐的事故放水。

說(shuō)明：新建的1.6 MPa閃蒸系統(tǒng)和0.5 MPa閃蒸系統(tǒng)，均按60 t/h的凝結(jié)水量設(shè)計(jì)，即輕灰煅燒爐和重灰煅燒爐的單臺(tái)事故狀態(tài)，輕灰和重灰煅燒爐事故狀態(tài)不同時(shí)發(fā)生。

3)新建一條凝結(jié)水管線(xiàn)至熱電車(chē)間

根據(jù)煅燒車(chē)間的蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)和沿途0.5 MPa蒸汽用戶(hù)，結(jié)合蒸汽凝結(jié)水管道內(nèi)介質(zhì)為“汽液兩相流”的特點(diǎn)，新建一條凝結(jié)水回收管線(xiàn)(DN200)至熱電車(chē)間，此凝結(jié)水管道的主要作用是收集煅燒車(chē)間導(dǎo)淋防凍放水及沿途管線(xiàn)疏水等低壓蒸汽(0.5 MPa)用戶(hù)的凝結(jié)水回收，提高凝結(jié)水回收率；同時(shí)此凝結(jié)水管道也可通過(guò)煅燒爐凝結(jié)水罐底部的導(dǎo)淋閥，根據(jù)新老凝結(jié)水管線(xiàn)的運(yùn)行情況調(diào)劑，適當(dāng)分流原凝結(jié)水管網(wǎng)的部分凝結(jié)水，減少原管網(wǎng)的阻力，促進(jìn)煅燒車(chē)間逐級(jí)閃蒸疏水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4)重灰方箱伴熱安裝疏水閥

重灰方箱伴熱線(xiàn)，共13個(gè)疏水點(diǎn)，全部選用耐水擊、耐雜質(zhì)、耐背壓的倒置桶式疏水閥，更換疏水閥后的凝結(jié)水，優(yōu)先經(jīng)原凝結(jié)水回收管線(xiàn)回收利用；如果原凝結(jié)水回收管線(xiàn)因背壓高影響伴熱疏水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，即影響方箱伴熱效果，將方箱伴熱凝結(jié)水進(jìn)新增凝結(jié)水回收管線(xiàn)，進(jìn)新增的DN200凝結(jié)水回收管線(xiàn)。

5)煅燒車(chē)間蒸汽管線(xiàn)安裝疏水閥

蒸汽管線(xiàn)疏水，共16個(gè)疏水點(diǎn)全部選用耐水擊、耐雜質(zhì)、耐背壓的倒置桶式疏水閥，更換疏水閥后的凝結(jié)水，通過(guò)新增的凝結(jié)水回收管線(xiàn)，凝結(jié)水全部回收利用。

1.2 熱電車(chē)間

1)煅燒新增的凝結(jié)水回收管線(xiàn)回收的凝結(jié)水，進(jìn)熱電車(chē)間熱力除氧器。

2)新增定排擴(kuò)容器乏汽回收冷凝器和定排水余熱回收換熱器，冷源采用抽凝式汽輪機(jī)的凝結(jié)水，回收定排擴(kuò)容器乏汽和定排擴(kuò)容器高溫水的余熱。

3)定排擴(kuò)容器乏汽冷凝后的凝結(jié)水，經(jīng)新增凝結(jié)水回收管道至鍋爐房疏水?dāng)U容器水箱。

4)定排擴(kuò)容器底部熱水經(jīng)定排水余熱回收換熱器與透平冷凝液取熱后，定排水經(jīng)降溫至50 ℃以下，經(jīng)新增電機(jī)設(shè)施和管道，將取熱后的定排擴(kuò)容器出口水送煤場(chǎng)用做沖灰水，減少?zèng)_灰生水的消耗。

1.3 沿途管廊管線(xiàn)疏水

1)沿途管廊管線(xiàn)疏水，共38個(gè)疏水點(diǎn)蒸汽管線(xiàn)疏水選用耐水擊、耐雜質(zhì)、耐背壓的倒置桶式疏水閥。

2)更換疏水閥后，新增凝結(jié)水回收管線(xiàn)，利用疏水閥后余壓，將沿途管線(xiàn)疏水就近并入煅燒車(chē)間新增的DN200的凝結(jié)水回收管網(wǎng)。

2 無(wú)電耗水輪機(jī)節(jié)能技術(shù)改造

青海發(fā)投堿業(yè)有限公司水氣車(chē)間有五臺(tái)4 200 m3/h循環(huán)水冷卻塔，用于生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水降溫。目前循環(huán)水系統(tǒng)5臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)均由電機(jī)帶動(dòng)，電機(jī)功率為132 kW。為了達(dá)到節(jié)電降耗的目的，我公司把水氣車(chē)間1#、2#、4#冷卻塔冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)拆除，在原電機(jī)基礎(chǔ)安裝無(wú)電耗水輪機(jī)，冷卻塔塔頂風(fēng)機(jī)由原先的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)改為水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。

水輪機(jī)效率：87%～93%

水輪機(jī)進(jìn)水量：≥4 200 m3/h

水輪機(jī)進(jìn)口壓力：0.06～0.10 MPa

水輪機(jī)技術(shù)特點(diǎn)：

1)節(jié)能：無(wú)電耗貫流式水輪機(jī)利用循環(huán)水系統(tǒng)富余水壓驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，利用傳動(dòng)軸、減速機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，既完全省去了冷卻塔配備風(fēng)機(jī)所用的電機(jī)，又不增加循環(huán)水泵的電耗，因此省電達(dá)100%。

2)安全可靠：無(wú)電耗貫流式水輪機(jī)由于不帶電機(jī)，杜絕了電機(jī)的漏電、電控設(shè)備、損壞等故障。

3)冷卻效果好：隨著季節(jié)的變化，無(wú)電耗貫流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速是隨著循環(huán)水的回水流量的增減而增減，風(fēng)量也隨之增減，使冷卻塔的汽水比穩(wěn)定在最佳狀態(tài)，達(dá)到的冷卻效果更好。

改造過(guò)程中僅拆除電機(jī)，保留傳動(dòng)軸和減速機(jī)，保留風(fēng)機(jī)及配套輪轂，水輪機(jī)則安裝在塔頂指定位置。位于冷卻塔南側(cè)的進(jìn)水管經(jīng)過(guò)改裝后連接到水輪機(jī)的進(jìn)水管，循環(huán)水經(jīng)過(guò)水輪機(jī)并對(duì)其做功后從水輪機(jī)出水管引出。出水管連接到原冷卻塔的進(jìn)水管上，確保循環(huán)水正常通往配水系統(tǒng)進(jìn)行霧化。為了保證改造后水輪機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)，以及減小熱脹冷縮對(duì)設(shè)備的影響，在水輪機(jī)進(jìn)水端和出水端都要安裝軟連接；為了更好的監(jiān)測(cè)水輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，在水輪機(jī)的進(jìn)水端和出水端都要安裝壓力表。

3 濁水資源化再利用

我公司生產(chǎn)污水集中至水氣排水泵房，經(jīng)水泵直接外排。排水量350 m3/h左右，由1臺(tái)280 kW渣漿泵將水輸送至渣場(chǎng)二級(jí)泵站。污水外排造成大量水資源浪費(fèi)。

利用我公司廢棄的1.8×105m4水池中6個(gè)水池，將原水池西北角水池隔離劃分為2個(gè)池，隔離后總共為7個(gè)水池，4個(gè)水池為沉降池，3個(gè)為清水池，1#、2#、3#、4#沉降池制作進(jìn)車(chē)坡道，用于沉降池清理。各池之間流水通道為溢流槽， 廢水經(jīng)過(guò)排水渠集中輸送至水池進(jìn)行沉降后，經(jīng)泵加壓后送至蒸吸樓，接入5#、6#蒸氨塔塔頂冷卻器上下層高壓水管線(xiàn)，與氨氣間接換熱后回水從5#、6#蒸氨塔原出水管線(xiàn)接到鹽水雜水桶及洗泥桶。

表1 濁水所含主要成分/循環(huán)水控制指標(biāo)

圖1 濁水沉降處理示意圖

4 石灰車(chē)間化灰余熱回收利用

石灰消化時(shí)放出大量的熱，但石灰消化產(chǎn)生的熱量約有一半未被利用，以熱量損失及排氣的形式放出，排氣溫度在80～95 ℃，排氣中含水蒸汽60%～80%，因此可利用這部分廢汽加熱化灰用水。將重堿車(chē)間來(lái)的二次水與化灰機(jī)內(nèi)石灰消化產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行逆流熱交換，充分利用化灰機(jī)本身的消化熱來(lái)提高化灰水溫度，降低石灰石消耗，減少?gòu)U氣外排。

由于原設(shè)計(jì)的熱回收塔蒸汽回收裝置不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要，無(wú)法正常運(yùn)行，造成大量蒸汽排空熱能浪費(fèi)。因此為了充分回收排空蒸汽，節(jié)能減排，需對(duì)熱回收塔進(jìn)行改型，通過(guò)預(yù)熱化灰用水來(lái)達(dá)到熱量回收的目的。通過(guò)計(jì)算，在不影響化灰機(jī)正常運(yùn)行的前提下，化灰機(jī)熱回收裝置拔汽筒內(nèi)安裝換熱列管，采用間接換熱的方式，冷介質(zhì)為蒸吸裝置來(lái)的二次水，熱介質(zhì)為化灰機(jī)產(chǎn)生的飽和水蒸汽，使二次水溫升達(dá)到5 ℃以上，達(dá)到進(jìn)一步提高消化反應(yīng)的反應(yīng)速率的目的。

在熱回收裝置DN2200筒體內(nèi)安裝三層φ51×4換熱管，每層四排，管內(nèi)的化灰水與殼程蒸汽進(jìn)行換熱，使化灰水溫度由目前的55 ℃左右提升到60 ℃。為了減少蒸汽阻力，取除原設(shè)計(jì)中的錐帽，DN2200筒體長(zhǎng)5.2 m，層與層之間距離800 mm，φ51×4換熱管之間距離200 mm，每層高度約為850 mm，安裝3層。

每層換熱管分上下兩排，中間用折流板分開(kāi)，下兩排換熱管進(jìn)水(32根換熱管進(jìn)水)，另外一端通過(guò)彎頭與上兩排一端連接，從上兩排管另一端出水，換熱后的化灰水通過(guò)DN200的鋼管送至化灰機(jī)使用。

5 經(jīng)濟(jì)效益

蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造，重點(diǎn)解決了蒸汽系統(tǒng)現(xiàn)存的問(wèn)題，每年可產(chǎn)生節(jié)能效益約300萬(wàn)元，進(jìn)一步提高了能源綜合利用率，降低了生產(chǎn)成本。

無(wú)電耗貫流式水輪機(jī)利用循環(huán)水系統(tǒng)富余水壓驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，利用傳動(dòng)軸、減速機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，既完全省去了冷卻塔配備風(fēng)機(jī)所用的電機(jī)，又不增加循環(huán)水泵的電耗，因此省電達(dá)100%。無(wú)電耗貫流式水輪機(jī)由于不帶電機(jī)，杜絕了電機(jī)的漏電、電控設(shè)備、損壞等故障。該項(xiàng)目實(shí)施后，每年可節(jié)約用電2 827 440 kW·h，按每度電0.40元計(jì)算，每年可節(jié)省電費(fèi)1 130 976萬(wàn)元。

濁水池每小時(shí)回收水量約350 m3，按照每年生產(chǎn)330天計(jì)算，年節(jié)約水量277萬(wàn)m3左右。

化灰水溫升高5 ℃，流量為360 m3/h，則化灰水吸收熱量：7 524 MJ，標(biāo)煤熱值按29 310 kJ/kg計(jì)算，一年330天計(jì)算，年節(jié)約標(biāo)煤2 033.09 t。

6 結(jié) 論

氨堿廠生產(chǎn)純堿過(guò)程中產(chǎn)生的大量廢汽、廢水，只要合理治理并綜合利用，不但能解決環(huán)境污染問(wèn)題，而且能變廢為寶，做到資源的合理利用，并提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，使企業(yè)增產(chǎn)增收。通過(guò)對(duì)氨堿法純堿生產(chǎn)節(jié)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為降低企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，加強(qiáng)和推進(jìn)企業(yè)的節(jié)能降耗工作做出貢獻(xiàn)。