青海鹽湖氯化鉀裝置成品干燥系統節能減排改造淺析

高 松，劉曉鐘

（青海中信國安科技發展有限公司，青海 格爾木 816000）

1 現有氯化鉀生產裝置熱能使用概況

1.1 成品干燥系統

采用回轉干燥機進行干燥，以燃燒天然氣產生的高溫煙氣為熱源進行干燥作業。系統由燃燒機、鼓風機、回轉爐、進出料裝置、旋風分離器、布袋除塵器、引風機、煙囪等設備組成。（見表2）。干燥爐每年運行約240 d，平均每噸氯化鉀耗天然氣12.5 Nm3左右，每小時耗天然氣260 Nm3左右。

1.2 配藥用熱水加熱系統

采用兩臺（其中一臺備用）每小時生產1.5 m3、85 ℃熱水的天然氣燃氣鍋爐及熱水泵、管路、配藥槽等組成（見表3）。鍋爐每小時耗天然氣20 Nm3左右。

1.3 車間采暖

每年生產期的初期和后期，環境溫度較低，因此生產車間需要采暖。目前采用的方式是燃煤鍋爐供暖，每年平均耗煤150 t左右。

本文就有效利用氯化鉀裝置生產過程中所排出的尾氣中所含的廢棄熱量和其他散熱，增加必要的高效換熱設備以取代配藥用熱水鍋爐和燃煤供暖鍋爐，達到節能減排的目的。

2 尾氣成分及可利用熱量分析

現有干燥系統由引風機排出的煙氣溫度在150 ℃左右（以下簡稱為低溫煙氣），煙氣量約19 360 Nm3/h左右。煙氣成分主要為水蒸氣、N2、CO2、O2等，其熱量具有很大利用價值。

2.1 干燥爐排出廢煙氣成份

（1）天然氣燃燒產生的水蒸氣：溫度 150 ℃，流量經計算為410 kg/h，相當于520 Nm3/h。

（2）氯化鉀干燥過程中產生的水蒸氣：溫度150 ℃，流量經計算為500 000/24×（10 %－2 %）＝1 670 kg/h，相當于2 072 Nm3/h。

（3）天然氣燃燒產生的 CO2以及空氣帶入的 N2和過剩的O2：溫度150 ℃，流量經計算CO2為260 Nm3/h，N2為13 457 Nm3/h，O2為 3 058 Nm3/h。

2.2 各部分煙氣成份可利用的有效熱量

余熱煙氣由150 ℃冷卻到100 ℃時，釋放的熱量為：

經計算，因燃燒時混入大量的空氣以及進出料口吸入冷風（過量系數約為 6.8），煙氣中的水蒸氣在正常運行中不會產生冷凝水，但在裝置啟動初期，因為水溫和煙氣溫度都很低，有可能產出少量的冷凝水，其冷凝水量可以忽略不計。

3 項目節能減排改造方案

節能改造采用一級余熱回收裝置。

3.1 尾氣熱量經余熱鍋爐加以利用

（1）余熱鍋爐（安裝在引風機出口的煙道處）將10 ℃的冷水加熱至85 ℃，產生1.5 m3/h的熱水供配藥用熱水加熱系統使用，吸收熱量為4.18×1 500/3 600×（85－10）＝131 kW水通過循環泵在儲水箱與余熱鍋爐之間循環，冷水經余熱鍋爐加熱后返回儲水箱，儲水箱外部設有保溫層，其溫度始終維持在85 ℃左右，隨時供配藥使用。

（2）余熱鍋爐產生的熱水溫度采用自動控制，通過電動閥門使水箱溫度保持在設定溫度。余熱鍋爐的設計留有一定的余量，多余的熱量在取暖季節直接用于供暖。在不取暖時用于補充到分解水內。

（3）煙氣中含有一定量的HC l，隨著HCl濃度和溫度的增加，碳鋼腐蝕率增加，［1］所以余熱鍋爐與煙氣接觸的部件采用可靠的防腐措施。

3.2 供暖的改造

生產的初期和后期氣溫寒冷，目前車間采用燃煤鍋爐供暖。

3.2.1 本方案需利用的各部熱量

（1）回轉干燥爐前面的燃燒室外墻的散熱熱量。（2）布袋除塵器至引風機煙道外表面的散熱熱量。（3）余熱鍋爐多余的熱量。

3.2.2 改造措施

（1）在燃燒室外墻和煙道外表面各制作一個罩體（根據實際位置），用引風機通過管道將熱空氣送至需要供暖的工作點（大約為5個～6個）。

（2）將余熱鍋爐輸出的多余熱量分出一根管路接到車間的暖氣片上。

通過以上兩條措施完全可以解決生產車間的供暖問題，取代原有的燃煤鍋爐。

3.3 原有設備的處理

干燥系統在啟動時尾氣溫度很低，余熱鍋爐產生的熱水很少，而此時藥劑配制系統需要熱水。可以把原有兩臺燃氣熱水鍋爐中的一臺當作備用啟動爐使用，當尾氣溫度達到正常余熱鍋爐產生熱水時，停掉備用啟動爐。為管理和管路連接方便，可以將備用啟動爐搬遷放置在余熱鍋爐旁邊。

4 節能改造施工順序安排

施工方案分步進行：①對余熱鍋爐、附屬設備、管道進行安裝，這期間不影響鉀肥生產。最后在所有準備工作做好后，連接風機煙道以及煙囪接口，使改造工作對裝置生產的影響減到最低；②生產車間的供暖改造施工可在余熱鍋爐改造的同時進行。

5 經濟核算

5.1 余熱鍋爐代替天然氣鍋爐經濟核算

5.1.1 年節約資金

天然氣費用：240×24×20×1.1＝126 720（元）

司爐工人工費（按3人計算）：3×1 500×12＝54 000（元）

合計：180 720元

5.1.2 設備及安裝成本

余熱鍋爐及附屬設備價格：約為28萬元

綜合能源系統通過多種能源系統的有機協調,有助于消除輸配供電系統瓶頸,延緩發、輸、配電系統建設,提高各能源設備的利用效率;當電力或燃氣系統因天氣或意外災害出現中斷時,綜合能源系統可利用本地能源實現對重要用戶的不間斷供能,并為故障后供能系統的快速恢復提供電源支持。

運雜費：1.5萬元

安裝費：3.5萬元

合計：33萬元

5.1.3 設備運行費用

電費：增加1臺0.75 kW的水泵，0.75×24×240×0.66＝2 851 元/年

T＝33/（18.072－0.2851）×240＝445天，即445天即可收回此項投資。

5.2 車間取暖設備經濟核算

5.2.1 供暖設備及安裝成本

供暖設備價格：13.5萬元

運雜費：0.5萬元

安裝費：2.0萬元

合計：16萬元

5.2.2 供暖節約的資金

燃煤費用：150×500＝75 000（元）

司爐工人工費（按3人計算）：3×1 500×2＝9 000（元）

合計：84 000元

5.2.3 設備運行費用

電費：增加2臺0.37 kW的風機，0.37×2×24×60×0.66＝703 元/年

5.2.4 收回投資周期

T＝16/（8.4－0.0703）＝1.9年，兩年即可收回此項投資。

6 節能改造投資回收結論

表1 節能改造經濟成本回收表

通過以上分析，該改造可以節約燃煤消耗，同時改善作業環境，具有良好的經濟效益和社會效益。

表2 原有干燥系統設備一覽表

表3 原有藥劑配制熱水系統設備一覽表

1 楊敬一.新型中和緩蝕劑對常減壓塔頂 HCl腐蝕作用的影響［J］.華東理工大學學報（自然科學版），2005（1）