基于富氧发生器的节能型烧碱清洁生产工艺的研究

摘要

蒸发是烧碱生产过程中的重要环节，该过程是一个耗能较高的工段，天津市JH化工厂片碱生产时的蒸发工艺主要存在如下问题:
　　(1)厂内采用传统的间歇法锅式蒸煮法对碱液进行蒸发浓缩，熬碱锅热效率低，热损失严重，间歇法锅式蒸煮蒸发技术落后。
　　(2)煤制气燃烧方式落后，为了使其充分燃烧，用鼓风机向炉膛内鼓入大量的空气，并且未对鼓入的空气量进行计量。因此造成了烟气量较大、流速较快，烟气带走了大量的热量，热效率较低。
　　(3)高温烟气未经充分利用直接排向环境，热量流失严重。
　　根据天津市JH化工厂目前的生产工艺和设备现状，本文研究和开发一种烧碱生产过程中易于控制且能够提高蒸发速率、充分利用能源又能够满足工艺技术条件指标的清洁生产方法，具体的研究内容为:
　　(1)充分利用烟气余热。炉膛中的高温烟气在排向环境之前，进入换热器中进行两级换热，最初烟气用于加热富氧发生器产生的氮气;然后，烟气与水进行二级换热，以充分利用烟气余热。
　　(2)利用热氮气加速蒸发过程。将加热后的热氮气通入到熬碱大锅中促进蒸发，提高蒸发效率。
　　(3)改进助燃技术，确定燃料与空气量的配比，避免由空气不足引起的燃烧不充分现象或由于空气量鼓入过多造成烟气量大、热量损失严重的问题。
　　(4)采用富氧燃烧技术。利用富氧发生器将空气中的O2与N2分离，将分离出来的O2与空气进行混合制成富氧空气并与燃料按一定的比例混合燃烧。
　　实验结果表明:
　　(1)在蒸发过程中，向蒸发大锅中通入热N2有助于溶液蒸发速率的提高，本试验中当液化气量为60L/h，相比未通入N2，当N2通入量为300L/h时，蒸发速率提高了10.6％。并当N2通入量在一定范围内，通入量越大促进蒸发的效果越好。
　　(2)燃料在自然条件下燃烧不充分，需通入一定量的空气助其燃烧。本试验中当液化气与空气的比例为1∶15时燃烧效果最好，炉膛温度高达890℃。
　　(3)富氧空气助燃与普通空气助燃相比具有明显优点，能极大地提高炉膛温度并减少烟气量，减少因排出烟气而造成的热量流失，该燃烧技术是一项先进的节能技术。