淺析固相水合重灰大顆粒的控制

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(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇 淮安 223200)

淮安堿廠一期20萬t/a重灰項目采用固相水合法，由φ2500×27000自身返堿蒸汽煅燒爐和冷卻流化床相配套生產(chǎn)。二期20萬t/a重灰項目于2013年初投入使用，也是采用固相水合法，與一期工藝不同的是涼堿采用粉體流冷卻器。重質(zhì)純堿理化指標：Na2CO3顆粒0.18～1.18 mm產(chǎn)品含量≥85%，Na2CO3顆粒大于等于1.18 mm產(chǎn)品含量≤3%。對于在生產(chǎn)中大于1.18 mm大顆粒重灰多的現(xiàn)象進行剖析，問題主要在結(jié)晶控制和系統(tǒng)設(shè)備兩個方面。

1 結(jié)晶導(dǎo)致系統(tǒng)大顆粒多的原因分析

水合機內(nèi)的一水堿結(jié)晶差，結(jié)晶粗大，顆粒不均勻，甚至還會出現(xiàn)堿球，這樣的結(jié)晶經(jīng)過加熱脫水后，會產(chǎn)生大量大于1.18 mm的顆粒。造成這種現(xiàn)象的原因又可分為以下幾種情況。

1.1 輕灰出堿溫度低

淮安堿廠輕灰出堿溫度要求控制在170～185 ℃，當出現(xiàn)重堿來量波動較大或中壓蒸汽壓力不足時，會生產(chǎn)出低溫輕灰，當輕灰出堿溫度低于150 ℃時，輕灰與水的水化反應(yīng)進行情況較差，水合機內(nèi)反應(yīng)溫度達不到要求，同時低溫輕灰中會帶出未分解完全的重堿NaHCO3，碳酸氫鈉與水混合后會生成倍半碳酸鈉，這使得一水堿結(jié)晶中會含有大量堿球；對堿球的成分進行了化驗，證實堿球中含有NaHCO3。堿球經(jīng)過煅燒分解后，顆粒較大；因此低溫輕灰經(jīng)過水合反應(yīng)后，結(jié)晶顆粒不均，含有大量堿球，這使得重灰涼堿后系統(tǒng)循環(huán)量增大，成品中大顆粒也明顯增多；通過在不同的輕灰出堿溫度下重灰的出爐堿和篩分后重灰的粒度如表1。

表1 出堿溫度對重灰大顆粒的影響

通過表1的分析，在輕灰出堿溫度過低的情況下，對重灰中大顆粒的含量影響是比較大的，隨著輕灰出堿溫度的提高，狀況也隨之好轉(zhuǎn)。

1.2 化合水溫度高

在正常生產(chǎn)中，為了對重灰洗滌液進行更好的回收利用，大部分生產(chǎn)廠家會利用重灰洗滌液作為固相水合中的化合水，一般情況下固相水合中化合水溫度在40 ℃左右時，一水堿結(jié)晶顆粒均勻密實大顆粒少，但隨著化合水溫度增高，一水堿結(jié)晶會隨之增粗，同時，大顆粒結(jié)晶增多，加熱分解后生成的重灰成品中顆粒較大，大顆粒成品增多，造成重灰成品中大顆粒含量嚴重超標。通過對不同化合水溫度下重灰大顆粒含量如表2所示。

表2 化合水溫度對重灰大顆粒的影響

通過表2可以看出隨著化合水溫度的升高，重灰中的大顆粒含量也會隨之增高，但化合水的溫度又不適宜太低，溫度太低易導(dǎo)致一水堿結(jié)晶過細，從而導(dǎo)致成品在0.18～1.18 mm范圍內(nèi)的顆粒降低，所以溫度在35～45 ℃為宜。為了更好的控制化合水的溫度，淮安堿廠通過不斷的技術(shù)改造，使得化合水溫度更加有效控制。

圖1 水合機化合水工藝流程圖

圖1為水合機化合水工藝流程圖，通過板式換熱器為重灰洗滌液換熱，降低化合水的溫度，同時為了更好地調(diào)節(jié)水合機用水溫度，我們在循環(huán)冷卻水進入板式換熱器前加裝了自調(diào)閥，以更好的調(diào)節(jié)循環(huán)冷卻水的流量，方便調(diào)節(jié)所需求的化合水溫度。同時由于循環(huán)冷卻水的水源為地下水，雜質(zhì)較多，在使用的過程中會經(jīng)常導(dǎo)致板式換熱器結(jié)垢，降低板式換熱器的換熱效率，需定期清洗，在循環(huán)冷卻水進入板式換熱器之前加裝了過濾器，以減少水中雜質(zhì)，平時換熱效率降低時只需要清洗過濾器即可，降低了清洗板式換熱器的清洗周期，極好的提高了板式換熱器的使用效果。

1.3 水合機內(nèi)部抄板和筒體結(jié)疤

造成一水堿結(jié)晶中大顆粒較多還有一個比較常見的原因，即水合機內(nèi)抄板和筒體結(jié)疤，由于長時間高負荷的運行，水合機內(nèi)一水堿會在抄板和筒體上產(chǎn)生結(jié)疤，影響了水化反應(yīng)的攪拌，從而導(dǎo)致反應(yīng)效果差，結(jié)晶顆粒粗大而不均勻，結(jié)晶中存在較多的粗大結(jié)晶。通過停車清理水合機內(nèi)結(jié)疤，會發(fā)現(xiàn)一水堿結(jié)晶迅速好轉(zhuǎn)。水合機內(nèi)抄板和筒體結(jié)疤現(xiàn)象主要表現(xiàn)為水合機電流會偏高，而其他參數(shù)均處在正常水平。

2 系統(tǒng)設(shè)備影響大顆粒原因分析

結(jié)晶原因是重質(zhì)純堿成品中大顆粒較多的主要原因，在實際生產(chǎn)中，有時也會出現(xiàn)結(jié)晶很好，但大顆粒仍然超標的現(xiàn)象，其它造成的大顆粒多的原因主要有以下幾類。

2.1 堿篩篩網(wǎng)破損

淮安堿廠重灰涼堿工序采用滾筒篩篩分和方型振動搖擺篩篩分成品重灰，滾筒篩篩分只有成品和大顆粒，而方型振動搖擺篩則篩分出細粉、成品和大顆粒，兩種篩各有特點和利弊。滾筒篩篩網(wǎng)破損和方型振動搖擺篩大顆粒篩網(wǎng)破損導(dǎo)致篩分效率降低，伴有大顆粒超標現(xiàn)象出現(xiàn)，小部分大顆粒未進入破碎系統(tǒng)篩分便直接進入成品中。

2.2 破碎機效率低

淮安堿廠重灰破碎機有兩種規(guī)格，一種是單一的雙鏈破碎機，還有一種是雙輥雙鏈破碎機，分別設(shè)置于兩套重灰涼堿生產(chǎn)線。雙鏈破碎機破碎鏈條存在一定間距，物料在其中始終有部分破碎不到，需要多次循環(huán)破碎，效率不是太高；雙輥雙鏈破碎機對輥擠壓長期動作，影響到從動輥輪的間隙，過緊間隙小破碎細粉過多，過松間隙大會導(dǎo)致破碎效率低，大顆粒多；再者，兩者都選用皮帶傳動，隨皮帶使用磨損，也會影響到破碎效率。如果破碎機破碎效率偏低，大顆粒需要進行多次破碎，致使篩分系統(tǒng)的循環(huán)量增大，篩分的效率也會受到影響。及時調(diào)整對輥間隙和更換傳動皮帶，保證破碎機的正常破碎效率，可以有效的減少篩分系統(tǒng)的循環(huán)量，提高篩分系統(tǒng)的運行效率，有效地降低成品堿中的大顆粒含量。

2.3 爐內(nèi)加熱管漏汽、預(yù)混段抄板腐蝕結(jié)疤

φ2500×27000自身返堿蒸汽煅燒爐生產(chǎn)重質(zhì)純堿，由于顆粒狀重灰，在流動的過程中摩擦力大，設(shè)備經(jīng)過長時間的運行，爐內(nèi)加熱管封頭焊縫若存在氣孔夾渣，磨損后會導(dǎo)致加熱管封頭焊縫漏氣現(xiàn)象出現(xiàn)，致使成品堿有大顆粒產(chǎn)生；再者，煅燒爐預(yù)混段一水堿與返堿混合溫度變化，導(dǎo)致抄板沖刷、腐蝕、結(jié)疤，與成品堿直接接觸產(chǎn)生大顆粒，伴隨成品堿進入涼堿系統(tǒng)中。因此必須保證爐頭有足夠的存灰，從而避免預(yù)混段結(jié)疤。

2.4 冷卻設(shè)備出現(xiàn)漏水

重灰涼堿工序的涼堿設(shè)備，均采用冷卻水間接接觸換熱的方式冷卻，由于重灰粒度大，顆粒與管壁的摩擦會使涼堿設(shè)備在長期運行的情況下出現(xiàn)冷卻水管漏水的情況，導(dǎo)致成品受潮，結(jié)塊，形成顆粒進入成品重灰。粉體流冷卻板片產(chǎn)生冷凝水也會產(chǎn)生片狀重灰產(chǎn)品，其出氣一定要保持通暢。

3 總 結(jié)

通過對影響重灰產(chǎn)品大顆粒指標的剖析，更能夠有效的控制一水堿結(jié)晶狀況，以及了解系統(tǒng)設(shè)備對大顆粒的影響，更好的掌控化合水溫度，合理的控制堿液平衡，促使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，減少員工的勞動強度，降低生產(chǎn)成本消耗，滿足客戶個性化要求。