重灰自身返堿煅燒爐爐頭存在的問(wèn)題探討

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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)

淮安堿廠重質(zhì)純堿生產(chǎn)裝置選用φ2500×27000自身返堿及爐頭出堿蒸汽煅燒爐，重灰爐主機(jī)200 kW/h，換熱面積2 200 m2，設(shè)計(jì)能力600 t/d。自2011年3月投產(chǎn)至今已有7年多時(shí)間，期間系統(tǒng)運(yùn)行整體平穩(wěn)，產(chǎn)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。但是在運(yùn)行期間重灰爐爐頭曾多次出現(xiàn)爐頭動(dòng)浮環(huán)脫落、爐頭混合段抄板結(jié)疤脫落、爐頭出氣箱本體段結(jié)疤等問(wèn)題影響重灰系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)以上問(wèn)題，本文簡(jiǎn)單介紹了煅燒爐爐頭基本結(jié)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中煅燒爐爐頭存在的問(wèn)題進(jìn)行了探討并提出了相應(yīng)的解決措施，確保自身返堿蒸汽煅燒爐平穩(wěn)運(yùn)行。

1 煅燒爐爐頭結(jié)構(gòu)及其作用介紹

重灰自身返堿蒸汽煅燒爐爐頭及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。從圖1(a)可以看出，爐頭結(jié)構(gòu)主要由外罩、外筒體和內(nèi)筒體三部分組成。外筒體和內(nèi)筒體之間含有返堿道和出堿道，外筒體上含有返推螺旋、圓環(huán)及動(dòng)浮環(huán)，其中返推螺旋的主要作用是為了防止返堿和部分一水堿隨著爐子轉(zhuǎn)動(dòng)向圓環(huán)處轉(zhuǎn)移，而動(dòng)浮環(huán)和圓環(huán)的主要作用就是通過(guò)與放在動(dòng)浮環(huán)卡槽內(nèi)的靜浮環(huán)之間的配合，阻止返堿和一水堿進(jìn)入到出堿口，影響產(chǎn)品質(zhì)量。圖1(b)是內(nèi)筒體外部360°展開(kāi)平面圖，圖上可以看出該自身返堿煅燒爐是爐頭出堿，爐體上含有兩條出堿成品管，同時(shí)含有兩條返堿管，在返堿管的出口處，由12塊大左螺旋板構(gòu)成，主要是將兩個(gè)返堿口分成多點(diǎn)返堿，從而確保爐頭各點(diǎn)返堿量均勻。圖中4塊大右螺旋板主要作用就是將從返堿道出來(lái)返堿從外罩上攪拌起來(lái)，從而通過(guò)爐頭抄板送入爐內(nèi)。

(a)

(b)圖1 煅燒爐爐頭結(jié)構(gòu)

圖2為煅燒爐爐頭內(nèi)部抄板分布圖，從圖中可以看出，煅燒爐爐頭內(nèi)部預(yù)混段共有24塊抄板，分為四排。最上面一排是最靠近爐內(nèi)加熱管的一排(即預(yù)混段最后一排)，其與前面三排抄板方向完全相反，作用也與前三排抄板作用不同。前三排抄板主要起到對(duì)一水堿和爐頭返堿進(jìn)行混合，同時(shí)對(duì)混合后的混合堿通過(guò)螺旋向爐內(nèi)推料的作用，而最上面一排主要是減緩物料向爐內(nèi)推進(jìn)的速度，確保爐頭預(yù)混段有足夠的存灰，從而避免爐頭出現(xiàn)結(jié)疤現(xiàn)象；最下面一排(即爐頭最前面一排)抄板長(zhǎng)度較長(zhǎng)，焊接在內(nèi)筒體與爐頭圓板(見(jiàn)圖1(a))上，該排抄板主要是為了將被大右螺旋板從返堿道出口帶出來(lái)的返堿推入到預(yù)混段與一水堿進(jìn)行混合，同時(shí)保證返堿道的返堿能夠源源不斷的進(jìn)入到預(yù)混段，確保爐頭預(yù)混段一水堿不出現(xiàn)結(jié)疤及沾爐現(xiàn)象。

圖2 煅燒爐爐頭內(nèi)部抄板圖

2 存在的主要問(wèn)題及解決措施

2.1 靜浮環(huán)脫落引起煅燒爐主機(jī)電流波動(dòng)

在重灰生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)煅燒爐主機(jī)電流大幅度波動(dòng)情況發(fā)生，如圖3所示，2012年3月的某天，煅燒爐主機(jī)平均電流為350 A時(shí)，主機(jī)最高電流波動(dòng)可以達(dá)到400 A,最低只有275 A，波動(dòng)幅度較大，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)爐頭有異響。正常生產(chǎn)時(shí)，也多次出現(xiàn)煅燒爐主機(jī)過(guò)載跳停情況，如圖4所示，2014年12月某天，煅燒爐主機(jī)平均電流只有280 A左右的情況下，電流從280 A直接波動(dòng)到580 A，煅燒爐主機(jī)跳停，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)重灰爐每轉(zhuǎn)到一個(gè)位置時(shí)，爐頭產(chǎn)生較大摩擦聲音，同時(shí)外罩被頂起晃動(dòng)，法蘭螺絲全部松動(dòng)。

圖3 重灰煅燒爐主機(jī)電流趨勢(shì)圖

圖4 重灰煅燒爐主機(jī)憋停趨勢(shì)圖

通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，重灰爐出料暢通、返堿道通暢、爐內(nèi)加熱管和預(yù)混段無(wú)結(jié)疤情況，同時(shí)爐頭端面密封也都正常，后經(jīng)分析認(rèn)為煅燒爐主機(jī)電流波動(dòng)甚至將煅燒爐主機(jī)憋停的主要原因是由于煅燒爐爐頭外筒體圓環(huán)上的上半邊靜浮環(huán)沒(méi)有固定在外罩上，由于上浮環(huán)自身重力從而使得上半邊靜浮環(huán)脫落在圓環(huán)上跟隨外筒體一起晃動(dòng)，引起靜浮環(huán)和圓環(huán)、動(dòng)浮環(huán)之間產(chǎn)生周期性扭勁，從而引起煅燒爐主機(jī)電流波動(dòng)甚至憋停。因此我們采取措施，將上半邊靜浮環(huán)通過(guò)外罩兩側(cè)吊點(diǎn)固定在外罩上，防止跟隨外筒體一起晃動(dòng)。調(diào)整后重灰爐主機(jī)電流基本無(wú)任何波動(dòng)。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，必須要保證上半邊靜浮環(huán)通過(guò)固定桿固定在外罩上。

2.2 爐頭抄板脫落嚴(yán)重

煅燒爐爐頭預(yù)混段抄板在生產(chǎn)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，用于將一水堿和爐頭返堿充分混勻，送到爐內(nèi)。但在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)預(yù)混段抄板、大左螺旋板、大右螺旋板及圓板逐漸脫落，甚至全部脫落的現(xiàn)象，使得一水堿和返堿混合不均勻，出現(xiàn)預(yù)混段嚴(yán)重結(jié)疤，重灰產(chǎn)品大顆粒變多，爐頭積料，煅燒爐電流波動(dòng)較大等問(wèn)題，嚴(yán)重影響重灰系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定。有文章中提出將圓板刮刀與爐頭內(nèi)筒壁固焊，在原有圓管固焊基礎(chǔ)上，使得圓板刮刀強(qiáng)度更可靠，每組抄板與內(nèi)筒壁固焊根部增加四塊三角立筋板，確保抄板的強(qiáng)度。但是該方法并沒(méi)有從根本上解決此問(wèn)題，雖然脫落時(shí)間延長(zhǎng)，但依然會(huì)出現(xiàn)抄板被撕裂，圓板刮刀支架脫落的現(xiàn)象。

經(jīng)分析，重灰煅燒爐爐頭預(yù)混段抄板之所以容易脫落，主要有以下幾點(diǎn)原因：

1)由于爐頭預(yù)混段是一水堿與成品重灰相互混合的區(qū)域，腐蝕性較大，內(nèi)筒體材質(zhì)及抄板如果使用碳鋼材質(zhì)極易出現(xiàn)內(nèi)筒體及抄板腐蝕脫落現(xiàn)象。

2)從圖2可以看出，爐頭向前推料的大左螺旋抄板長(zhǎng)度分別為2 280 mm和1 523 mm，其中與圓板相連接的2 280 mm的抄板及前面第二排1 523 mm的抄板最容易脫落，主要是因?yàn)檫@兩排抄板正好是重灰爐進(jìn)料絞龍推進(jìn)一水堿下料的下落點(diǎn)，水分高，阻力大，同時(shí)抄板長(zhǎng)度較長(zhǎng)高度較高，從而所受阻力更大，更容易脫落。

3)焊接面積及強(qiáng)度不夠。

4)內(nèi)部筒體表面僅為一層不銹鋼皮，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期沖刷，容易連帶抄板一起脫落。

針對(duì)重灰煅燒爐爐頭預(yù)混段抄板容易脫落的原因，我們有針對(duì)性的采取了以下幾點(diǎn)措施：

1)將預(yù)混段內(nèi)筒體表面材質(zhì)由碳鋼材質(zhì)改為不銹鋼材質(zhì)。

2)將抄板高度在原有基礎(chǔ)上降低10 cm，從而緩解其阻力。

3)在圓板與第一組抄板之間、第一組抄板與第二組抄板之間、第二組與第三組抄板之間分別用兩塊槽鋼相連接，從而增加其強(qiáng)度。改造后在一定程度上減緩了爐頭抄板的脫落速度，但是仍然存在抄板脫落現(xiàn)象，對(duì)于更好的解決抄板脫落問(wèn)題的方法，有待進(jìn)一步探索。

2.3 爐頭出氣箱結(jié)疤頻繁

重灰系統(tǒng)投入前期，重灰爐爐頭出氣箱很少出現(xiàn)結(jié)疤現(xiàn)象，基本兩個(gè)月左右才需清理一次。但是自從爐頭預(yù)混段抄板出現(xiàn)脫落，尤其是當(dāng)爐頭的四塊大右螺旋板(圖1(b)中)出現(xiàn)脫落，最終導(dǎo)致?tīng)t頭圓板脫落時(shí)，爐頭的堿疤則從內(nèi)筒體與外罩之間的空白處向上結(jié)到出氣箱，并逐漸擴(kuò)大。同時(shí)出現(xiàn)爐頭預(yù)混段結(jié)疤加劇，爐子電流波動(dòng)變大等問(wèn)題。后期經(jīng)停下檢修，爐頭抄板及圓板恢復(fù)至原有位置，但是生產(chǎn)運(yùn)行兩到三個(gè)班后，爐子出氣不暢，停爐檢查發(fā)現(xiàn)主要是因?yàn)闋t頭出氣箱外罩主體一節(jié)出氣箱結(jié)疤嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)清理后正常開(kāi)起，但是依然在三個(gè)班左右時(shí)間反復(fù)出現(xiàn)此處結(jié)疤影響出氣。

通過(guò)逐一排查重灰爐頭出氣箱結(jié)疤主要幾點(diǎn)原因，如爐頭出氣溫度長(zhǎng)時(shí)間較低、爐頭出氣箱保溫伴熱不正常、出氣箱出現(xiàn)鐵板腐蝕或焊接處大量漏入冷空氣等，都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最后判斷其根本原因是由于在檢修過(guò)程中，沒(méi)有嚴(yán)格控制圓板與外罩之間的距離，從而導(dǎo)致?tīng)t頭圓板與外罩之間的距離過(guò)遠(yuǎn)，使得圓板與外罩之間的堿疤由圓板和外罩底部向上結(jié)疤延伸至出氣箱所致，如圖5所示。

為此，為了保證生產(chǎn)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，在靠近外罩的圓板上焊接了一塊刮刀(見(jiàn)圖6)，該刮刀在生產(chǎn)過(guò)程中一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而徹底解決了該問(wèn)題。因此，在后期檢修爐頭抄板過(guò)程中，一定要控制好圓板與外罩體之間的距離，避免此類事故發(fā)生。

圖5 煅燒爐爐頭圓板與罩之間堿疤

圖6 圓板上增加的刮刀

3 總 結(jié)

本文通過(guò)對(duì)重灰自身返堿煅燒爐爐頭近幾年在生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析探討，闡明原因，給出相應(yīng)的解決方案。在實(shí)際生產(chǎn)中，自身返堿煅燒爐多數(shù)問(wèn)題出現(xiàn)在爐頭段，通過(guò)對(duì)爐頭問(wèn)題的總結(jié)與解決，基本保證了自身返堿蒸汽煅燒爐長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，在一定程度上提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。但是對(duì)于存在的部分問(wèn)題仍沒(méi)有找到徹底的解決方案，還須進(jìn)一步探索。