熱回收塔改造，回收化灰余熱

陳文鋒

摘 要：在純堿生產中，化灰工序產生大量蒸汽，由于原設計的熱回收塔蒸汽回收裝置不適合生產需要，大量蒸汽排空。通過對熱回收塔的改造，用外排蒸汽加熱電石渣漿回收蒸汽，降低消耗。

關鍵詞：電石渣漿 灰乳 壓濾來液 熱回收塔

中圖分類號：TQ325.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0076-01

在純堿生產中，石灰車間化灰工序是將石灰石煅燒工序制得的生石灰與溫水在化灰機內混合進行消化反應，制備合格的灰乳，供蒸餾回收氨及鹽水除鎂。發生反應如下：

CaO+H2O→Ca（OH）2+66.7 kJ/mol

以上可以看出，石灰消化時放出大量的熱，但石灰消化產生的熱量約有一半未被利用，以熱量損失及排氣的形式放出，排氣溫度在80℃～95 ℃，排氣中含水蒸汽60%～80%，因此可利用這部分廢汽加熱化灰用水。構想將低溫的雜水以及壓濾來液打入熱回收塔內與化灰機內石灰消化產生的蒸汽進行逆流熱交換，充分利用化灰機本身的消化熱來提高化灰水溫，降低石灰石消耗，減少廢氣外排。因此對熱回收塔進行改型，在原有的熱回收塔內加裝噴頭、氣液分離裝置、集液槽等，通過預熱化灰用水來達到熱量回收的目的。熱回收塔原設計有蒸汽回收裝置，由于原來沒有使用電石渣漿，加灰量較大，經常造成熱回收塔內部構件結疤嚴重，同時造成化灰機內部憋壓，影響正常化灰。我公司投產初期已將熱回收塔內部構件全部拆除，這些熱量全部排空。電石渣漿于2006年開始用于純堿生產，電石渣漿是氯堿公司電石水解后的副產品，其主要成分是Ca（OH）2，另外含有少量的乙炔氣體和Mg（OH）2及未反應完全的碳化鈣等。我們使用電石渣漿中的Ca（OH）2補充到灰乳中，可一定程度上降低石灰窯負荷，保證石灰窯工藝狀況穩定，同時降低了蒸氨工序蒸汽消耗。

1 項目背景

在化灰系統中化灰用水溫度高，可使反應速度加快，石灰粒子爆發，分散程度大，使石灰消化完全。同時制得的灰乳粒子細膩、粘稠性好、分散均勻、不易沉淀，有利于蒸氨。因此化灰水溫是化灰操作的重要控制要素，一般化灰用水的溫度控制在50℃～60 ℃范圍內。我車間的化灰用水主要來自三部分，壓濾來液（氯堿電石渣漿經化渣后）、氧化塘回水（我公司回收的污水）及化灰做衛生收集的各種雜水。在5月到9月氣溫高時混合后的化灰水溫能達到50 ℃以上，能夠滿足生產要求。但是進入10月到來年4月氣溫較低時或氯堿減量時化灰水溫較低，一般在30 ℃～40 ℃之間，嚴重影響石灰的消化和化灰機的生產能力。所以提高化灰用水水溫成為化灰操作的重要控制要素。

2 工藝流程設計

電石渣漿由氯堿公司送到減排車間化渣工序后，經化渣機消化電石灰后稱為壓濾來液送到石灰車間，進入化灰機作為化灰水，化灰工序在正常情況下全部使用壓濾來液化灰（包括30～35 m3/h的雜水。不夠用時使用部分氧化塘水）。化灰機產生的蒸汽經熱回收塔排出，我們構想將壓濾來液引入熱回收塔，在熱回收塔中進行壓濾來液和化灰蒸汽的換熱。

2.1 設計注意事項

（1）壓濾來液和化灰蒸汽在熱回收塔中換熱，勢必增加蒸汽排放的阻力，同時使化灰機內壓力增高，影響化灰機的生產能力。

（2）化灰機內壓力增高，還有可能造成化灰機機頭冒灰粉，影響環境。

2.2 綜合以上主要影響因素，我們將熱回收塔進行了改造

（1）熱回收塔進行適當改造：直徑適當加大（約2800 mm），以增加收液槽流通面積（由現寬320 mm增加至470 mm）。下部略微降低（1000 mm），上部適當增加（2000 mm）。水槽深度適當增加450 mm。

（2）壓濾來液每小時300～350 m3/h，管徑為Dg250，我們設計從熱回收塔上部進入，為了能使汽液比較充分接觸，將熱回收塔的進水分成三層，最上邊進入雜水，中間和下部進壓濾來液，這樣用高溫液體吸收高溫氣體，低溫液體吸收低溫氣體以提高傳熱效率。每層設8個噴嘴，均布塔內，上層使用DN40管，中下層用DN80管，噴嘴采用電除塵塔噴水裝置所用結構，以防堵塞噴嘴。在同一平面內噴嘴分布在直徑不同的圓上。

（3）下部為集液區設計了三層菌帽，成傘型結構，三層進氣帽邊沿可做成鋸齒狀，以增加接觸面積。整體高度增加1000 mm左右，保證蒸汽通道的暢通。下降的液體落到菌帽上后順流流入與筒體連接的集液槽，少量液體與蒸汽換熱后直接落入集液槽。集液槽處筒體外部設有兩條Dg500的出液管線，換熱后液體經集液槽、出液管線導出后與化灰機進水管（豎管）相接。進入化灰機作為化灰水用。

（4）為了防止化灰機憋壓造成機頭冒灰，在進液管線與出液管線之間設計了一條Dg200的回流裝置，由氣動調節閥控制，根據進液、出液溫度、化灰機內部壓力隨時調節進塔流量。

（5）我們在壓濾來液量較小的情況下，使用一部分氧化塘水（我公司回收的污水），溫度較低，將這一部分水也引入脫硫塔換熱。另外，根據清理檢修的需要，現有平臺加高兩層。上部增加兩個清理孔。

（6）為了保證化灰機頭不冒灰，我們在化灰機頭加灰機罩子處增加了排氣囪，采用Dg300的管線接到斗提機頂部，約15 m，保證一定的真空度；管內增加噴淋裝置，將排氣中的灰粉洗滌回收。另外，在加灰機加灰口和化灰機內部增加了兩層密封裝置，保證無粉塵外溢，影響環境。

3 應用情況

我公司化灰機原設計為年產60萬噸純堿，到目前為止產能已經增加到原來的將近4倍，產能不斷增加的過程中經過了幾次改造，但化灰機已經達到極限生產能力。在夏季化灰水溫高的情況下可以滿足生產需要；在冬季，化灰水溫低，化灰機生產能力不足的問題尤為明顯，表現為消化不完全、機尾返石中帶出灰乳。熱回收塔使用后，出液溫度比進液溫度增加了14 ℃左右，熱回收塔使用前后，在渣漿流量和灰乳流量、加灰機頻率基本相同的情況下，灰乳溫度至少升高了2 ℃，大大降低了蒸氨工序的蒸汽消耗。這種效果在冬季尤為明顯，提高了化灰水溫的同時杜絕了由于水溫低造成的灰乳分離效果不好，返石夾帶灰乳的現象，既保護了環境又杜絕了灰乳的浪費，更為重要的是灰乳濃度指標更加穩定，有利于降低消耗。endprint