我公司蒸汽煅燒爐系統提產改造

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(大化集團大連化工股份有限公司，遼寧 大連　116308)

我公司2008年搬遷改造，聯堿項目中輕質純堿的設計能力為60萬t/a，煅燒主要設備有重堿變頻下料器、預混器、蒸汽煅燒爐、出堿下料器、出堿絞龍、斜坡刮板機等。正式投入生產以來，主要存在重堿加量后，煅燒爐出堿溫度偏低、蒸汽冷凝水排出不暢及消耗偏高等問題。經過生產實踐和不斷改造，煅燒爐的生產能力有了大幅度的提高。

1　重堿煅燒工藝流程及設備

1.1　重堿煅燒工序工藝流程簡介

把重堿工序濾過崗位送來的重堿(碳酸氫鈉)，在蒸汽煅燒爐內加熱分解，爐內產生的爐氣(CO2)，經壓縮工序壓縮機抽氣送到重堿工序，生產出合格的輕質純堿(碳酸鈉)送到重灰工序制得粒度75%以上的重質純堿。

重堿經下料溜子入星型下料器控制下堿量入預混器，與返堿絞龍及堿塵絞龍送來的純堿充分混合至水分約為6%～8%后，輸入煅燒爐，經中壓蒸汽間接加熱分解，制得的純堿由爐尾中心取出傾入出堿下料器，經出堿絞龍、斜刮板機，大部分經溜子入返堿絞龍作返堿，剩余部分作為成品，經集合刮板機、斗式提升機、輕灰刮板機，入重灰工序和凉堿工序。

重堿在爐內受熱分解生成爐氣(含有NH3、CO2、水蒸汽及夾帶堿塵的混合物)，借壓縮機抽力，從出氣箱引出去回收崗位。

中壓蒸汽來自熱電廠和合成氨廠，由爐尾進汽軸內層，分三根管進入汽室，平行分配入加熱管內；冷凝水由原路回汽室(汽室分三格，各有一根出水管)，由此回到進汽軸外層，經進汽箱流至貯水槽；而后進入第一閃發器，閃發出的蒸汽進入1.4 MPa蒸汽管網，冷凝水到第二閃發器，閃發出的蒸汽進入0.4 MPa蒸汽管網，冷凝水自壓去凝結水回收裝置。

1.2　主要設備參數、結構特點及性能

1.2.1蒸汽煅燒爐

圖1　蒸汽煅燒爐爐頭

蒸汽煅燒爐是用鋼板焊接成的圓筒形爐體，φ3000×30000，通過兩個滾圈以1.8%的傾斜度，架在四個采用滾動軸承的托輪上，爐后端裝有防串擋輪，進堿采用把重堿與返堿的混合與輸送結為一體的混堿機，爐頭、爐尾旋轉部位采用氣缸壓緊的端面密封，防止堿粉漏出和空氣進入。爐內以同心圓排列的三排加熱管，由管架支撐在爐體上，管外焊有螺旋加熱片，傳熱面積為2 700 m2，螺距和翅高為32 mm×20 mm，管子前端(爐頭)有為防止結疤的3 m光管，中后段為了增大加熱面積采用了小螺距和矮翅片即10 mm×10 mm，三排管規格分別為φ114×5.5、φ89×5和φ63.5×4.5，每排44根，加熱管后端固定在汽室管板上，每根加熱管中各有一根不凝氣排放管穿過汽室，連接在不凝氣集氣管上，并設有不凝氣排出閥，汽室在爐尾接有隨爐體旋轉的空心夾套進汽軸，軸外套有架在彈簧支架上的進汽箱，進汽軸與進汽箱之間用柔性石墨填料密封。

1.2.2貯水槽

貯水槽是鋼制圓筒形容器，φ1600×3376，入口裝有緩沖板，器壁裝有液位與電動調節閥構成回路，自動調節液位，頂部有放空閥。

1.2.3閃發器

閃發器是鋼制圓筒形容器，在頂部有放空閥、安全閥，側面有液位計，下部有排污管，蒸汽冷凝水由中部入口以切線方向進入，由于壓力突然下降，冷凝水閃發成低壓蒸汽，蒸汽通過器頂除霧裝置進入蒸汽管網，冷凝水自下部自壓去凝結水回收裝置。

2　改造的必要性分析

我公司輕灰工序4臺煅燒爐，目前處于開3備1的運行狀態，輕灰煅燒的能耗占聯堿生產能量消耗的70%以上，如何降低煅燒蒸汽消耗回收熱量對聯堿生產成本有著非常重要的意義。

本工序采用來自電廠的4.0 MPa蒸汽與來自合成氨廠的3.2 MPa蒸汽混合后進煅燒爐的工藝，(大部分采用來自合成氨廠的3.2 MPa蒸汽煅燒)，由于3.2 MPa蒸汽含水量較大，蒸汽潛熱焓值利用率低，來自碳化工序的含水20%左右的重堿在煅燒爐內經加熱管內3.2 MPa蒸汽加熱，將游離水蒸發同時，碳酸氫鈉分解成碳酸鈉、CO2和H2O,20%的游離水加碳酸氫鈉分解產生的水，生產一噸純堿排出的水汽在500 kg左右。而原來設計的蒸汽煅燒爐進汽軸外層直徑為φ420,受回水截面積的影響，產生的蒸汽冷凝水排出不暢，造成出堿溫度低、出氣溫度低等問題。出堿溫度低會造成成品純堿含重堿、質量不合格。出氣溫度低會造成出氣箱結疤、粘爐，從而影響壓縮工序回收CO2，甚至可能影響整個聯堿大生產的平穩運行。

針對冷凝水排出不暢問題，經過幾年來的不斷研究與改革，并借鑒于其他聯堿廠的經驗，2016年對1#、3#煅燒爐進汽軸外層直徑進行了改造，將進汽軸外層直徑由原來的φ420改為φ480，加大蒸汽冷凝水的排出量，增強了加熱管的換熱效果，有效的提高煅燒爐的生產能力。

3　存在的問題和改進措施

3.1　煅燒爐進汽軸外層直徑過小，冷凝水回水受阻

改造前，煅燒爐進汽軸外層直徑是φ420，冷凝水回水截面積：

S回=π·(r1-r0)2

=3.14×(210-109.5)2

=0.031 7 m2

冷凝水受回水截面積所限，回水速度較慢，導致煅燒爐三排加熱管內積冷凝水，嚴重影響加熱管的換熱效果。

為了加強傳熱強度和提高生產能力，將煅燒爐進汽軸外層直徑由φ420改為φ480，冷凝水回水截面積：

S回=π·(r2-r0)2

=3.14×(240-109.5)2

=0.053 4 m2

冷凝水回流截面積增加了0.053 4-0.031 7=0.021 7 m2，回水截面積增加了0.021 7÷0.031 7×100%=68.45%，使冷凝水在煅燒爐加熱排管內的停留時間變短，增加了加熱管的換熱效果。改造前單臺煅燒爐3.2 MPa蒸汽進汽量為14 m3/h，產生的冷凝水排出不暢，貯水槽內經常是處于空液位狀態，大量蒸汽夾帶少量的冷凝水高壓進入閃發器，對閃發器及低壓管網都有很大的沖擊，同時損失大量的蒸汽，且極易發生設備損壞及安全事故。改造后，單臺煅燒爐3.2 MPa蒸汽進汽量為25 m3/h，冷凝水排出通暢，貯水槽處于工藝控制的液位之內，既減少蒸汽對設備的沖擊，也降低了蒸汽的消耗，而單臺煅燒爐下重堿量由原來的50 t/h增加為55 t/h，煅燒爐的出堿溫度也能控制在工藝指標范圍內，φ3000蒸汽煅燒爐單臺生產能力提高了10%，達到了預期目的，將大大緩解三臺煅燒爐作業的緊張局面，為大化贏得了效益。

3.2　對輸出設備的改進

原有的煅燒爐出堿下料器的減速機是擺線減速機，電機功率是4 kW，輸出能力低，經常憋停，影響產量，現將擺線減速機改為SEW減速機，電機功率改為5 kW，增加了輸出能力。

斜坡刮板機轉動小齒輪為17個，輸送量相對較小。對斜坡刮板機進行了改造，將原來17個傳動小齒輪改為19個，提高刮板運行速度7%，從而提高了斜坡刮板機的輸送能力。

4　改造總結

煅燒爐進汽軸及輸出設備改造后，經過一年多的試運行，生產平穩，能力有了很大的提高。改造前單臺煅燒爐的重堿進料量50 t/h，出堿溫度偏低，生產負荷不足。改造后，單臺煅燒爐重堿進料量55 t/h，出堿溫度很平穩的控制在工藝指標范圍之內，生產能力提高了10%，單臺煅燒爐一年多生產1.8萬t純堿，1#、3#煅燒爐一年多生產3.6萬t純堿，改造后，兩臺煅燒爐一年節省中壓汽和電總價值為51.78萬元，為企業贏得了效益。

5　結　語

通過上述一系列的改進和完善，目前煅燒爐的生產能力已超過設計能力，而且產品質量也得到了保證，各項工藝指標均達到操作要求，可以滿足市場需求，提高了產品的市場競爭力，為企業節能增效提供了保障。