井下循环制纯碱水平衡改造

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(江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏 淮安 223200)

1 背 景

江苏井神盐化股份公司淮安碱厂(以下统称“淮碱”)设计时按照国家发展循环经济、节能减排要求，利用淮安地区地下丰富的盐矿资源，采用井下循环制纯碱生产工艺，纯碱生产排放的废液代替清水注井化盐生产氯化钠和氯化钙，实现循环生产。井下循环制纯碱技术的关键之一就是水的平衡，在纯碱生产过程中，需要将水进行分级使用，提升水的循环利用率，一方面可节约水资源，另一方面，减少纯碱生产过程中产生的废液当量，降低制碱清钙液处理难度。

2 纯碱生产水排查分类

随着淮安碱厂二期分步实施，纯碱产能达到60万t/a，清钙液有一定平衡压力。过去，各工序导淋水进入地沟，最终进入清钙液，造成清钙液当量大，降低了清钙液氯化钙含量，增加了水平衡压力，另一方面生产系统需要补充一次水，造成水资源浪费。有必要将各种水分级使用，以节约水资源，降低水平衡压力和环保压力。为了实现水的分级使用，对纯碱生产过程中水进行分类调查，按水的质量分为软水、一次水、冷却循环水、废淡液、石灰泡沫洗涤循环水、含氨杂水、不含盐杂水、含盐杂水、清钙液，各种水情况统计如表1。

表1 纯碱生产水调查表

通过对各种水分类排查，软水主要用于滤过洗水和重灰化合水，一次水主要用于循环冷却水补水及消防水，冷却循环水、石灰泡沫洗涤水循环使用，需要对废淡液、含氨杂水、不含盐杂水、含盐杂水、清钙液分类收集使用。

3 水分级回收利用

3.1 煅烧蒸汽冷凝水回收改造

纯碱生产需要补充80 m3/h软水，而煅烧工序蒸汽冷凝水温度高，含有一定的余热，水的质量好，没有充分回收利用，存在较大的浪费。纯碱生产过程中需要软水作为滤过洗水，重灰生产需要补充软水作为化合水，制取软水成本在2元/m3以上。而煅烧工序蒸汽冷凝水经过两次闪发，温度仍有150 ℃，水的质量高，且含有一定的余热。通过对煅烧蒸汽冷凝水第三次闪发，回收的蒸汽供高真空蒸馏塔使用，闪发蒸汽量在10 t/h以上，闪发后冷凝水温度约80 ℃，经过冷却后作为滤过软水和重灰化合水，经过改造，蒸汽冷凝水基本能够保证纯碱生产所需软水，原软水供应仅作为备用。每年生产时间以8 000 h计算，软水价格以2元/m3计，每年可节约软水费用为：

2×80×8 000÷10 000=128万元

3.2 石灰泡沫循环水洗水改造

3.2.1 补充水改造

石灰工序窑气经过三级除尘，将窑气含尘量、温度控制在指标要求范围之内，第二级除尘采用泡沫除尘塔，对窑气用循环水洗涤除尘、降温，从石灰泡沫除尘塔出来的除尘洗水经过澄清、降温后，清液自流入清水池，用泵供石灰泡沫除尘塔循环使用。除尘循环水在使用过程中有部分损失，需要部分补充水，过去采用一次水补充。根据水的分级使用原则，将煅烧、碳化、压缩等工序不含盐的导淋水收集后，用泵送至除尘水澄清桶，澄清后作为石灰泡沫除尘塔补充水。

煅烧炉气冷凝液、蒸馏氨气冷凝液中含有较高浓度的氨，经过高真空蒸馏回收其中的氨，得到废淡液。据了解，各纯碱生产企业一般将废淡液作为滤过洗水使用。开始淮安碱厂也将废淡液作为滤过洗水，在生产过程中发现废淡液时常出现氯离子偏高现象，同时废淡液浊度偏高，带滤机喷嘴堵塞频繁，经分析，含氯主要原因是在蒸馏过程中氨气夹带少量母液，以及冷凝液在高真空蒸馏时利用废液闪发蒸汽，闪发蒸汽夹带少量废液，造成废淡液含氯及浊度偏高，直接影响纯碱产品质量。将废淡液送到除尘水澄清桶，澄清后作为石灰除尘补充水。

3.2.2 水平衡改造

各种不含盐杂水、废淡液补充到石灰除尘循环水后，每小时补充水量达到100 m3/h左右，而石灰除尘水损失量约20 m3/h，每小时多补充约80 m3/h杂水进入石灰除尘水，导致石灰除尘水膨胀，为了解决除尘水膨胀问题，将膨胀部分的除尘水作为石灰化灰补充水，化灰水不足部分由来自蒸吸工序循环冷却水补充。由于循环冷却水部分用于化灰水，可以控制循环水浓缩倍数，防止浓缩倍数过高造成冷却循环水质量恶化。

3.3 含氨杂水回收改造

煅烧炉气经旋风分离、冷凝、洗涤后，送至压缩工序，经压缩后进入碳化工序作下段气制碱，炉气、下段气中含有少量含氨冷凝水；带滤机尾气经软水洗氨后经真空机排空，尾气中含有少量含氨冷凝水。为了减少炉气、下段气、滤过尾气含有少量水对设备、生产带来不利影响，在碳化工序、压缩工序下段气、炉气、滤过尾气管线上分别设有导淋，这些导淋含有少量的氨，直接排放不仅造成氨耗增加，同时存在环保隐患，需要进行回收利用。经测量及取样分析，含氨导淋氨含量达到约30 tt，排放量约2 m3/h。

1)碳化工序下段气导淋回收改造。如图1所示，在下段气导淋外排管处结管线至母液桶预留口，利用下段气压力将导淋液自压至母液桶。

图1 碳化下段气导淋液回收工艺图

2)压缩含氨导淋回收改造

炉气经压缩、末冷器冷却后，含氨冷凝液集中到末冷器下侧贮槽中。从末冷器导淋排放可接一根管线送至蒸吸冷凝液贮桶，利用末冷器下段气压力，将含氨冷凝液通过下段气压力自压送蒸吸冷凝液贮桶，经高真空蒸馏塔回收其中的氨，在冷凝液管线上增加自调阀，末冷器增加液位计，将末冷器冷凝液贮槽液位控制在30%，由调节阀自动控制，由于末冷器冷凝液贮槽下方有一定液位，可起水封作用，防止下段气串进蒸吸冷凝液贮桶。

为了回收滤过尾气导淋液、炉气导淋，在压缩厂房建一地下含氨杂水回收池，增加一台自吸泵，将滤过尾气导淋、炉气导淋、下段气导淋接入地下槽中，用泵将含氨导淋水送至去蒸吸冷凝液桶。

若氨的价格以3元/kg计，每年生产时间以8 000 h 计，每年可降低氨成本为：

2×30×17÷20×8 000×3÷10 000=122.4万元

3.4 含盐杂水回收改造

蒸吸工序由于蒸馏塔清扫、现场跑冒滴漏等产生的废水中含氯化钙、氯化钠等盐，不能作为石灰除尘水，用泵送至蒸馏废液澄清桶，与清钙液一起送井下化盐实现盐钙循环生产。

图2 淮安碱厂水平衡图

4 效果分析

1)水分级改造后提升清钙液浓度

水经过分级改造后，清钙液当量降低近1 m3/t碱，含氨量降低近60 mg/L，氯化钙的浓度增加约10～15 g/L。

2)满足软水生产需求

蒸汽冷凝水闪发后，经板式换热器冷却，全部用于滤过、重灰等工序作软水使用，热电软水作为备用水源，满足纯碱生产软水需求。

3)节约水资源

通过节水改造，石灰除尘水不再需要补充水，膨胀的部分水可用于石灰化灰，减少了石灰工序化灰补充水量，每年可节水约80万m3，每方水成本以0.8元计，每年节约成本为：

0.8×80=64万元

4)效益分析

经过改造，每年可降低软水、液氨成本为：

128+122.4+64=314.4万元

表2 水分级前后清钙液氯化钙浓度分析数据

5 结 语

淮安碱厂通过水质分类，根据不同质量水进行分级使用，提高清钙液浓度，除每吨碱有约10 m3清钙液代替清水注井采盐进行盐钙联产外，实现生产废水零排放，有利于井下循环制纯碱工艺水平衡，节约水资源，并产生较好的经济效益。