一種堿渣/鹽泥廢液綜合處理設備的研發及應用

王秀忠，王健璠

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

參考文獻

一種堿渣/鹽泥廢液綜合處理設備的研發及應用

王秀忠，王健璠

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

闡述了一種堿渣/鹽泥廢液綜合處理設備的研發思路，對其工作原理、設備構造、軸與攪拌裝置等關鍵部位的設計依據進行了詳細論述，并據此利用公司閑置淡液塔進行了設備改造，利用成型裝置進行堿渣廢液制備液體脫硫劑試驗。結果表明該設備可成功去除廢液中直徑大于0.5 mm的砂粒，堿渣處理能力達到600 m3/h，所制備的脫硫劑產品符合熱電公司煙道氣脫硫各項指標的需求。

氨堿法；堿渣廢液；煙道氣脫硫劑；切削式攪耙；綜合處理

1 堿渣廢液的處理現狀

氨堿法純堿生產過程中，堿渣廢液是一種產量極高的副產物，堿渣的處理歷來就是制約氨堿法純堿企業發展的難題。對于堿渣的處理，通常是將堿渣廢液引入渣場自然沉淀，少部分企業則使用澄清桶澄清壓濾，清液經酸中和處理達標后排海，固體物料或用作其他輔料，或在渣場堆存。隨著產能的提升，堿渣排放量日益增加，渣場庫容越來越小，且渣場維護成本高昂。澄清桶體積龐大，需要很大的占地面積，采用的耙式攪拌器由于其結構形式，經常因底部刮泥阻力太大而將驅動裝置憋停。迫于頻繁檢修及高額維護費用的壓力，以及國家環保要求的日益強化，使得純堿企業急需尋求一種有效的堿渣廢液處理方式。

我公司氨堿法純堿生產已有近三十年的歷史，為突破制約堿渣廢液處理這一制約公司發展的瓶頸，公司成立課題組進行堿渣回收利用的技術攻關，并成功開發出利用堿渣廢液制取煙道氣液體脫硫劑的工藝技術路線。但采用傳統設備需要分砂器、澄清桶、洗泥桶等諸多設備聯合使用，需要大量資金和場地，在我公司內部不易實現，因此，大型堿渣、鹽泥廢液綜合處理設備的研發勢在必行。

2 設備主體研發

2.1 設備總體設計思路

根據總體技術要求，處理裝置必須具備結構簡單、易于制作安裝, 且綜合性能高的特點，能夠集澄清、分砂和制備脫硫劑的功能于一體，達到簡化生產工藝流程的目的，因此，設備設計采用豎式結構，以充分利用有限空間。設備主體由兩部分組成，上部澄清、提取脫硫劑，下部錐段儲砂排砂，結構見示意圖1，其關鍵亮點部位在于軸和攪拌裝置的設計。

2.2 工作原理

生產系統內的堿渣廢液輸送到中心桶內，其中的較大顆粒狀物料在重力作用下沿中心桶豎直方向沉積，落到排砂錐段筒壁上，沿內壁滑落，并經排砂/放凈口排出，進行二次回收；清液沿設備殼體內壁向上經溢流口排出，匯入堿渣管線；中層泥在切刀式大攪拌框的作用力下，經驅動裝置變頻調速，得到滿足生產要求的懸浮中層泥，達到脫硫劑指標之后的中層泥經出液口或備用出液口排出，在洗泥桶內稠厚、降濾后輸送到電廠作為濕法脫硫劑進行煙道氣脫硫。

2.3 設備主體設計

2.3.1 筒體

上部筒體部分具有澄清桶的功能，利用重力沉降原理進行固液分離。其采用帶有中心桶的直筒形結構，為充分保證沉降分離效果，滿足脫硫劑生產的工藝需要，選擇適當的流通面積和長徑比是其設計關鍵。

2.3.2 軸

傳動軸設計采用沉軸式設計理念，上端由滾動軸承定位并承受攪拌裝置自重，軸整體結構較長，在中心桶下部位置增加設計了中間定位軸瓦，防止軸的擺動過大，并設計了外部防護罩殼，阻止泥沙進入軸瓦間隙加速磨損。軸的下端采用浮動形式，不設計定心軸承，避免因下部泥沙多，軸瓦磨損過快而增加檢修工作量，同時也減少了對下部泥沙排出的影響，結構更加簡化。該軸整體設計由三段組成，各段軸之間采用凹凸面法蘭結構剛性直聯，改變了傳統夾殼聯軸器強度不足的缺陷，同時也保證整根軸的直線度。此外，在保證軸強度和剛度的情況下，中段軸采用兩端封閉的空心軸結構，既減輕攪拌裝置重量又能滿足使用要求。

2.3.3 切削式攪耙

由于堿渣廢液中含有大量的泥沙，在設備沉降作用下沉積到錐段儲桶內部，此時錐段內固液比相對很大，介質黏度大，且泥沙易于搭橋堵塞流通通道。為此設計了獨特的具有切削作用的攪拌裝置來滿足工藝使用要求。切削式攪耙設計為對稱框式結構，由耐磨性能優良的8塊金屬板條切刀組焊而成，外圈切刀的錐度與儲砂段筒壁的錐度相同，二者之間的安裝間隙不大于10 mm。該裝置與傳動軸采用剛性連接，當其隨著傳動軸轉動時，實現對儲砂段內沉積的砂礫液封層的切削作用，使得砂礫在切削作用下緩慢向下滑動，但又不破壞其液封作用。下部排砂部位設計了具有防堵功能的小攪耙，其結構設計理念與切削式攪耙相同，外圈也為切刀形式，與設備內壁的安裝間隙不大于10 mm。兩套切削式攪拌裝置設計均采用對稱布置方式，整個轉動系統受力平衡，不會產生偏擺，使得轉動系統下部具有了自動調心定位的能力，從而實現傳動軸底端無需設置定位軸承的目的。

2.3.4 脫硫劑出液口

為提取不同濃度的脫硫劑有效成分，設計標高不同的兩個脫硫劑出口。出口1出料的濃度高于出口2出料的濃度，生產過程中，可以根據用戶對脫硫劑濃度需求不同來調整兩個出口的出料量，達到配比制取不同濃度脫硫劑的目的。

3 效果檢驗

設備設計完成后，公司于2014年利用閑置設備淡液塔進行了改造試驗，設備直徑為3 000 mm，安裝標高20 m，投入使用至今，可成功去除廢液中直徑大于0.5 mm的砂粒，得到合格的脫硫劑產品，堿渣處理能力達到600 m3/h。液體脫硫劑產品經我集團熱電公司煙道氣脫硫試驗檢驗，脫硫效果良好，可實現超低排放，長周期運行下各項指標符合國家排放標準。

4 結 語

為成功解決純堿生產的堿渣廢液治理問題，對堿渣廢液處理設備進行了有效的探索，設計出一種新型的堿渣鹽泥綜合治理設備，與傳統設備相比，具有結構簡單小巧，能力大，功能多的特點，兼具除砂、濃縮提取、澄清的功能，實現了現有技術中多種設備聯合才能達到的效果。隨著我公司堿渣、鹽泥等固體廢棄物綜合治理能力的不斷提升，液體脫硫劑產品的推廣，該項技術可為公司后續相關產品的開發提供設備技術保障，為同行業內相關技術的開發提供經驗。

參考文獻

[1] 陳敏恒,叢德滋,方圖南,等.化工原理(第三版)[M].北京：化學工業出版社，2006

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[3] 王秉鈞,耿縣如,劉忠華,等. 堿渣綜合利用制備液體脫硫劑技術研究[J]. 純堿工業, 2015(6):12-15

X781.2

C

1005-8370(2017)03-12-03

2017-04-17

王秀忠(1965—)，高級工程師，唐山三友化工股份有限公司純堿分公司研發部部長，主要從事化工設備的研發與應用工作，已有數項技術成果獲得國家發明專利、實用新型專利授權。