煅燒爐氣堿塵洗滌回收淺析

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(中鹽吉鹽化集團有限公司純堿廠，內蒙古 阿拉善盟　750333)

1　純堿廠煅燒爐爐氣運行現狀

重堿在煅燒爐中的化學反應：2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)-129 kJ/mol

產生的爐氣含CO2、NH3、水蒸汽及堿塵Na2CO3(含塵量約60～70 mg/m3)。爐氣由出氣方箱進入分離器回收堿塵(分離效率達95%)。而未經回收的堿塵在洗滌塔內被冷凝液帶走。

根據分析數據顯示：冷凝液的含堿量是3.5～6 tt，2016年全年送出冷凝液量264 840 m3。

全年損失的純堿量是：2 456～4 211 t。

2　改進的措施及實施方案

利用重堿廢淡液作為爐氣洗滌補充液，在一定控制條件下進行循環洗滌，對爐氣中的堿塵進一步回收后，當熱堿液達到一定濃度之后分別送到化堿和重灰水合使用，達到回收堿塵降低成本之目的。

試驗共分為三個階段，第一階段試驗煅燒爐氣洗滌塔參數變化和影響；第二階段試驗對鹽水精制的影響和意義；第三階段試驗對重灰生產的影響。

2.1　第一階段

首先將煅燒4#爐爐氣洗滌冷凝液循環系統與原流程進行隔離，利用重灰洗水儲桶作為洗滌液儲桶，將來自重堿的廢淡液打入儲桶內，改用一臺冷凝液泵作為爐氣洗滌循環泵，進行爐氣洗滌試驗。

2.1.1試驗過程

3月2日，廢淡液改進重灰洗滌儲桶，液位至50%時開始打循環。3月3日10:00投用4#煅燒爐，控制生產負荷20～24 t/h。循環量90 m3/h，洗滌塔出氣溫度88～89 ℃，24 h之后增加至32 t/h，試驗有效時間共為171 h，于3月10日14:00全部結束。

投用前廢淡液指標見表1、表2。

初次循環時間為一天(25.5 h)；檢測洗滌液指標及整體試驗數據見表3。

表1　廢淡液指標對比(進桶后煅燒爐未投入時循環液)

表2　淡液塔廢淡液指標(正常運行狀態下，蒸量35 m3/h)

表3　煅燒爐氣堿塵洗滌回收試驗數據(循環一天后指標變化范圍)

備注：煅燒爐氣堿塵洗滌回收試驗數據(分別取5天、8天平均數據)。

堿液量：用于化堿332.94 m3，用于重灰水合257.24 m3，兩者合計590.18 m3。

2017年3月3日開始查定：廢淡液FNH30.4 tt，NaHCO31.2 tt，Na2CO32.6 tt。

冷凝液FNH323.6 tt，NaHCO34.9 tt，Na2CO3

8.0 tt。

2.1.2試驗出現的現象及分析

通過24 h的試驗表明洗滌塔出液碳酸鈉(Na2CO3)濃度隨著時間的延長而逐漸呈現上升趨勢，碳酸氫鈉(NaHCO3)呈現先揚后抑的態勢波動較大，說明它主要受到液相Na2CO3濃度的變化和塔內溫度影響較大，轉化極其不穩定所致。FNH3也是呈現先揚后抑趨勢，之后穩定在3～4 tt，說明氨在該相態下(溫度、壓力下)處于平衡狀態，與時間沒有關系。

通過試驗表明該技術改造對整體爐氣洗滌系統未造成大的影響，但為了降低洗滌液含氨使洗滌塔出氣溫度升高7～8 ℃，略增加了冷凝塔負荷，堿回收率較高，氨由于設備自身設計限制不能完全分離，但通過增設真空管線可以達到回收之目的。

2.2　第二階段

2.2.1對鹽水的影響

堿液濃度(增濃后)90～100 tt，溫度在80 ℃左右，碳酸氫鈉含量最低0 tt，最高10 tt上下波動較大，主要與洗滌液中碳酸氫鈉濃度波動有關，氨幾乎為零。精制過程穩定，濁度指標正常無波動，澄清桶運行正常無返混現象，表明利用洗滌液化堿用于鹽水精制是可行的。

2.2.2主要現象

化堿桶頂部氨味較大，表明有一部分氨在化堿時逸出(措施：封閉桶頂增設真空管回收即可實現回收)。

2.3　第三階段

2.3.1試驗過程

從3月8日17:00開始至3月10日14:00將洗滌液全部用于重灰化合水，采取連續加入的運行方式進行試驗。開始運行正常，水合機化合水溫度變化不大，適當調整水堿比后，重灰結晶正常，3月10日發現化合水氨味較大，一水堿產生較多堿球，重灰返回量增加，14:00因無法運行而終止生產。

2.3.2主要影響因素分析

由于洗水中含有氨，在化合過程中從輕灰洗滌液分解出的氨經過重灰洗滌器之后再次被水吸收，形成閉環循環狀態，重灰洗滌器液相濃度逐漸升高，致使影響水合反應，導致一水堿結晶發生變化，影響重灰生產。試驗表明作為重灰化合水由于受到洗滌液含氨的影響而暫時無法使用。

3　運行效益分析

1)采用間斷化堿，對試驗得出的洗滌液數據進行分析。

3月3日17：00～3月8日14:00合計116 h,共送精制332.94 m3堿液，濃度為24.81 tt。

2)由于本次試驗是采用一臺煅燒爐進行，且循環量較正常降低25%，換言之回收量約為正常堿塵量的1/2，故測算全部堿塵量應為(全年按355天計)：

21 889.64×2=43 779.28 kg

全年回收量=9 057.78×355=3 215.51 t

3)采用本次試驗時使用堿液總量590.18 m3進行計算：

4)本次試驗有效時間為171 h。

固全年回收堿塵量為：

產生的效益=3 536.05×1 600元/t(出廠價)=5 657 680元

5)淡液塔廢淡液量35 m3/h，含堿量4.2 tt，原生產運行狀態下廢淡液帶出堿量：

6)堿液總量590.18 m3，含氨3.4 tt，堿液帶出氨量(若在不回收的情況下)：

氨按2 500元/t計算：

4　試驗分析結論

1)三種狀態下計算損失量比較如下：

通過計算顯示：兩個階段的試驗和正常運行狀態下的堿塵量基本相同，說明本次煅燒爐氣堿塵含量測定較為準確，也就是說通過獨立洗滌系統操作回收完全可以達到回收效果；

2)對鹽水精制并無影響方可使用；化堿之后精制使用優于直接用于化鹽，利大于弊，它的利用率較高，避免無效使用。

3)重灰化合水由于氨的影響暫時無法正常使用。

5　存在問題分析

1)會造成一定的氨損失；

2)冷凝液膨脹與溫度下降會影響淡液塔淡液蒸餾蒸汽消耗上升；20 m3/h冷凝液用160 ℃蒸汽從50 ℃加熱至80 ℃蒸汽消耗約為1 t,每年增加蒸汽用量8 500 t，折合成本增加約60萬元。

3)熱季由于溫度高影響冷凝塔負荷，將會在一定程度上影響全廠熱負荷平衡狀態。