φ2500回轉涼堿爐技術改造探索

高樹森

（石家莊雙聯化工有限責任公司，河北 石家莊 050200）

石家莊雙聯化工有限責任公司于1999年投運了一臺φ2 500×15 000回轉式涼堿爐，設計能力為15萬t／a，投運后，冷卻效果良好。但使用幾年后，由于生產負荷的提高、純堿中含鹽及露點腐蝕等原因，涼堿爐爐頭彎管處經常出現泄漏，嚴重時每月需要處理2～3次，泄漏造成爐頭結疤、涼堿效果變差。2006年以后，夏季在純堿日產能超過700t（24萬t／a）時，涼堿后溫度高達110℃，純堿包裝袋燙損現象經常發生，影響了正常生產。

為了徹底解決涼堿爐爐頭彎管泄漏問題和滿足生產能力不斷提高的需求，2007年雙聯化工對φ2 500回轉涼堿爐進行了技術更新改造，將煅燒爐加熱系統使用的翅片管應用于涼堿爐冷卻系統，增大了冷卻系統面積，提高了涼堿能力。

1 技術改造方案

1）涼堿能力由20萬t／a增大到40萬t／a（原設計能力15萬t／a）。

2）冷卻進水溫度50℃ ，出水溫度60℃。

3）輕灰進堿溫度180℃ ，出堿溫度70℃。

4）進水箱按三進一出（原流程二進一出）流程重新設計分水箱。重新設計冷卻系統，冷卻水管采用翅片管，翅片高度15mm，螺距25mm，重新設計管支架。

2 技術改造數據計算

2.1 冷卻系統熱平衡核算

按輕灰進入涼堿爐溫度t1＝180℃，涼堿后出爐溫度t2＝70℃，爐的生產能力40萬t／a進行計算。

輕灰比熱容：C＝1.15kJ／（kg·K）；

爐體散熱系數：αf＝14.3kJ／（m2·h·℃）；

爐體散熱表面積：A＝（3.14×2.52／4）×2＋2.5×3.14×15＝127.56m2；

爐體表面溫度：tb＝110℃；

室內溫度：tn＝30℃；

冷卻水溫度差：△t＝10℃；

生產能力：mz＝400 000／8 000＝50t／h。

熱平衡計算：

1）輸入熱量

輕灰帶入熱量：

q＝1 000Ct1＝1000×1.15×180＝207 000kJ／t

2）輸出熱量

輕灰帶走熱量：

q1＝1 000Ct2＝1 000×1.15×70＝80 500kJ／t

爐體散熱：

q2＝αfA（tb－tn）mz－1＝14.3×127.56×（110－30）×50－1＝2 918.57kJ／t

輸出總熱量：

Q2＝q1＋q2＝80 500＋2 918.57＝83 418.57kJ／t

3）熱負荷

Q＝q－Q2＝207 000－83 418.57＝123 581.43kJ／t

4）冷卻水消耗量

mw＝0.239Q△t－1＝0.239×123 581.43×10－1＝2 953.60kg／t

5）熱平衡表

表1 φ2500回轉涼堿爐熱平衡表

2.2 冷卻系統換熱面積計算

傳熱溫度差△t（取對數平均溫差）：

（T進、T出輕灰進、出爐溫度，t進、t出冷卻水進、出溫度，℃）

總傳熱系數K在全是光管前提下其值可在140～250kJ／（m2·h·K）范圍選用，但翅片管時，其總傳熱系數K值要進一步降低，取K＝140kJ／（m2·h·K）。

生產能力：mz＝50t／h。

換熱面積計算：

由公式：A＝mzQ／K△t

＝50×123 581.43／140×55.87

＝789.98m2

2.3 冷卻系統設計

依據設計改造方案：涼堿爐進水管三圈，出水管一圈。經核算φ108×4出水管39根，布置在第一圈（最外圈）；φ89×4進水管39根，布置在第二圈，φ60×4進水管39根，布置在第三圈；φ60×4進水管26根，布置在第四圈。進、出水管全部采用無縫鋼管制作，所有冷卻管接頭焊接后無損探傷。連接管采用φ32×4（原為φ32×4）無縫管，所有連接部位均預焊連接管座進行加強。

涼堿爐所有翅片管在進堿端一米長度范圍內管壁加厚1mm，提高抗磨損、腐蝕能力，延長使用周期；所有支撐管架板內孔安裝長60mm套管，可起到良好支撐作用，防止使用中冷卻管變形；經核算主電機由45kW改進為75kW。

3 涼堿爐改造后效果

項目投運后，由于公司整體技改方案的變化，又投運一套TB－2型漿葉式涼堿機，使改造后φ2 500×15 000涼堿爐未具備實現40萬t／a設計生產能力的條件，2007年純堿實際生產量25萬t／a時，投運后生產運行平穩，涼堿溫度50～60℃；2008年也曾達到30萬t／a產量，應該說還具有一定的潛在涼堿能力。

由于實際生產中涼堿爐冷卻水進、出溫度相差最多僅7～9℃，而且進水溫度（冬季25℃，夏季35℃）比較低，造成熱堿（180℃）與冷卻水溫差太大，在熱氣不能及時導出時，易在翅片管表面形成一層薄堿疤，從而影響熱傳導，使涼堿效果不同程度降低，從投運后停爐檢查結疤情況看證實了這一點。通過改進涼堿爐除塵抽風系統，基本解決此問題，此外，適當提高冷卻水溫度，翅片管結疤情況會減輕，涼堿效果還會進一步提高。

［1］ 王楚.純堿生產工藝與設備計算［M］.北京：化學工業出版社，1995

［2］ 上海化工學院.基礎化學工程［M］.上海：上海科學技術出版社，1978