氯化钙系统升膜蒸发器二次汽的再利用

姜 杰，牟国宪

（青岛华东制钙有限公司，山东 青岛 266043）

我厂氯化钙系统主要由制盐蒸发岗位、制钙蒸发岗位及干燥岗位组成。制盐岗位将含12%CaCl2的氨碱废液澄清水蒸发至41%，制钙岗位再将它蒸发至74%。

制盐蒸发采用的是两效蒸发的工艺流程，制钙蒸发采用的是升膜蒸发器（简称升膜）、降膜蒸发器（简称降膜）及贮槽逐级单程蒸发的工艺流程。

由现行的流程图可知，升膜蒸发所产生的二次汽全排大气，温度约为158℃，并且由以下的计算可知二次汽流量约为3.654t／h。

1 回收利用升膜二次汽的可行性

此升膜产生的二次汽与制盐Ⅰ效蒸发器产生的二次汽（118℃，0.05MPa）品质类似，因此如果加一个加热设备将升膜二次汽当作热源，与Ⅱ效蒸发器内的溶液进行换热（由于一次蒸汽量平均为16.24t／h，可回收3.654t／h的二次蒸汽），则效益十分可观。现场只要具有布置新加热室的空间，就可以实现此改造工程。

2 回收利用升膜二次汽的效益计算

2.1 各种实际参数

废液水含12%CaCl2及5%NaCl。

双水钙含CaCl2为74%，盐钙比为0.035，即NaCl为2.59%。

一车间日产双水钙140t，即5.8t双水钙／h。

二、三车间生产能力总共为120kt／a。

实际单耗：

2.2 氯化钙系统以1t74%CaCl2为基准进行衡算（见表1）

表1 氯化钙系统衡算表

2.3 升膜出汽量计算

2.4 电、汽、海水单耗的计算

因为制盐系统各物质量都与理论蒸发量相关，在蒸发量增加不大的情况下可近似按现在换热效率计算，用理论蒸发量与实际用汽量进行正比关联。以生产1t双水钙为基准，对制盐系统在将二次汽加入Ⅱ效后的制盐蒸汽单耗与原未加入时进行比较计算。

2.4.1 制盐蒸汽单耗减少量的计算

制盐系统原理论总蒸发量：

在二效逆流蒸发工艺中，二效蒸发出的水量占57%，一效蒸发出的水量占43%。

制盐系统原Ⅱ效理论蒸发量：

制盐系统原实际消耗生蒸汽量：2.8t

二次汽加入Ⅱ效后：

可多蒸发的水量：

折合制盐系统Ⅰ效加汽量：

折合增加产量：

则制盐蒸汽单耗为：

即制盐蒸汽单耗减少量为：

2.4.2 海水及电的单耗增减量

因为二次汽加入Ⅱ效，属于单效蒸发，因此要增加海水的消耗。

据计算，海水单耗增加量8.3t／t双水钙。 （9）

考虑到Ⅱ效换热面积及海水量的增加会增加用电量，但是产量的增加会降低产品单耗，经过计算，用电单耗减少量为1.9kWh／t双水钙。 （10）

2.5 回收效益的计算

蒸汽的价格170元／t，电的价格0.4元／kWh，海水的价格0.17元／t。

据式（8）、（9）、（10）可得效益为0.346×170＋1.9×0.4－8.3×0.17＝58元／t双水钙。

按二、三车间120kt／a生产能力计算，则每年可得效益大约696万元。

3 现行工艺设备改造的可能性

3.1 新加热室面积

原加热室为2个200m2的列管换热器，加热平均温差为105－80＝25℃，而要新增加热室的加热平均温差为100－80＝20℃，按可比性可计算出新加热室的面积，据式（3）、（4）

原换热量：1.754×cP＝K×400×25

新加换热量：0.573×cP＝K×A×20

则新加热室的面积为A＝163.3m2

3.2 水射及海水加压泵

据式（3）、（4）增加的海水比例为0.573÷1.754＝33%。

据计算，仍可用原水射、加压泵及电机。

3.3 Ⅱ效循环泵

据计算，只要相应增加转速减小叶轮直径，循环量增加41%不成问题。

3.4 蒸发室

据式（3）、（4），蒸发室要新增蒸发量是原来的0.573÷1.754＝33%。

现在的蒸发量为（0.573＋1.754）×5.8＝13.50t汽／h

Ⅱ效的尺寸为φ3500×4000，可用于蒸发的容积尺寸为φ3500×3000，Ⅱ效内的压力为0.02MPa（绝压），此时水蒸汽的密度为0.120kg／m3。

根据资料，蒸发室允许的蒸发体积强度为1.1～1.5m3／s·m3

Ⅱ效的蒸发容积为V＝πD2／4＝π×3.52×3.0／4＝28.9m3

蒸发汽的速率为 （0.573＋1.754）×5.8×1 000÷（3 600×0.120）＝31.2m3／s

则蒸发体积强度为31.2÷28.9＝1.08m3／s·m3，低于规定的允许范围。

又由于加热室内物料切向进入蒸发室，允许有较高的蒸发汽速，因此可以用原来的蒸发室。

4 改造后的工艺可操作性

经上述改造的新加热室放在Ⅱ效，CaSO4结疤轻，不需要备用设备，因此加热室比Ⅰ效加热室的利用率更高。

由于此加热室不与Ⅰ效二次汽接触，可以独立操作，只要保持Ⅱ效温度，Ⅰ效加减汽量对制钙没有影响，因此制钙操作具有相对的独立性只须开、停工时操作阀门即可。

用上述方法可以充分利用制钙二次汽，增加产量，降低消耗，操作起来也不麻烦，如果在设计时能加进去当然更好。但如果是后期改造，只要有不大的空间就可以完成上述改造，并且可收到很好的经济效益。