广西博世科环保科技股份有限公司 广西南宁市 530000
摘要：主要研究了氯酸钠电解余热回收再利用工艺，该工艺达到节能减排、降本增效的目的。电解法生产氯酸钠工艺在生产运行过程中会产生大量的热量，如果将这些热量用于工业生产中，将给企业带来巨大的经济效益。
关键词：氯酸钠；电解；余热再利用技术；节能减排
氯酸钠是一种重要的无机化工产品，在世界范围内的应用市场广泛。国际上氯酸钠92%用作纸浆处理和饮用水处理的原料。氯酸钠的消耗大以满足纸浆漂白、饮用水处理等方面的需求。
国外纸浆厂之所以采用氯酸钠制二氧化氯漂白的主要原因：
一是环保工作的需要，采用传统的方法用氯气漂白纸浆会产生强致癌物，还易与水中的腐殖质形成氯代烃，与水中酚类形成有怪味的氯酚，与水中的氨形成对鱼和人类均有害的氯胺，且氯气长期使用可引起水中某些微生物的抗药性，污染地下水源，不利于环保。目前欧洲和北美都已立法禁止造纸业使用氯漂白。
二是二氧化氯与其它用于漂白的氧化剂相比，其漂白性能好，它的氧化电位适中，能有效地处理附着在纤维上的色素和污物而不影响其纤维强度，而且纸浆织物的白度可由原来氯漂的75°提高到85°。用二氧化氯漂白纸浆，生产的纸品在潮湿空气中不随时间延长而发黄变色，保证了纸品质量，价值也比较高。到目前为止，还未发现一种在成本及纸浆白度与强度方面超过二氧化氯的替代品。因此，制浆领域采用氯气漂白纸浆的方法将很快被二氧化氯漂白法所取代。
电解法生产氯酸钠工艺是在电解槽中进行氯化钠溶液电解，得到的氯酸钠与次氯酸钠溶液，经过脱次氯酸钠、结晶、干燥得到结晶氯酸钠成品。氯酸钠在生产过程中，对各种物料加入量控制相当重要，很多领域都有不断探索改进的空间，以前由于对氯酸钠生产线一些反应过程了解不够深入，生产线控制过程不够成熟，因此，生产成本比较高。随着现代工控技术在工业领域运用越来越广泛，在氯酸钠生产中不断地把新技术运用于生产过程，使生产工艺过程更加容易控制，实现生产智能化的同时达到节能目的。
在氯酸钠生产运行过程中会产生大量的热量，这部分热量如不能及时带走，电解槽将会产生变温，生产不能连续进行下去。为此，采用水循环将这部分热量带走，带出的热量通过冷却塔将热量释放到大气中。如果将这些热量用于工业生产，将给企业带来巨大的经济效益。
一、氯酸钠生产流程
氯酸钠生产流程是通过将氯化钠的水溶解液（简称“卤水”），在电解槽中进行电解，经过脱次氯酸和去除硫酸根离子，然后干燥结晶成产品。下面介绍在改造生产过程中两个工艺环节部分物料控制方法。
电解反应器中电解液的氯化钠浓度控制在100±5 g/L，氯化钠溶液在电解槽电解反应后，通过管道流入电解液缓冲罐，电解液缓冲罐的内部有挡板，将其分成一个大的混合区和一个小的产品区。混合区接收从电解线的各反应器内的气体分离挡板自流而来的电解液。电解液循环泵从电解液缓冲罐的混合区通过另一个管道系统将电解液输送到电解液冷却器，然后再返回到反应器中继续参加反应。
经过生产过程中反复摸索，发现反应器中的电解液中的氯化钠的浓度要维持在一定值，氯化钠浓度降低会造成氧气产生量增大，从而浪费电能，并对电解槽的阳极涂层造成不可修复的损坏，需对电解线关闭运行，拆除所有的阳极板进行重新涂层，这样会造成巨大的损失，并长时间的影响生产。氯化钠的浓度升高会造成氯化钠在结晶器中盐析出来，从而使产品不合格。以前氯化钠的浓度通过手动阀根据经验来调节流量，现在把以前的手动阀改为自动调节阀，氯化钠输送泵接触器电路改为变频器控制，氯化钠的浓度通过成熟的配比和取样分析验证浓度后，通过DCS编程运用流量显示控制器数字信号调节自动调节阀开度和变频器转速来精确控制卤水加入到电解液输送泵前端的流量。
最初电解氯化钠的电流都是按额定电流工作，后来因为销售的原因，需要降低电流控制产量，不同的电解电流情况下，电解线产生的热量不同。电解槽温度升高会造成对阳极基板在垫圈开口处的腐蚀，同时产生更多的副产品氧气，从而浪费电能，电解槽的温度升高会使水蒸发量增加，导致更多的水蒸汽在卤水洗涤塔中冷凝，而冷凝下来的水分必须在电解槽中蒸发出去。电解槽的温度降低会增大电解槽的电压，从而显著地增大电能消耗。直流电通过电解槽的电极和电极之间的电解液时会产生热量，而且化学反应也放出热量。这样就必须通过电解液冷却器用冷却水冷却电解液。
因此，在保留原来电解液换热器现场温度表和手动阀的同时，增加温度显示控制器和自动调节阀，冷却水输送泵改为变频器控制，在电流为不同值的条件下，循环电解液的温度通过温度显示控制器控制自动调节阀的开度和冷却水输送泵的转速，从而控制冷却水的流量而维持电解液温度在合适值，通过转速的调节可以使电解槽温度的控制更加准确。
二、氯酸钠电化生产的余热
电解氯化钠溶液制氯酸钠的过程，工艺要求电解温度控制恒定，要做到这一点，必须不断地把电解过程中多余的热量移走。以前所有厂家都用冷却水移走多余的热量，冷却水用冷却塔冷却后循环使用，这部分热量没得到有效利用，白白浪费了。
从中国企业引入加拿大氯酸钠先进生产技术后，就引发了中国氯酸钠生产工艺的革命。中国氯酸钠生产厂家纷纷采用高真空低温蒸发直析氯酸钠工艺。高真空低温蒸发直接析出氯酸钠工艺的核心技术是，利用氯酸钠电化生产歧化反应热进行高真空低温蒸发，从而省去了原高、中温蒸发析氯化钠所消耗的3.3 t蒸汽（1 t氯酸钠用量），节能意义重大。因此，确定电解歧化反应热的多少在理论和实践上都很重要。
三、氯酸钠电解余热利用
目前，氯酸钠厂循环水中有大量工业余热通过冷却塔直接排向大气，其中氯酸钠厂循环水流量约800m3/h、温度为55~65℃。一般氯酸钠厂采暖用热需消耗近6000 t蒸汽，同时各分厂空气加热器及工艺水加热装置每年需消耗大量的蒸汽、天然气及电能。
电力等价折标系数应当用 3.33 吨标煤/万千瓦时，热焓值根据温 度和压力查表确定，热力（当量值）折标系数为 0.03412kgce/MJ。
（1）氯酸钠厂节能量计算
△E1=（N1－N2）*P1
N1= 1.804675883（项目改造前该厂产氯酸钠单位产品能耗）
N2= 1.485204423（项目改造后该厂产氯酸钠单位产品能耗）
P1=60000（项目改造前该厂产氯酸钠产品产量）
△E1=（1.804675883-1.485204423）*60000=19168.2876 tce
（2）供暖热量回收节能量
△E2＝（Ｑ1－Ｑ2）×P
Ｑ1= 464516.91 余热利用利用前采暖热水热焓值，GJ。
Ｑ2= 372078.11余热利用利用后采暖热水热焓值，GJ。
P——热量转化为标煤的系数，0.03412kgce/MJ。
△E2=（464516.91 - 372078.11）*0.03412=3158.14 tce
（3）实际总节能量△E 总=△E1+△E2=19168.2876+3158.14
=22326.4276 tce
将氯酸钠厂循环水余热回收再利用，不仅可以回收大量余热，而且可以避免蒸汽及各项能源的消耗。通过配置泵、换热设备及管道，回收氯酸钠厂循环水热量用于采暖及各分厂全年工艺用热，年节约标煤量约2.23万 t。
四、氯酸钠电解余热利用对地球的保护
国外发达国家都非常重视环境保护工作，生产过程全密闭循环，几乎做到了零排放。
目前我国对环境治理要求比较严格，因此在建此类项目时要考虑环境的影响，应尽量减少环境污染。同时随着国家对环境治理力度的加强，会刺激氯酸钠的消耗，从而促进氯酸钠行业的发展。氯酸钠电解余热利用不仅可以回收大量余热，而且可以避免各项能源的消耗，在节能减排、保护地球环境方面也做出了巨大的贡献。
结论
随着国家科技的发展，许多企业想要提高氯酸钠厂热能利用率，这种氯酸钠电解余热再应用技术极大的降低了冷却塔排向大气的热量及蒸发量，降低温室效应。氯酸钠电解余热再应用技术具有非常高的推广价值，符合国家倡导循环经济的相关产业政策和科学发展观，不仅为企业带来了巨大的经济效益，同时在节能减排、保护环境、创建环境友好型社会方面也做出了巨大的贡献。
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