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摘要：近年来，纯碱生产中低品位热能的回收利用受到了业界的广泛关注，研究相关课题非常重要。该研究首先总结了纯碱生产过程中的低品位热能的组成，并分析了低品位热能。在讨论包括热泵在内的化学工业中低级热能的多种回收技术时，我们结合相关的实践经验，对低级热能的综合利用进行了讨论和研究，并对此发表了一些个人见解。
关键词：纯碱生产;热量;回收;利用
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-03-046
氨碱法纯碱生产过程中产生的废热是低级热能，很难回收利用，但是从工艺改进、节能和减少能耗的角度考虑，有很高的可能性把这些能源利用起来。
一、纯碱生产中低级热能的分析
纯碱生产中有许多蒸汽加热点，蒸汽消耗高，蒸汽冷凝物直接排出，废气、锅炉烟气和废液带走热量。大量的工艺热必须及时排除，并消耗大量的循环冷却液。纯碱生产中低阶热能包括来自热废气的废热、来自冷却介质的废热、来自化学反应的废热、来自废蒸汽和废水的废热、来自高温产品和炉气的废热。通过对整个工厂的低端热源进行初步调查，发现纯碱生产中，热量损失最大的是重碱蒸馏和碳化反应过程中大量的冷却水带走热量;其次是废液排放、炉气、压缩机和后冷却循环冷却液带走热量;热量损失最小的是中灰流化床废气排出的热量。这些损失的热量有很多是可以利用的。
二、低级余热回收技术的组成
2.1热泵
热泵由压缩机、节流阀、蒸发器和冷凝液组成，其运行过程为：首先，低温低压液态制冷剂吸收热量并将其在蒸发器中蒸发，然后将气态制冷剂压缩;压缩机会把高温高压气体压缩，高温高压气体由冷凝器的低温热源冷却并冷凝成高压液体，然后通过节流元件对低温低压液体制冷剂进行节流以完成制冷循环。
2.2热管
热管是一种具有高导热性能的传热元件，主要通过在全封闭式的真空管壳内工质的蒸发与凝结来传导热量，显然，热管具良好的等温性、冷测和热测完全分开、随意控制温度、远距离传热等一系列优点，但是它也有不能控制的缺点：耐高温性能和抗氧化性能较差。热管换热器用途非常广泛，在各行各业中均有普及，在化工企业中，热管换热器主要是回收焚烧炉出口高温S0x气体的余热，并且在转化工段回收高.温气体的余热，然后产生热水或蒸汽供系统使用，这是对低品位热能的充分循环使用的装置。
2.3吸附制冷技术
吸附式制冷是一种专门以低品位热能为驱动的绿色节能环保技术，它由五个基本结构组成：冷凝器、太阳能集热器、储液器、蒸发器和阀门。吸附式制冷原理是：在白天气温高时，太阳能集热器温度随之升高，脱附制冷剂，蒸发器气压增强，气体进入冷凝器并冷凝变成液体;在晚上温度降低时，集热器温度降低吸附制冷剂，蒸发器中压力降低，液体在气化过程中吸收热量降温，然后不断地进行循环。
三、低品位热能的综合利用
3.1废气和冷凝水的余热回收利用
（1）将CO2压缩机的废气回收用作蒸馏塔的热源，将氨气蒸发后的废液（50m2/h）送到石灰回路中进行回收，并回收带排水的锅炉（2t/h）用于运气。
（2）煅烧炉冷凝水及硝干燥空气加热器冷凝水经过一次、二次闪发之后，产生的二次蒸汽并入低压蒸汽管网，冷凝水送回热电厂锅炉。
3.2利用部分煅烧炉气体热能预热锅炉淡水
煅烧炉的气体温度降至60°C以下，由压缩机送往碳化炉中，需要大量的循环水以去除炉气中的热量，从而增加循环水系统的负荷。在进入锅炉之前，必须先用蒸汽将软化水预热至104°C，如果使用锅炉气体的热量对软化水进行预热，则可节省大量能源。现在用波纹管换热器代替循环水，用去离子水代替。脱矿质的水被锅炉燃气预热并送至锅炉。这样，将锅炉中的软化水预热，以达到冷却锅炉气体的目的。
3.3使用CO2压缩机后冷却器预热反渗透进水
原水经处理后会进入反渗透单元，使锅炉接受淡水。当进水温度低于30°C时，由于冬季的低温，反渗透水的生产率会大大下降。因此，在反渗透进水管中安装管道泵，将反渗透进水经中碱冷却器后送入CO2压缩机进行换热，然后返回热电反渗透装置。直流电的数量约为90m2/h，温度可以从16℃提高到41℃。通常控制压缩空气的温度指数，反渗透装置的出水量大大增加。一台反渗透设备每小时可以多生产5-10吨水，产水率提高了20%到30%。
3.4化灰排气筒余热回收
在灰化机中消化石灰时，会产生大量热量，并且灰化机尾部的蒸汽会以细颗粒的形式释放到大气中，对环境产生一定的影响。在灰分分布器气体中加入喷雾回收装置，直接用水作两层喷雾，水温从23℃升至80℃，有效地冷却了灰渣发生器排气管的废气，有效地对化灰机排气筒排出的尾气进行冷却降温，回收化灰尾气余热，而灰烬通过使用加热的直接水可每小时节省3吨蒸汽。同时，它减少了废气排放的粉尘，改善了现场环境。
3.5从真空吸收塔上方的冷却水中回收热量
氨盐水在真空吸收塔中吸收氨以产生热量，并通过冷却水箱（温度48？55℃）使循环水进行热交换，然后送至灰化水箱以回收和利用热量。化灰低压蒸汽消耗降低3～5t/h，年节约运行成本320万元。同时减少了热水向循环水库的回流，水温降低到0.5℃左右，改善了循環水的水质。
3.6生产反应热的回收和利用
浓海水综合利用项目是将海水淡化项目副产的浓海水用于纯碱生产中化盐水，并从浓缩海水中回收氯化钠和水，从而减少纯碱的产生。当纯碱的产量不变时，盐的量是固定的，并且为了最大程度地在浓海水中使用盐，必须进一步提高浓海水的浓度以增加海水量。在纯碱生产过程中，从纯净盐水中吸收氨是放热反应，这是一个非等温吸收过程，在吸收过程中安装了冷却装置，以控制反应过程的温度。氨盐水碳酸化是涉及化学反应和气体吸收的结晶过程。碳化过程中的主要反应是放热反应，为了降低碳酸氢钠的溶解度，增加沉淀并提高氯化钠的利用率，在碳化塔的下部，要通过一定量的冷却水以降低碳化液的温度。上述反应热是通过淡水冷却降温，并且其中的所有热量都损失了，从而增加了淡水的消耗。可以通过提高海水的利用率，以在生产过程中充分利用反应热。同时，将两个淡水冷却塔转换为海水冷却塔，并将浓缩的海水用作循环冷却水以冷却碳化塔和吸收塔。充分利用生产反应热来实现海水的进一步蒸发和浓缩。浓缩的海水用于生产纯碱，可减少原料纯碱的消耗并节省淡水资源。
结语：
中国正在积极寻求开发和利用废热回收新技术的途径，并将在未来几年内实现煅烧气、废液和其他热量的热回收和利用，为中国的节能减排做出贡献。
参考文献
[1]吕继军.纯碱生产过程中低压蒸汽能量梯级利用初探[J].纯碱工业，2018（03）：19-20.
[2]孙路路.纯碱生产过程中精盐水钙含量控制的试验研究[J].纯碱工业，2016（05）：14-17.
关键词：纯碱生产;热量;回收;利用
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-03-046
氨碱法纯碱生产过程中产生的废热是低级热能，很难回收利用，但是从工艺改进、节能和减少能耗的角度考虑，有很高的可能性把这些能源利用起来。
一、纯碱生产中低级热能的分析
纯碱生产中有许多蒸汽加热点，蒸汽消耗高，蒸汽冷凝物直接排出，废气、锅炉烟气和废液带走热量。大量的工艺热必须及时排除，并消耗大量的循环冷却液。纯碱生产中低阶热能包括来自热废气的废热、来自冷却介质的废热、来自化学反应的废热、来自废蒸汽和废水的废热、来自高温产品和炉气的废热。通过对整个工厂的低端热源进行初步调查，发现纯碱生产中，热量损失最大的是重碱蒸馏和碳化反应过程中大量的冷却水带走热量;其次是废液排放、炉气、压缩机和后冷却循环冷却液带走热量;热量损失最小的是中灰流化床废气排出的热量。这些损失的热量有很多是可以利用的。
二、低级余热回收技术的组成
2.1热泵
热泵由压缩机、节流阀、蒸发器和冷凝液组成，其运行过程为：首先，低温低压液态制冷剂吸收热量并将其在蒸发器中蒸发，然后将气态制冷剂压缩;压缩机会把高温高压气体压缩，高温高压气体由冷凝器的低温热源冷却并冷凝成高压液体，然后通过节流元件对低温低压液体制冷剂进行节流以完成制冷循环。
2.2热管
热管是一种具有高导热性能的传热元件，主要通过在全封闭式的真空管壳内工质的蒸发与凝结来传导热量，显然，热管具良好的等温性、冷测和热测完全分开、随意控制温度、远距离传热等一系列优点，但是它也有不能控制的缺点：耐高温性能和抗氧化性能较差。热管换热器用途非常广泛，在各行各业中均有普及，在化工企业中，热管换热器主要是回收焚烧炉出口高温S0x气体的余热，并且在转化工段回收高.温气体的余热，然后产生热水或蒸汽供系统使用，这是对低品位热能的充分循环使用的装置。
2.3吸附制冷技术
吸附式制冷是一种专门以低品位热能为驱动的绿色节能环保技术，它由五个基本结构组成：冷凝器、太阳能集热器、储液器、蒸发器和阀门。吸附式制冷原理是：在白天气温高时，太阳能集热器温度随之升高，脱附制冷剂，蒸发器气压增强，气体进入冷凝器并冷凝变成液体;在晚上温度降低时，集热器温度降低吸附制冷剂，蒸发器中压力降低，液体在气化过程中吸收热量降温，然后不断地进行循环。
三、低品位热能的综合利用
3.1废气和冷凝水的余热回收利用
（1）将CO2压缩机的废气回收用作蒸馏塔的热源，将氨气蒸发后的废液（50m2/h）送到石灰回路中进行回收，并回收带排水的锅炉（2t/h）用于运气。
（2）煅烧炉冷凝水及硝干燥空气加热器冷凝水经过一次、二次闪发之后，产生的二次蒸汽并入低压蒸汽管网，冷凝水送回热电厂锅炉。
3.2利用部分煅烧炉气体热能预热锅炉淡水
煅烧炉的气体温度降至60°C以下，由压缩机送往碳化炉中，需要大量的循环水以去除炉气中的热量，从而增加循环水系统的负荷。在进入锅炉之前，必须先用蒸汽将软化水预热至104°C，如果使用锅炉气体的热量对软化水进行预热，则可节省大量能源。现在用波纹管换热器代替循环水，用去离子水代替。脱矿质的水被锅炉燃气预热并送至锅炉。这样，将锅炉中的软化水预热，以达到冷却锅炉气体的目的。
3.3使用CO2压缩机后冷却器预热反渗透进水
原水经处理后会进入反渗透单元，使锅炉接受淡水。当进水温度低于30°C时，由于冬季的低温，反渗透水的生产率会大大下降。因此，在反渗透进水管中安装管道泵，将反渗透进水经中碱冷却器后送入CO2压缩机进行换热，然后返回热电反渗透装置。直流电的数量约为90m2/h，温度可以从16℃提高到41℃。通常控制压缩空气的温度指数，反渗透装置的出水量大大增加。一台反渗透设备每小时可以多生产5-10吨水，产水率提高了20%到30%。
3.4化灰排气筒余热回收
在灰化机中消化石灰时，会产生大量热量，并且灰化机尾部的蒸汽会以细颗粒的形式释放到大气中，对环境产生一定的影响。在灰分分布器气体中加入喷雾回收装置，直接用水作两层喷雾，水温从23℃升至80℃，有效地冷却了灰渣发生器排气管的废气，有效地对化灰机排气筒排出的尾气进行冷却降温，回收化灰尾气余热，而灰烬通过使用加热的直接水可每小时节省3吨蒸汽。同时，它减少了废气排放的粉尘，改善了现场环境。
3.5从真空吸收塔上方的冷却水中回收热量
氨盐水在真空吸收塔中吸收氨以产生热量，并通过冷却水箱（温度48？55℃）使循环水进行热交换，然后送至灰化水箱以回收和利用热量。化灰低压蒸汽消耗降低3～5t/h，年节约运行成本320万元。同时减少了热水向循环水库的回流，水温降低到0.5℃左右，改善了循環水的水质。
3.6生产反应热的回收和利用
浓海水综合利用项目是将海水淡化项目副产的浓海水用于纯碱生产中化盐水，并从浓缩海水中回收氯化钠和水，从而减少纯碱的产生。当纯碱的产量不变时，盐的量是固定的，并且为了最大程度地在浓海水中使用盐，必须进一步提高浓海水的浓度以增加海水量。在纯碱生产过程中，从纯净盐水中吸收氨是放热反应，这是一个非等温吸收过程，在吸收过程中安装了冷却装置，以控制反应过程的温度。氨盐水碳酸化是涉及化学反应和气体吸收的结晶过程。碳化过程中的主要反应是放热反应，为了降低碳酸氢钠的溶解度，增加沉淀并提高氯化钠的利用率，在碳化塔的下部，要通过一定量的冷却水以降低碳化液的温度。上述反应热是通过淡水冷却降温，并且其中的所有热量都损失了，从而增加了淡水的消耗。可以通过提高海水的利用率，以在生产过程中充分利用反应热。同时，将两个淡水冷却塔转换为海水冷却塔，并将浓缩的海水用作循环冷却水以冷却碳化塔和吸收塔。充分利用生产反应热来实现海水的进一步蒸发和浓缩。浓缩的海水用于生产纯碱，可减少原料纯碱的消耗并节省淡水资源。
结语：
中国正在积极寻求开发和利用废热回收新技术的途径，并将在未来几年内实现煅烧气、废液和其他热量的热回收和利用，为中国的节能减排做出贡献。
参考文献
[1]吕继军.纯碱生产过程中低压蒸汽能量梯级利用初探[J].纯碱工业，2018（03）：19-20.
[2]孙路路.纯碱生产过程中精盐水钙含量控制的试验研究[J].纯碱工业，2016（05）：14-17.