氯氣輸送系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)

王國(guó)慶

(攀鋼集團(tuán)有限公司海綿鈦分公司，四川 攀枝花 617000)

攀鋼集團(tuán)有限公司海綿鈦分公司的鎂熱還原法生產(chǎn)海綿鈦所需的液鎂，約90%來(lái)自其鎂電解作業(yè)區(qū)。鎂電解作業(yè)區(qū)采用從烏克蘭引進(jìn)的無(wú)隔板循環(huán)電解槽技術(shù)進(jìn)行氯化鎂電解而產(chǎn)生液鎂，同步產(chǎn)生陽(yáng)極氯氣送至氯化作業(yè)區(qū)的氯化爐循環(huán)使用(電解中石墨陽(yáng)極處產(chǎn)生的氯氣稱(chēng)為陽(yáng)極氯氣)。由于陽(yáng)極氯氣是危化品，須確保生產(chǎn)環(huán)境及環(huán)保的絕對(duì)可靠；同時(shí)作為承上的產(chǎn)品(電解產(chǎn)生)及啟下的原料(氯化爐使用)，其安全穩(wěn)定的輸送關(guān)系到電解及氯化作業(yè)區(qū)生產(chǎn)的穩(wěn)定。

2011年海綿鈦開(kāi)始生產(chǎn)，其后不久啟動(dòng)了電解系統(tǒng)對(duì)氯化鎂電解產(chǎn)液鎂供海綿鈦生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)近4年的生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)極氯氣中夾帶的升華物(MgCl2、 KCl、NaCl等)多，自身溫度高(通過(guò)布袋除塵器后設(shè)計(jì)為約80 ℃)及水分含量高(初期開(kāi)工檢測(cè)值雨季時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)近0.1%)等問(wèn)題，極易造成輸送系統(tǒng)堵塞及關(guān)鍵輸送設(shè)備氯壓機(jī)腐蝕、磨蝕等損壞，為此于2015年初對(duì)陽(yáng)極氯氣輸送系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

1 改造前的工藝、問(wèn)題及危害

1.1除塵與降溫效果差的危害

來(lái)自無(wú)隔板循環(huán)電解槽產(chǎn)生的高含量MgCl2、 KaCl、NaCl等升華物的溫度近400 ℃的氣固混合物狀態(tài)的陽(yáng)極氯氣，在系統(tǒng)后置的氯壓機(jī)抽吸下，通過(guò)抽吸管道及鏈板式輸送機(jī)的裸露降溫并通過(guò)鏈板式輸送機(jī)將陽(yáng)極氯氣輸送到布袋除塵器中除塵與降溫后，再通過(guò)裸露管道進(jìn)一步降溫后被抽吸至氯壓機(jī)而壓送至氯化爐。在鏈板輸送機(jī)的頭輪處，部分升華物被刮除到玻璃鋼水洗槽內(nèi)，達(dá)到一定量時(shí)加堿中和送廢水處理站[1]。

這種僅靠布袋除塵器去除大部分升華物的方法，比通過(guò)布袋除塵器及管道裸露降溫的效果差(實(shí)測(cè)：最好除塵效果僅約50%、進(jìn)氯壓機(jī)的陽(yáng)極氯氣溫度遠(yuǎn)超其設(shè)備要求的不高于35 ℃，最高時(shí)接近75 ℃)，由此大量的升華物要么堵塞在布袋除塵器前的各管道內(nèi)，要么布袋除塵器的布袋在大量升華物的頻繁沖刷磨蝕下?lián)p壞而穿濾。穿濾的高溫升華物后移至氯壓機(jī)及其前的抽吸管道，為此出現(xiàn)管道及各類(lèi)后續(xù)設(shè)備設(shè)施堵塞及高溫磨蝕損壞氯壓機(jī)(最差時(shí)，幾乎每天都要更換布袋、清理各類(lèi)抽吸管道及檢修氯壓機(jī))，生產(chǎn)舉步維艱。

1.2無(wú)干燥除水的危害

由于輸送系統(tǒng)在氯壓機(jī)的抽吸前未設(shè)置干燥裝置，在管道長(zhǎng)而連接處多與設(shè)備設(shè)施的密封點(diǎn)又極多的情況下，致使雨季抽吸負(fù)壓狀態(tài)的陽(yáng)極氯氣極易帶水，嚴(yán)重時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近0.01%。大量的水一方面使升華物吸潮發(fā)黏堵塞各類(lèi)設(shè)備設(shè)施而抽吸困難；另一方面造成氯壓機(jī)(采用濃硫酸作為介質(zhì)載體的納氏泵)及后續(xù)壓送至氯化爐的各類(lèi)設(shè)備及管道等被腐蝕損壞[2]。

圖1為改造前陽(yáng)極氯氣輸送工藝簡(jiǎn)圖，主要設(shè)備有鏈板式輸送機(jī)、布袋除塵器、玻璃鋼水洗槽、堿液罐、氯壓機(jī)、濃硫酸槽、換熱器、酸分離罐、氣液分離器等。

2 改造后的工藝、主要改造內(nèi)容及效果

2.1主要改造內(nèi)容

經(jīng)過(guò)計(jì)算，在輸送系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備氯壓機(jī)的抽吸壓力足夠的前提下，進(jìn)行了如下的主要改造內(nèi)容。

(1)在原鏈板輸送機(jī)后與布袋除塵器前兩者間加設(shè)了一、二級(jí)共兩級(jí)過(guò)濾器。一方面，將鏈板輸送機(jī)內(nèi)的部分升華物刮除到一級(jí)過(guò)濾器內(nèi)，在底部排出后進(jìn)行干式收集(避免原刮除到水洗槽時(shí)，濕式處理下的腐蝕嚴(yán)重問(wèn)題)；另一方面，通過(guò)加強(qiáng)布袋除塵器的升華物去除效果，降低入布袋除塵器的陽(yáng)極氯氣溫度，降低了布袋除塵器的處理負(fù)荷，延長(zhǎng)了布袋使用壽命[3]。

(2)布袋除塵器的布袋材質(zhì)由玻璃纖維改為耐腐蝕的PTFE。

(3)在輸送系統(tǒng)的氯壓機(jī)前加設(shè)濃硫酸干燥裝置。通過(guò)濃硫酸的洗滌凈化與干燥作用，不僅有效減弱了升華物帶入氯壓機(jī)及后續(xù)系統(tǒng)的堵塞與磨蝕等危害，同時(shí)有效降低了陽(yáng)極氯氣的含水與進(jìn)氯壓機(jī)的氣體溫度，避免了對(duì)氯壓機(jī)及后續(xù)設(shè)備的腐蝕。

2.2改造后的工藝流程

圖2為改造后陽(yáng)極氯氣輸送工藝簡(jiǎn)圖。

2.3改造效果對(duì)比表

改造前，入氯壓機(jī)的氯氣中含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為0.1%，一般為0.03%～0.05%；改造后均小于0.002 5%。改造前，含塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為0.045%，一般為0.015%～0.05%；改造后均小于0.003%。改造前，溫度最高為75 ℃，一般為50～65 ℃；改造后均小于30 ℃。

改造前，氯壓機(jī)使用壽命最長(zhǎng)是1個(gè)月，嚴(yán)重時(shí)近每天處理1次；改造后正常是4個(gè)月，最高達(dá)7個(gè)月。改造前，布袋使用壽命最長(zhǎng)是3個(gè)月，嚴(yán)重時(shí)近1周處理1次；改造后半年定期檢查或更換1次。改造前，系統(tǒng)清理周期最長(zhǎng)是3個(gè)月，嚴(yán)重時(shí)近3天處理1次；改造后是每半年定期清理1次。

本次改造效果明顯，有力地保證了陽(yáng)極氯氣的安全輸送，確保了生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。

[1] 張永健.鎂電解生產(chǎn)工藝學(xué)[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2006:409-411.

[2] 李洪偉，劉方.鎂電解生產(chǎn)中氯壓機(jī)系統(tǒng)的改進(jìn)構(gòu)想[J].輕金屬，2005(7)：42-44.

[3] 李大成，周大利，劉恒.鎂熱法海綿鈦生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009:211-214.