淺談純堿生產設備的噴射物理清洗

孟慶華

（南化集團連云港堿廠，江蘇連云港 222042）

經驗交流

淺談純堿生產設備的噴射物理清洗

孟慶華

（南化集團連云港堿廠，江蘇連云港 222042）

針對純堿企業中的各種設備、管線污垢產生的原因進行分析，介紹了噴射物理清洗的方法，主要講述了我廠爐氣冷凝器、重堿離心機、石灰電除塵塔的清洗過程，并收集了我廠清洗工作中的一些實際經驗和資料，以供參考。

清洗；物理；噴射；高壓

純堿生產中各種設備、管線在與大氣、環境、生產原料、介質、產品以及機械油等接觸的過程中，由于發生物理的、化學的或生物學的作用，設備、管線表面殘留積聚和產生各種污垢，對生產的運行和產品的質量造成了各種影響和危害。這些污垢必須采取各種有效的技術措施加以清除，否則容易造成設備材料受損，生產不能正常進行，產品質量無法得到保證。同樣有效地清洗可以保證原料和能源消耗的減少。在通常清洗方法中，有物理的、化學的或生物學的。我廠煅燒爐爐氣冷凝器、石灰窯氣電除塵、重堿離心機等系統均存在結垢、清洗問題。隨著清洗技術的發展，先進的設備及物理清洗方法逐步代替了傳統的人工清洗和化學清洗。本文主要收集了我廠清洗工作中的一些實際經驗和資料，以供參考。

1 爐氣冷凝器的清洗

1.1 爐氣冷凝器的作用和結構

爐氣冷凝器是與碳化塔冷卻箱類似的水箱組合的設備，爐氣與冷卻水間接換熱，降低溫度，爐氣中的水分大部分冷凝并溶入NH3和CO2而形成冷凝液。

1.2 爐氣冷凝器結垢的原因

爐氣成分中CO2含量最多，并含有微量的NH3、水蒸汽、粉塵，同時在重堿工序中為考慮了純堿成品的白度，常加入Na2S，在碳化、煅燒爐加熱過程中，經過了化學和物理反應，也產生了單質硫，連同爐氣中的粉塵，加劇了爐氣冷凝器中垢的形成。在設備檢查過程中，螺旋板爐氣冷凝器的結垢含有大量的固態單質硫，螺旋板的螺旋道中結硫現象嚴重，煅燒爐系統生產能力受到了很大制約，現場環境由于爐氣系統正壓而導致堿塵較多，平均1～2個月需要清理一次。0＃波紋管爐氣冷凝器于1998年安裝運行，運行初期幾年內效果良好，2006年出現爐氣輸送不暢，流量降低的現象，生產能力僅為正常生產能力的50%。在系統排查過程中，發現波紋管內孔堵塞80%，經后來清理時發現結垢的成分為：最上層為單質硫及雜質，下層為NH3HCO3結晶，結晶的硬度較大，結晶深度大約在1 m左右。

1.3 爐氣冷凝器的清洗

0＃波紋管爐氣冷凝器內部結晶由于硬度較大，結晶深度1 m左右，螺旋管堵塞數量密集，而且冷凝器內部空間狹小，常規低壓清洗工具或器具無法完成清洗工作。后采用專業清洗公司高壓清洗設備完成了清洗工作。高壓清洗的原理為：高壓清洗主要設備為高壓泵及軟管、噴嘴，清洗液為常規循環水，高壓水泵自帶過濾、加熱功能，設備為德國進口。循環水經過過濾后，經高壓泵打出高壓水流，經耐高壓軟管到達噴嘴，由于噴嘴出口直徑的變小，噴嘴把高壓低流速的水轉換為低壓高流速的射流，正向或切向沖擊在污垢上。據資料介紹，高壓水射流對污垢的沖洗過程十分復雜，它涉及到水在污垢內滲透、裂紋的擴散、壓縮與剪切破碎、成坑和水楔作用造成的大規模裂紋擴張，這一系列現象持續時間僅為幾分之一微秒。

2 重堿離心機的清洗

2.1 結晶的形成

離心機主要是將重堿工序輸送來的濕重堿進行脫水處理，可以有效降低的水分，減少煅燒爐的蒸汽消耗，同時降低鹽分，提高純堿的質量和產量。在離心機工作過程中，在離心力的作用下，篩分出來的濾液中含有殘存的顆粒。這些殘存的顆粒在機殼內壁、內籃筐與外籃筐之間夾縫以及外籃筐后側堆積，如不及時清理，會造成設備的堆積結晶過多，內籃筐與外籃筐夾層中的結晶會導致內籃筐前后移動時阻力變大，嚴重時會引起內籃筐受力開裂。重堿微粒的結晶時間過長會使結晶變得異常堅硬，如不及時清洗會使設備在運行過程中受到很大磨損，同時引起大的振動，對設備的使用壽命造成很嚴重的影響。

2.2 清洗方法與過程

一些設備在處理物料的過程中，使用設備自帶的清洗裝置進行清洗，2004年我廠引進的德國krauss－Maffer公司的SZ1000／2－12－4K10推料式離心機就有這種裝置。

在此型號的離心機中，有3套清洗裝置：一處是內籃筐內側的3根清洗管，另一處是外籃筐與殼體之間的側洗管，一處是外籃筐后側的背洗管。見圖1。

圖1 離心機清洗結構圖

2.3 背洗接頭的處理

為了防止濾液中的殘存顆粒在機殼內壁再結晶而堆積，在機器的后壁、側壁和迷宮密封等處安裝了一些噴淋頭和清洗管。在離心機每次停車或在連續生產中每8 h必須將機器徹底地清洗一次，特別是那些容易積料的地方，有時甚至要將推料盤和內籃筐拆下清洗，否則，物料堆積易造成機器的震動。在離心機的背部裝有背洗裝置，背洗的噴頭鑲嵌在離心機的后板上，頭部的口徑僅有1 mm，在我國目前的化工企業中清洗水很難達到國外的標準，所以在使用中，經常由于雜質而將噴頭堵塞，造成了洗車難以進行。由于噴頭裝在背板里面，清理疏通噴頭需將離心機整體拆開才能拿出，費時費力。針對此情況，我們對這部分進行了改動，在背板上開一個M30的通孔，通孔處安裝一個活接頭（見圖2），將噴頭安裝在活接頭內，這樣疏通噴頭，只需要將活接頭拆下，避免了拆卸整機，保障了離心機的清洗。

圖2 背洗噴頭載體

3 石灰工序電除塵塔的清洗

3.1 電除塵塔的作用和結垢原因

石灰工序產生的窯氣經洗滌塔除塵降溫后，進入電除塵塔底部，經氣體分布柵入沉降管內，在高壓電場作用下，窯氣中的塵粒荷電被吸附在管壁內，從而氣體得到了凈化。被吸附的塵粒定期用循環水沖洗。污水經水封槽排入地溝，清潔的窯氣由電除塵塔頂部的出氣管送至壓縮車間。電除塵塔內12 mm厚度鋼板卷成圓筒型殼體，內部按照正方形排列，固定在殼體的頂部噴水裝置設有幾個噴頭，可定期沖洗附著在管壁和芯線上的灰塵，塔底部有污水排放管。

日常工作中，吸附的塵粒用循環水沖洗，平均4 h沖洗一次，日常的沖洗工作雖然能沖洗大部分塵粒，仍有部分塵粒的存在，時間長就形成了結垢和積灰沙的厚層，造成除塵效果變差。窯氣中如果含有的灰塵量較高，對下道工序壓縮機的損害較大，同時極大地影響了后續產品的質量。為保持電除塵塔良好的除塵效果，電除塵塔在使用3個月后，一般進行一次專業高壓清洗工作。

3.2 電除塵塔結垢的清洗

當常規的壓力和水流無法完成結垢的清洗時，只有采用高壓專業清洗隊伍完成。高壓清洗原理前面已經講述，與前部分換熱器的清洗方法不同之處在它到噴頭上，清洗電除塵塔到噴頭成環狀，在工作時，水流狀如同清洗試管到試管刷，周圈清洗，這樣噴嘴把高壓低流速的水轉換為低壓高流速的射流，正向或切向沖擊在污垢上，周圈同時進行。這種清洗方式效率高，清洗徹底。

隨著工業技術的發展，傳統的常壓沖洗會逐步改變，效率更高的清理設備將會大量地使用于各類管道及各類容器的清理過程中。

［1］ 潘鴻恩，孫钖吾.純堿生產設備檢修與防腐［M］.遼寧：遼寧科學技術出版社，1991

［2］ 徐灝.機械設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2001

TQ 114.15

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1005－8370（2012）03－19－03

2012－03－21

孟慶華（1976—），大學，工程師，連云港堿廠煅燒車間設備主任。