純堿廠液相重灰流化床能力提升

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(山東海化股份有限公司純堿廠，山東濰坊 262737)

流化床做為重灰生產(chǎn)的一種重要設(shè)備，有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其是在生產(chǎn)特種重灰方面，更是有著不可替代的作用，我們通過對(duì)其不斷改造與技術(shù)創(chuàng)新，使得流化床在產(chǎn)量與消耗方面有著不輸煅燒爐的能力。

1 項(xiàng)目實(shí)施背景

流化床相對(duì)煅燒爐有占地面積少，操作簡(jiǎn)便，附屬設(shè)備少，事故率低，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單，維修費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)；但也有消耗高，抗生產(chǎn)波動(dòng)能力差，對(duì)重灰結(jié)晶要求較高等缺點(diǎn)。我車間4#重灰流化床自2008年投用以來，由于受外部因素影響，開停頻繁，加之投用時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致在生產(chǎn)使用過程中出現(xiàn)一系列問題，流化床實(shí)際產(chǎn)能在750～800 t/d左右，遠(yuǎn)低于1 200 t/d的初始設(shè)計(jì)能力，且蒸汽消耗超過700 kg/t，消耗過高，造成噸堿成本居高不下。2016年8月份開始，我車間實(shí)施4#重灰流化床能力提升計(jì)劃。

2 工藝控制指標(biāo)提升

針對(duì)重灰流化床在生產(chǎn)過程中存在的問題，首先對(duì)流化床的幾項(xiàng)重要控制指標(biāo)進(jìn)行查定。為保證查定時(shí)生產(chǎn)穩(wěn)定及各項(xiàng)指標(biāo)的準(zhǔn)確性，在查定前先對(duì)重灰流化床及附屬設(shè)備進(jìn)行檢修，對(duì)影響流化床生產(chǎn)的設(shè)備問題進(jìn)行了初步處理。

2.1 結(jié)晶溫度

結(jié)晶溫度直接影響重灰結(jié)晶質(zhì)量，過高或過低都會(huì)造成重灰結(jié)晶差，結(jié)晶粒度低，我車間4#重灰原結(jié)晶溫度控制在95～98 ℃，我們?cè)诖舜尾槎ㄖ袑囟忍岣叩?8～100 ℃，發(fā)現(xiàn)重灰結(jié)晶較原來有明顯改善，粒度提高，結(jié)晶速度加快。

2.2 結(jié)晶器進(jìn)液量

結(jié)晶器進(jìn)液量大會(huì)造成結(jié)晶循環(huán)速度過快，結(jié)晶時(shí)間減少，造成結(jié)晶粒度偏低；進(jìn)液量少會(huì)造成結(jié)晶器內(nèi)晶漿濃度過高，損壞結(jié)晶器攪拌。我車間原結(jié)晶器進(jìn)液量為100 m3/h以上，我們通過對(duì)結(jié)晶器容積、結(jié)晶時(shí)間、投料量等綜合計(jì)算，發(fā)現(xiàn)結(jié)晶器進(jìn)液量控制在80～90 m3/h較為適宜。

2.3 流化床風(fēng)壓

開始查定時(shí)我們將風(fēng)壓定在32 kPa，但這造成流化床除塵堿量過大，同時(shí)，遇到幾次小的生產(chǎn)波動(dòng)便造成流化床工況惡化，不得不停流化床，試驗(yàn)說明在較小風(fēng)壓下流化床抗波動(dòng)能力較差；將風(fēng)壓提高到38 kPa以后，流化床流動(dòng)性變差，返堿溫度降低，工況惡化。風(fēng)壓在35 kPa時(shí)，流化床各項(xiàng)指標(biāo)最好。

2.4 返堿量

返堿量大，會(huì)造成系統(tǒng)循環(huán)量增大，大量?jī)?yōu)質(zhì)重灰顆粒在循環(huán)過程中被破壞，變?yōu)閴A塵進(jìn)入除塵系統(tǒng)，降低產(chǎn)量，增加消耗；返堿量過低，會(huì)造成預(yù)混器內(nèi)混合堿溫度低、水分含量高，造成預(yù)混器結(jié)疤及流化床下料區(qū)死區(qū)。我們?cè)谏a(chǎn)過程中不斷調(diào)整返堿量，并觀察其對(duì)流化床與預(yù)混器影響，最終確定操作返堿量。

而理論上，我車間重灰一水堿含水量為16%～20%左右，為保證預(yù)混器不結(jié)疤，正常情況下返堿量與投料量之比為1.2∶1，按50 t/h設(shè)計(jì)能力計(jì)算，投料量在60 t/h左右，返堿量應(yīng)為72 t/h，在實(shí)際生產(chǎn)中4#流化床返堿量為74 t/h，與理論值基本相符。

2.5 鼓風(fēng)量

通過對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)在正常生產(chǎn)時(shí)，干燥風(fēng)量增加到23 500 m3/h ，冷卻風(fēng)在5 200 m3/h左右的時(shí)候，流化床出堿溫度在160～170 ℃之間, 出氣溫度130 ℃以上，返堿溫度在170 ℃以上, 涼堿溫度 100 ℃左右, 流化床流化效果好，分離器除塵灰粒度較低，產(chǎn)量高， 消耗低。

3 生產(chǎn)系統(tǒng)能力提升

3.1 蒸汽系統(tǒng)

4#流化床原設(shè)計(jì)有7組加熱管及1個(gè)空氣加熱器，其中第6、7組加熱管位于流化床加熱段末端作用不大，反倒會(huì)提高出料段溫度，增加汽耗及冷卻段壓力。改造過程中，在第6、7組加熱管各增加一組閥門，在開車與流化床工況不佳時(shí)打開閥門，在正常生產(chǎn)時(shí)關(guān)閉閥門，這樣可有效降低汽耗，降低涼堿溫度。同時(shí)，我們?cè)诳諝饧訜崞魃弦苍黾?個(gè)自調(diào)閥，可隨時(shí)調(diào)整進(jìn)加熱器蒸汽量。

圖1 蒸汽系統(tǒng)改造后

3.2 除塵系統(tǒng)

布袋除塵粒度低、含鹽高，進(jìn)入結(jié)晶器后影響結(jié)晶質(zhì)量；分離器除塵顆粒直徑大于180 μm的純堿占總質(zhì)量的50%，并且量大，我們?cè)诓槎〞r(shí)發(fā)現(xiàn)4#流化床兩臺(tái)分離器每小時(shí)可產(chǎn)生除塵12.5 t，每天可產(chǎn)生300 t左右，回收部分甚至全部分離器除塵可有效提升流化床產(chǎn)量，降低消耗。原有除塵系統(tǒng)所有布袋除塵堿全部進(jìn)入輕灰運(yùn)輸系統(tǒng)，并隨重堿拉料螺旋重新進(jìn)入重灰結(jié)晶器，造成重灰結(jié)晶差；分離器除塵一部分進(jìn)入輕灰運(yùn)堿系統(tǒng)，另一部分直接進(jìn)入成品皮帶，由于分離器除塵堿粒度較低，在成品皮帶上與成品堿混合不均勻易產(chǎn)生重灰粒度低次品。

改造后，布袋除塵堿全部進(jìn)入輕灰運(yùn)堿系統(tǒng)末端，不再進(jìn)入結(jié)晶器，可有效改善結(jié)晶質(zhì)量；分離器除塵一部分直接進(jìn)入流化床冷卻段，混合均勻后進(jìn)入成品皮帶。

圖2 除塵系統(tǒng)改造后流程

3.3 母液系統(tǒng)

我車間重灰結(jié)晶器原進(jìn)液量為100 m3/h以上，我們根據(jù)重灰結(jié)晶器容積、結(jié)晶成長(zhǎng)時(shí)間、離心機(jī)功率等綜合計(jì)算每臺(tái)結(jié)晶器進(jìn)液量為90 m3/h左右較為適宜。我們又通過去除一根上液管線，對(duì)母液管線回流進(jìn)行縮口，減少回流量，降低母液泵輸出量，可通過計(jì)算(母液回流管線流速在2.5 m/s左右)得到母液泵輸出總量：

90+90+3.14×0.04×2.5×3 600=225 m3/h

我車間母液泵設(shè)計(jì)流量300 m3/h，原開兩臺(tái)母液泵浪費(fèi)大量電力，現(xiàn)開一臺(tái)，可計(jì)算母液泵出力率在225/300×100%=75%左右，完全滿足需求。

3.4 降溫系統(tǒng)

4#流化床由于設(shè)計(jì)原因，冷卻段較短，降溫能力差，氣溫高時(shí)制約產(chǎn)量提升，最有效的解決方法是降低冷卻循環(huán)水溫度。我們?cè)诖舜胃脑熘校o母液槽增加了降溫循環(huán)水，并將結(jié)晶器與母液槽降溫回水通過原有波紋管換熱器利用廠降溫循環(huán)水降溫，降低了冷卻水循環(huán)溫度，提高了流化床冷卻段處理能力，提高了流化床產(chǎn)量。

同時(shí)，在結(jié)晶器夾套降溫循環(huán)水回水上增加放氣管線，直接進(jìn)入循環(huán)水槽，加之波紋管換熱器位置較低，可有效降低結(jié)晶器降溫循環(huán)水回水壓力，避免了結(jié)晶器夾套因壓力過高造成破裂。

圖3 降溫系統(tǒng)改造后流程

3.5 隔板系統(tǒng)

流化床內(nèi)冷卻區(qū)與干燥區(qū)隔板高度非常重要，擋板過低時(shí)，堿由擋板上方流動(dòng)，較重的堿球則在擋板底部附近堆積，造成流化床死床，且擋板過低時(shí)，冷卻段與干燥段堿互串，造成干燥段汽耗升高，冷卻段降溫困難。擋板高時(shí)，堿由擋板底部流動(dòng)，較重的堿球被強(qiáng)制由干燥段從擋板底部帶入冷卻段，避免堿球堆積，延長(zhǎng)流化床使用周期。

圖4 隔板系統(tǒng)改造前后示意圖

4 結(jié) 語

通過對(duì)流化床的改造，消除了設(shè)備隱患，穩(wěn)定了工藝操作，降低了消耗指標(biāo)，提高了生產(chǎn)產(chǎn)能。由改造前的能力750～800 t/d，提高到1 100～1 200 t/d，基本達(dá)到初始設(shè)計(jì)能力1 200 t/d。蒸汽消耗由700 kg/t，降低到500 kg/t左右，達(dá)到了降低消耗、節(jié)約成本的目的。