蒸发装置节能降耗措施

蒸发装置节能降耗措施
任晓佳
【摘要】分析了烧碱蒸发过程中影响蒸汽消耗的主要因素:蒸汽压力,蒸发器真空度,设备、管线的热损失,不凝性气体,工艺控制.针对影响蒸汽消耗的因素,提出相应的节能降耗措施.
【期刊名称】《氯碱工业》
【年(卷),期】2016(052)004
【总页数】3页(P24-25,32)
【关键词】烧碱;蒸发;蒸汽;真空度;热损失;不凝性气体;工艺
【作者】任晓佳
【作者单位】新疆中泰化学(集团)股份有限公司,新疆乌鲁木齐831500
【正文语种】中文
【中图分类】TQ114.268
【蒸发与固碱】
新疆中泰化学(集团)股份有限公司阜康能源有限公司蒸发固碱装置生产能力为60万t/a，蒸发装置有4条生产线(分别为10线、20线、30线、40线)，单套生产能力为15万t/a(98.5%NaOH)。

蒸发装置采用三效逆流工艺。

来自上游工序的32%碱液依次经过Ⅰ效蒸发器、Ⅱ效蒸发器和Ⅲ蒸发器后得到48%的碱液；来自热电厂的中压蒸汽进入Ⅲ蒸发器与质量分数为41%的碱液进行换热，产生的二次蒸汽再送至Ⅱ效蒸发器和Ⅰ效蒸发
器。

Ⅰ效蒸发在真空状态下进行。

中压蒸汽是蒸发装置热量的来源，根据设计，供给Ⅲ蒸发器的蒸汽压力应保持在0.8～1.0 MPa，才能保证装置的满负荷运行。

蒸汽压力高，有效传热温差大，单位产品汽耗相应低；蒸汽压力低，装置不能满负荷运行，因此单位产品消耗增加。

由于热电厂煤质的影响以及生产能力的限制，送到蒸发工序的蒸汽压力经常出现低于指标值的情况，表1列出了蒸发装置30线不同蒸汽压力下的蒸汽单耗情况。

由表1可得，蒸汽压力在638～664 kPa的蒸汽消耗相对于压力在420～430 kPa 的蒸汽消耗低。

液体的沸点与外界施加于液体表面的压力有关，随着外界施加于液体表面的压力的降低，液体沸点下降[1]。

碱液在Ⅰ效蒸发器真空度大于85 kPa的条件下蒸发，会降低沸点，节省蒸汽。

蒸发装置30线和40线在不同真空度下蒸汽消耗如图1、图2所示。

由图1和图2可以看出，真空度高有利于汽耗的降低。

在相同压力的饱和蒸汽的条件下，蒸发相同浓度的碱液，真空度越低，消耗的饱和蒸汽量越多；而且由于沸点升高，设备腐蚀加快：因此，在三效逆流蒸发过程中要保持较高的真空度。

设备及管线的热损失也是影响碱液蒸发效率的关键。

设备所处的作业现场环境温度过低，设备向环境中传递的热量会增加，从而使设备和管线的热损失大，蒸汽的热能就不能完全用于蒸发浓缩碱液，造成蒸汽消耗增大。

在三效逆流蒸发装置中，由于管道泄漏等因素，加热蒸汽中不可避免地夹带少量的不凝性气体，这些不凝性气体基本上是惰性气体。

惰性气体的热稳定性好，传热能力差，沸点较低，不易液化，如果不及时排出就会在加热室内积累，进而在加热室管壁上形成一层气膜，增加传热阻力，从而降低蒸发器的生产能力。

因此，要提高管路和设备的密封性，检查真空泵的抽气能力[2]。

在开车过程中，蒸汽先向设备传热(俗称暖管)，当设备及管线的温度达到热值平衡
后，才能对设备中的碱液进行蒸发浓缩。

据统计，30线于2016年3月3日
7:00—8:00系统开车过程中消耗的蒸汽是1 917.5 kg，进碱量2.865 t，计算可得，蒸汽单耗是600.18 kg；40线于2015年11月15日18:00—19:00系统开
车过程中消耗的蒸汽是1 336.0 kg，进碱量1.916 t，计算可得，开车过程中蒸汽单耗为697.06 kg。

而正常生产情况下，生产1 t碱消耗的蒸汽是520 kg，开车
过程中消耗的蒸汽远远高于正常生产的经济消耗指标。

由此可见，开停车是影响蒸汽消耗上升的重要因素，保障工艺系统的平稳运行，是降低能耗的关键。

此外，效体液面的频繁波动，会使设备出现干壁或料液抽入表面冷却器中，造成碱损失，长此以往会破坏设备的强度，缩短设备的使用寿命。

因此，稳定效体的液位，提高原料碱液的合格率，在设备的能效范围内运行，既有利于延长设备的使用寿命，也可以实现能源利用率的最大化。

如果供汽压力偏低，在初始设计时，适当调整各效的换热面积，保证较高的效体加热室蒸汽压力和较高的真空度是有效的方法。

通过改造效体蒸发器，增大换热面积或增加副加热室可以提高产量。

3.2 真空系统避免采用弯道
由于真空度与管道阻力、表面冷却器的换热面积、冷却循环水的温度有直接关系，因此，铺设管线时，真空系统应尽量避免弯道。

通过改造或增加表面冷却器的换热面积，减少表面冷却器列管腐蚀泄漏，保证真空度在工艺的指标范围。

在循环水供应中，稳定降低循环水的温度，也是保证效体真空度的关键。

3.3 做好管线保温
做好设备、管线的保温，减少热损失。

提高设备作业环境的温度，做好作业环境的保温、防风、防冻措施，如门窗玻璃完好，增加暖风装置，均是提高设备环境温度的良好方法。

3.4 定时排放不凝气体，做好工艺管线的消漏工作
在工艺控制中，完全杜绝不凝性气体是不可能实现的，因此，操作人员要定时排放不凝性气体，减少效体的传热阻力，充分利用蒸汽热；同时，做好工艺管线的消漏工作，杜绝惰性气体进入管线。

3.5 减少非计划停车次数
严格执行工艺控制指标，定期做好设备隐患排查，及时消除隐患，尽力避免因检修设备而被迫停车。

4 结语
通过制订设备隐患排查、工艺控制和操作规程方案，制订监督、操作技能的标准，以制度和标准来强化执行力，从而达到提高产量和降低能耗的目的。

参考文献
[1] 柴诚敬.化工原理(上)[M].北京:高等教育出版社,2007:282-284.
[2] 李学斌，刘秀娟，陈新.真空度对降膜蒸发的影响及提高真空度的措施[J].氯碱工业,2002(5):23-24.
[编辑：董红果]
[作者简介] 任晓佳(1984—)，女，工程师，毕业于新疆师范大学化学系，现从事蒸发固碱工艺技术管理工作。

[收稿日期] 2015-07-18
[中图分类号] TQ114.268
[文献标志码] B
[文章编号] 1008-133X(2016)04-0024-03
[关键词] 烧碱；蒸发；蒸汽；真空度；热损失；不凝性气体；工艺
Measures to save energy and reduce consumption in evaporation
REN Xiaojia
(Xinjiang Zhongtai Chemical(Group)Co., Ltd., Urumqi 830009, China)
Key words: caustic soda; evaporation; steam; vacuum degree; heat loss; non-condensable gas; technology
Abstract: The main factors of influencing steam consumption in caustic soda evaporation were analyzed, i.e. steam pressure, vacuum degree of evaporator, heat loss of equipment and pipelines, non-condensable gas, and process control. The corresponding measures of saving energy and reducing consumption were proposed in view of these factors.
由于真空度与管道阻力、表面冷却器的换热面积、冷却循环水的温度有直接关系，因此，铺设管线时，真空系统应尽量避免弯道。

通过改造或增加表面冷却器的换热面积，减少表面冷却器列管腐蚀泄漏，保证真空度在工艺的指标范围。

在循环水供应中，稳定降低循环水的温度，也是保证效体真空度的关键。

做好设备、管线的保温，减少热损失。

提高设备作业环境的温度，做好作业环境的保温、防风、防冻措施，如门窗玻璃完好，增加暖风装置，均是提高设备环境温度的良好方法。

在工艺控制中，完全杜绝不凝性气体是不可能实现的，因此，操作人员要定时排放不凝性气体，减少效体的传热阻力，充分利用蒸汽热；同时，做好工艺管线的消漏工作，杜绝惰性气体进入管线。

严格执行工艺控制指标，定期做好设备隐患排查，及时消除隐患，尽力避免因检修设备而被迫停车。

通过制订设备隐患排查、工艺控制和操作规程方案，制订监督、操作技能的标准，以制度和标准来强化执行力，从而达到提高产量和降低能耗的目的。