中盐昆山联碱生产电耗与节电

　　摘要：介绍中盐昆山公司60万t联碱项目的供配电系统及生产装置的负荷，对联碱生产中采用的节电技术：0.12MPa合成二氧化碳气经压缩用作碳化塔下段气、轻灰重灰粉体流凉碱工艺、空分装置的污氮气作为碳化清洗气等节能措施进行讨论。

　　关键词：纯碱;联碱法生产;电气;电耗;节电

　　1中盐昆山联碱项目介绍

　　中盐昆山有限公司迁建年产60万t纯碱项目在2016年4月16日开车投入正常生产以来，已经有3年多时间了。合成氨实际生产能力达到30万t/a;联碱实际生产能力达到80万t/a;设计液体二氧化碳生产能力20万t/a。合成氨工艺：华东理工大学四喷嘴水煤浆6.5MPa气化技术;耐硫变换;低温甲醇洗;液氮洗;14MPa氨合成;硫制酸WSA工艺。联碱工艺：大型外冷碳化塔制碱;81m2水平带式真空过滤机过滤重碱;840m3冷析、盐析结晶器;φ3000轻灰煅烧炉;φ2800重灰煅烧炉;轻灰、重灰粉体流凉碱工艺等。全厂供电采用双回路110kV电源进总变电站，要求当一路电源故障时，另一路电源可满足全厂全部一、二级负荷。全厂总变电站设计二台主变压器SZ11—40000/110，全厂正常负荷为65000kW左右。自2016年4月全厂开车以来，全厂供电系统稳定运行，可靠性较高，没有发生非计划停电事故，没有因供电原因或电气设备故障而影响生产和安全问题。

　　2联碱供电系统流程

　　1)双回路10kV电源进联碱变电所，要求当一路电源故障时，另一路电源可满足联碱生产全部一、二级负荷。2)单台设备装机负荷200kW以上电机采用10kV供电。3)设置保安电源。因消防要求和氯化铵结晶工序因停电可能发生结晶器座死等故障，而设置保安电源负荷，采用柴油发电机，安装在联碱变电所内，仪表采用ups供电，事故照明电源由ups电源装置提供。

　　3联碱设备装机容量与运行负荷

　　3.1轻灰生产用电负荷

　　应包括碳化(重碱)、压缩、氯化铵结晶、轻灰煅烧、轻灰包装、原盐仓储和加工等过程用电负荷。轻灰生产设备电机很多，只列出200kW以上用电负荷。

　　3.2干铵生产用电负荷

　　湿氯化铵干燥过程、干燥尾气净化及干燥氯化铵运输包装的用电负荷。

　　3.3重灰生产用电负荷应包括从轻灰水合机开始到重灰包装的用电负荷。主要有一水碱水合机、重灰煅烧炉、重灰过筛、冷却、运送、包装的电负荷。

　　4联碱生产电耗

　　分列轻灰电耗、重灰电耗、干铵电耗。

　　4.1依据生产装置运行功率估算各产品电耗

　　产品电耗=装置运行功率×0.9×0.9说明：“轻灰氯化铵(双吨)”用生产轻灰和湿氯化铵的双吨产品电耗表示，按纯碱行业统计规定，其中分母以轻灰产量为准。

　　5联碱生产中节电技术讨论

　　5.1CO2压缩过程节电

　　以烟煤为原料的煤头合成氨工艺，21世纪初至今，大部分采用加压纯氧气流化床煤气化工艺，后续流程为变换、低温甲醇洗、液氮洗、中压氨合成、硫回收等。变换气中二氧化碳含量为42%左右。变换气中二氧化碳和硫化氢在低温甲醇洗工序1#脱碳脱硫塔中脱除，在2#解吸塔中解吸二氧化碳。2#解吸塔中解吸二氧化碳量约占总量的55%左右，解吸气CO2含量为99%，压力为0.14MPa(G)，联碱行业内称为“合成气二氧化碳”。合成气二氧化碳气进入联碱生产装置的合成气二氧化碳螺杆压缩机进口，压力为0.12MPa(G)左右。联碱生产合成气二氧化碳螺杆压缩机将气体压缩到0.38MPa(G)送碳化塔底部制碱。CO2压缩过程：常压→0.12MPa(G)→0.38MPa(G)。

　　其中，常压→0.12MPa(G)过程的压缩功约占50%，所以，节省电量约50%，与炉气二氧化碳压缩机相比，节省1台炉气压缩机的电耗。我们使用的上海大隆压缩机公司的合成气压缩机组，功率为1711kW(包括主电机和油泵电机)，炉气压缩机组功率为1511kW(包括主电机和油泵电机)。目前，联碱实际生产能力为80万t/a，合成气二氧化碳压缩机开1台生产，所以节电量为：1511×0.9×0.85×800010000=925万kW·h/a

　　5.2轻灰、重灰粉体流凉碱工艺过程节电中盐昆山有限公司在上海夏勒工业设备有限公司、加拿大Solex公司配合下，进行轻灰粉体流凉碱工艺中间试验，取得试验成功，并取得设计技术基础数据。轻灰粉体流凉碱工艺获得实用新型专利证书，证书号：ZL20040777282.1。中国成达工程有限公司进行轻灰、重灰粉体流凉碱工艺工程设计。轻灰、重灰粉体流凉碱工艺具有比较好的节电效果[1]。

　　采用二台轻灰粉体流凉碱器和二台重灰粉体流凉碱器能满足轻灰80万t/a、重灰40万t/a生产凉碱能力。装机功率为：振动出料机3kW，共4台;软水循环泵55kW，共1台，共计：55+3×4=67kW。相同的生产能力，原采用桨式螺旋凉碱机则须要9台55kW电机，共计：55×9=495kW。所以节电量为：(495-67)×0.9×0.85×800010000=262万kW·h/a5.3空分装置的污氮气作为碳化清洗气工艺的节电空分装置系统氧氮比为1：4，所以有大量低压0.6MPa(G)含氮量99%的污氮气。我们联碱项目设计时采用空分系统低压污氮气作碳化清洗塔清洗气工艺流程。

　　自从2016年4月底开车至今，已经有3年多时间生产，到今年9月底，已经生产纯碱219.08万t，碳化塔从来没有停车煮塔。说明碳化塔清洗效果是好的。采用空分生产富裕的低压污氮气作碳化清洗塔清洗气是完全合理的。联碱生产装置不设碳化清洗塔清洗气压缩机是正确的。碳化清洗塔清洗气量设计为单塔清洗气量2500～3000Nm3/h，4塔一组(或5塔一组)，目前是2台碳化清洗塔作业，清洗气量共为5000～6000Nm3/h。

　　工艺清洗氮气：温度25℃，操作压力0.38MPa(G)，流量(取中值)5500Nm3/h(N2%≥99%)，清洗气压缩机功率约为517kW，节电量：517×0.9×0.85×800010000=316.4万kW·h/a5.4节电合计上述三项共节电925+262+316=1503万kW·h/a，年创经济效益931.86万元。由于采用多项节电技术措施，中盐昆山公司联碱生产电耗达到全国联碱行业先进水平，创造比较好的经济效益，为节能做出贡献。

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