氯化鈣系統(tǒng)升膜蒸發(fā)器二次汽的再利用

姜 杰，牟國憲

（青島華東制鈣有限公司，山東 青島 266043）

我廠氯化鈣系統(tǒng)主要由制鹽蒸發(fā)崗位、制鈣蒸發(fā)崗位及干燥崗位組成。制鹽崗位將含12%CaCl2的氨堿廢液澄清水蒸發(fā)至41%，制鈣崗位再將它蒸發(fā)至74%。

制鹽蒸發(fā)采用的是兩效蒸發(fā)的工藝流程，制鈣蒸發(fā)采用的是升膜蒸發(fā)器（簡稱升膜）、降膜蒸發(fā)器（簡稱降膜）及貯槽逐級單程蒸發(fā)的工藝流程。

由現(xiàn)行的流程圖可知，升膜蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次汽全排大氣，溫度約為158℃，并且由以下的計算可知二次汽流量約為3.654t／h。

1 回收利用升膜二次汽的可行性

此升膜產(chǎn)生的二次汽與制鹽Ⅰ效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次汽（118℃，0.05MPa）品質(zhì)類似，因此如果加一個加熱設(shè)備將升膜二次汽當(dāng)作熱源，與Ⅱ效蒸發(fā)器內(nèi)的溶液進行換熱（由于一次蒸汽量平均為16.24t／h，可回收3.654t／h的二次蒸汽），則效益十分可觀。現(xiàn)場只要具有布置新加熱室的空間，就可以實現(xiàn)此改造工程。

2 回收利用升膜二次汽的效益計算

2.1 各種實際參數(shù)

廢液水含12%CaCl2及5%NaCl。

雙水鈣含CaCl2為74%，鹽鈣比為0.035，即NaCl為2.59%。

一車間日產(chǎn)雙水鈣140t，即5.8t雙水鈣／h。

二、三車間生產(chǎn)能力總共為120kt／a。

實際單耗：

2.2 氯化鈣系統(tǒng)以1t74%CaCl2為基準(zhǔn)進行衡算（見表1）

表1 氯化鈣系統(tǒng)衡算表

2.3 升膜出汽量計算

2.4 電、汽、海水單耗的計算

因為制鹽系統(tǒng)各物質(zhì)量都與理論蒸發(fā)量相關(guān)，在蒸發(fā)量增加不大的情況下可近似按現(xiàn)在換熱效率計算，用理論蒸發(fā)量與實際用汽量進行正比關(guān)聯(lián)。以生產(chǎn)1t雙水鈣為基準(zhǔn)，對制鹽系統(tǒng)在將二次汽加入Ⅱ效后的制鹽蒸汽單耗與原未加入時進行比較計算。

2.4.1 制鹽蒸汽單耗減少量的計算

制鹽系統(tǒng)原理論總蒸發(fā)量：

在二效逆流蒸發(fā)工藝中，二效蒸發(fā)出的水量占57%，一效蒸發(fā)出的水量占43%。

制鹽系統(tǒng)原Ⅱ效理論蒸發(fā)量：

制鹽系統(tǒng)原實際消耗生蒸汽量：2.8t

二次汽加入Ⅱ效后：

可多蒸發(fā)的水量：

折合制鹽系統(tǒng)Ⅰ效加汽量：

折合增加產(chǎn)量：

則制鹽蒸汽單耗為：

即制鹽蒸汽單耗減少量為：

2.4.2 海水及電的單耗增減量

因為二次汽加入Ⅱ效，屬于單效蒸發(fā)，因此要增加海水的消耗。

據(jù)計算，海水單耗增加量8.3t／t雙水鈣。 （9）

考慮到Ⅱ效換熱面積及海水量的增加會增加用電量，但是產(chǎn)量的增加會降低產(chǎn)品單耗，經(jīng)過計算，用電單耗減少量為1.9kWh／t雙水鈣。 （10）

2.5 回收效益的計算

蒸汽的價格170元／t，電的價格0.4元／kWh，海水的價格0.17元／t。

據(jù)式（8）、（9）、（10）可得效益為0.346×170＋1.9×0.4－8.3×0.17＝58元／t雙水鈣。

按二、三車間120kt／a生產(chǎn)能力計算，則每年可得效益大約696萬元。

3 現(xiàn)行工藝設(shè)備改造的可能性

3.1 新加熱室面積

原加熱室為2個200m2的列管換熱器，加熱平均溫差為105－80＝25℃，而要新增加熱室的加熱平均溫差為100－80＝20℃，按可比性可計算出新加熱室的面積，據(jù)式（3）、（4）

原換熱量：1.754×cP＝K×400×25

新加換熱量：0.573×cP＝K×A×20

則新加熱室的面積為A＝163.3m2

3.2 水射及海水加壓泵

據(jù)式（3）、（4）增加的海水比例為0.573÷1.754＝33%。

據(jù)計算，仍可用原水射、加壓泵及電機。

3.3 Ⅱ效循環(huán)泵

據(jù)計算，只要相應(yīng)增加轉(zhuǎn)速減小葉輪直徑，循環(huán)量增加41%不成問題。

3.4 蒸發(fā)室

據(jù)式（3）、（4），蒸發(fā)室要新增蒸發(fā)量是原來的0.573÷1.754＝33%。

現(xiàn)在的蒸發(fā)量為（0.573＋1.754）×5.8＝13.50t汽／h

Ⅱ效的尺寸為φ3500×4000，可用于蒸發(fā)的容積尺寸為φ3500×3000，Ⅱ效內(nèi)的壓力為0.02MPa（絕壓），此時水蒸汽的密度為0.120kg／m3。

根據(jù)資料，蒸發(fā)室允許的蒸發(fā)體積強度為1.1～1.5m3／s·m3

Ⅱ效的蒸發(fā)容積為V＝πD2／4＝π×3.52×3.0／4＝28.9m3

蒸發(fā)汽的速率為 （0.573＋1.754）×5.8×1 000÷（3 600×0.120）＝31.2m3／s

則蒸發(fā)體積強度為31.2÷28.9＝1.08m3／s·m3，低于規(guī)定的允許范圍。

又由于加熱室內(nèi)物料切向進入蒸發(fā)室，允許有較高的蒸發(fā)汽速，因此可以用原來的蒸發(fā)室。

4 改造后的工藝可操作性

經(jīng)上述改造的新加熱室放在Ⅱ效，CaSO4結(jié)疤輕，不需要備用設(shè)備，因此加熱室比Ⅰ效加熱室的利用率更高。

由于此加熱室不與Ⅰ效二次汽接觸，可以獨立操作，只要保持Ⅱ效溫度，Ⅰ效加減汽量對制鈣沒有影響，因此制鈣操作具有相對的獨立性只須開、停工時操作閥門即可。

用上述方法可以充分利用制鈣二次汽，增加產(chǎn)量，降低消耗，操作起來也不麻煩，如果在設(shè)計時能加進去當(dāng)然更好。但如果是后期改造，只要有不大的空間就可以完成上述改造，并且可收到很好的經(jīng)濟效益。