重堿離心機(jī)崗位除氨系統(tǒng)改造

(連云港堿業(yè)有限公司，江蘇 連云港 222042)

重堿離心機(jī)在純堿生產(chǎn)行業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，它可以改善氨堿法純堿生產(chǎn)工藝中能耗的“瓶頸”，提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。我公司于2004年、2007年共引進(jìn)7臺(tái)德國Krauss-Maffei公司的SZ1000/2—12/4K10推料式離心機(jī)。重堿離心機(jī)將濕重堿完成脫水后，最終將重堿卸到離心機(jī)3#皮帶上，重堿經(jīng)過在離心機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)、翻滾，其中的大量游離氨直接揮發(fā)出來，使離心機(jī)3#皮帶現(xiàn)場氨味較大，嚴(yán)重影響了職工的身心健康，且惡化生產(chǎn)操作環(huán)境。經(jīng)過考察研究，在離心機(jī)重堿3#皮帶東側(cè)增設(shè)除氨風(fēng)機(jī)，減少離心機(jī)現(xiàn)場氨味。

1 離心機(jī)崗位生產(chǎn)工藝過程簡介

來自重堿車間碳濾崗位的濕重堿(主要成分NaHCO3)，由重堿車間1#皮帶機(jī)輸送到煅燒車間離心機(jī)2#帶式輸送機(jī)，再由7臺(tái)犁式卸料器分配到7臺(tái)離心機(jī)，濕重堿通過離心機(jī)給料螺旋送入離心機(jī)，隨離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)，部分液體會(huì)穿過濾網(wǎng)形成濾液進(jìn)入濾液桶，固料被濾網(wǎng)擋住，逐漸形成環(huán)狀的濾餅，隨內(nèi)轉(zhuǎn)鼓的每次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，逐漸移到外轉(zhuǎn)鼓并最終進(jìn)入固體卸料區(qū)，通過溜管落入離心機(jī)3#帶式輸送機(jī)，經(jīng)3#帶式輸送機(jī)、重堿車間4#帶式輸送機(jī)送到煅燒車間重堿大皮帶運(yùn)輸機(jī)。另外，重堿也可不經(jīng)離心機(jī)，由2#帶式輸送機(jī)經(jīng)溜管直接到3#帶式輸送機(jī)；還可由重堿車間1#帶式輸送機(jī)通過犁式卸料器直接到重堿車間4#帶式輸送機(jī)。

2 離心機(jī)3#皮帶現(xiàn)場狀況和原因分析

2.1 離心機(jī)3#皮帶現(xiàn)場狀況

我公司自2004年使用重堿離心機(jī)以來，大大降低了進(jìn)輕灰煅燒爐的濕重堿水分，提高了輕灰煅燒爐的生產(chǎn)能力，同時(shí)節(jié)約了輕灰煅燒爐的中壓蒸汽消耗。但是重堿離心機(jī)在運(yùn)行中會(huì)使大量游離氨直接揮發(fā)出來，使離心機(jī)3#皮帶現(xiàn)場氨味較大，其空氣中氨含量在每年的一定時(shí)期內(nèi)嚴(yán)重偏高，一般情況下是每年的5～9月份氨含量出現(xiàn)異常偏高，隨著氣溫的上升，氨含量越來越高，尤以7～8月份為重(國家標(biāo)準(zhǔn)：空氣中氨含量應(yīng)小于或等于30 mg/m3), 現(xiàn)場氨味刺鼻，生產(chǎn)操作環(huán)境惡化，給職工的身心健康造成不良影響。

2.2 現(xiàn)場氨味大原因分析

針對上述現(xiàn)場狀況，主要是工藝設(shè)備原始設(shè)計(jì)上存在缺陷，導(dǎo)致現(xiàn)在的后果。具體缺陷表現(xiàn)在以下方面:

1)空間受限。離心機(jī)廠房與煅燒老廠房相距太近，且離心機(jī)廠房西側(cè)窗戶被煅燒老廠房擋住，使離心機(jī)廠房東西窗戶通風(fēng)受阻，導(dǎo)致重堿中揮發(fā)出的游離氨大量聚集在離心機(jī)3#皮帶廠房內(nèi)，廠房內(nèi)空氣不流通，造成現(xiàn)場氨味大，操作環(huán)境差。

2)設(shè)備方面。離心機(jī)3#皮帶未密封，皮帶上重堿完全曝空，由于重堿中含15%左右的水分，水分中含7 tt左右(到夏季高達(dá)21 tt左右)的游離氨，導(dǎo)致重堿水分中的游離氨隨氣溫上升，揮發(fā)到廠房中。

離心機(jī)3#皮帶東西廠房雖然安裝了排風(fēng)扇，但是排風(fēng)口離廠房窗口很近，使得含氨氣體產(chǎn)生回流，導(dǎo)致排風(fēng)扇使用效果很不明顯。

3)工藝方面。重堿7臺(tái)離心機(jī)長期使用，因進(jìn)口備件緊缺，重堿離心機(jī)得不到充分輪休，造成運(yùn)行不穩(wěn)定，出力率降低，皮帶上的重堿不能全部通過重堿離心機(jī)進(jìn)行脫水，約有10%的重堿量直接走大溜子未進(jìn)行脫水處理，導(dǎo)致重堿水分偏大，重堿中的游離氨偏大，游離氨隨氣溫上升，揮發(fā)到廠房中。

表1 改造前離心機(jī)崗位危害因素監(jiān)測值

3 離心機(jī)除氨系統(tǒng)改造及效果

3.1 第一次改造

2013年7～8月份實(shí)施了在離心機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場使用玻璃鋼離心通風(fēng)機(jī)來進(jìn)行除氨系統(tǒng)改造，針對存在的現(xiàn)狀，在離心機(jī)3#皮帶樓層?xùn)|側(cè)安裝1臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)，在重堿3#皮帶1#～7#離心機(jī)出料溜子附近共設(shè)6根DN300送風(fēng)玻璃鋼支管抽風(fēng)，通過離心通風(fēng)機(jī)引出DN600玻璃鋼管后放空，降低離心機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場氨含量。離心通風(fēng)機(jī)性能參數(shù):

風(fēng)機(jī)型號：B14-72

配套電機(jī)：11 kW

轉(zhuǎn)速：2 000 rpm

風(fēng)壓：2 099 Pa

風(fēng)量：14 453 m3/h

第一次改造后，離心機(jī)3#皮帶現(xiàn)場氨含量由20.5 mg/m3減少到18 mg/m3；現(xiàn)場碳酸鈉含量由1.7 mg/m3減少到1.6 mg/m3。但是現(xiàn)場游離氨含量仍然偏高，氨味較重，改造效果不明顯，使用過程中存在玻璃鋼管內(nèi)易積堿，1臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)功率偏小，嚴(yán)重影響離心通風(fēng)機(jī)除氨效果，還需繼續(xù)探討改造。

表2 第一次改造后危害因素監(jiān)測值

3.2 第二次改造

在第一次改造的基礎(chǔ)上，再次組織技術(shù)人員根據(jù)存在的問題繼續(xù)對離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的選擇、風(fēng)壓的控制、離心機(jī)選型進(jìn)行核算；同時(shí)對現(xiàn)場風(fēng)管的布置及走向重新設(shè)計(jì)。

1)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的選擇核算：

氣體流量計(jì)算公式Q=S×V×3 600,根據(jù)離心機(jī)3#皮帶現(xiàn)場狀況，風(fēng)管直徑D=400 mm,風(fēng)速為22 m/s，風(fēng)道截面積S為πr2=0.1256,即風(fēng)量Q為：

Q=S×V×3 600

=0.1256×22×3 600

=9 947.5 m3/h

2)風(fēng)壓的選擇核算：

風(fēng)壓計(jì)算公式Re=(D×V/0.0000151)，根據(jù)離心機(jī)3#皮帶現(xiàn)場狀況，風(fēng)管直徑D=400 mm,風(fēng)速為22 m/s，即風(fēng)壓Re為：

Re=(D×V/0.0000151)

=(0.4×22)/0.0000151

=582 781

3)計(jì)算總阻力：

根據(jù)Re數(shù)值查取風(fēng)管摩擦阻力系數(shù)莫臺(tái)圖，λ取0.066，計(jì)算管道沿程摩擦阻力：

R=(λ/D)×(V2×γ/2)(其中γ取1.2)

=(0.066/0.4)×(222×0.6)

=48 Pa

總阻力計(jì)算公式H=RL(由于阻力與風(fēng)管材質(zhì)、形狀、風(fēng)壓、溫度等諸多因素有關(guān)，工程上不易處處計(jì)算，而是參照相同工程或經(jīng)驗(yàn)確定)，根據(jù)離心機(jī)3#皮帶現(xiàn)場狀況，R為48 Pa,風(fēng)管長度為70 m,即總阻力H為：

H=RL

=48×70

=3 360 Pa

風(fēng)壓根據(jù)除塵的要求，另外增加10%～15%風(fēng)壓儲(chǔ)備，結(jié)合現(xiàn)場情況，此處風(fēng)壓儲(chǔ)備選取15%。

H總=3 360×1.15

=3 864 Pa

4)離心通風(fēng)機(jī)的選型：

按無因次特性參數(shù)選型，首先要確定風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速。求比轉(zhuǎn)速(ns)

ns=Q0.5/P0.75n

得到ns=(9 947.5/3 600)0.5/(3 864/9.81)0.75×n

由于電機(jī)轉(zhuǎn)速一般為2 900 r/min、1 450 r/min、960 r/min、730 r/min，結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場情況，風(fēng)機(jī)選用，選用效率較高，風(fēng)機(jī)較小，調(diào)節(jié)范圍較大的風(fēng)機(jī)，來滿足系統(tǒng)可接受的性能，效率和質(zhì)量要求。此處選用2 900 r/min，得到ns=54(30～60屬于中壓風(fēng)機(jī))。

綜合考慮，按照以上數(shù)據(jù)，參照風(fēng)機(jī)手冊參數(shù)，現(xiàn)選用Y8-39型風(fēng)機(jī)，此風(fēng)機(jī)選角位置為左右0°～ 225°，間隔45°。

3臺(tái)同類型離心通風(fēng)機(jī)性能參數(shù):

風(fēng)機(jī)型號：Y8-39

風(fēng)壓：4 011 Pa

配套電機(jī)：22 kW

風(fēng)量：10 555 m3/h

轉(zhuǎn)速：2 960 rpm

風(fēng)機(jī)選型確定后，2018年4～5月份再次優(yōu)化實(shí)施重堿離心機(jī)除氨系統(tǒng)改造，針對第一次改造存在的離心通風(fēng)機(jī)功率偏小，除氨效果不明顯狀況，本次改造由原來1臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)改型增加為3臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)(為保證除氨效果，3臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)開2備1。)，電機(jī)功率由原來11 kW增大為22 kW。離心通風(fēng)機(jī)功率增大后，為保證離心通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，防止離心通風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量過大，造成離心通風(fēng)機(jī)過流自停，本次改造在進(jìn)口總管安裝2臺(tái)DN400蝶閥，3臺(tái)重堿離心機(jī)入口管又各安裝1臺(tái)DN400蝶閥，在離心通風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，通過調(diào)節(jié)進(jìn)口總管、各臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)入口管蝶閥開度來控制離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)量，避免風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)電流超過額定電流。最后通過3臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)各引出DN400鋼管至廠房頂部后排空。

針對風(fēng)管內(nèi)易結(jié)疤狀況，首先將原風(fēng)管材質(zhì)由玻璃鋼管改為卷制鋼管，其次根據(jù)風(fēng)管在離心通風(fēng)機(jī)抽風(fēng)過程中，重堿中的水分和揮發(fā)出的游離氨在分管內(nèi)會(huì)冷凝成水，風(fēng)管內(nèi)會(huì)堆積大量堿和冷凝水，影響離心通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行和除氨效果，為快速清理和消除隱患，在6根送風(fēng)支管與總管交匯處底部各增加DN300清理孔，在3臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)入口管與總管交匯處左側(cè)上部各增加DN300清理孔，在總管2臺(tái)蝶閥右側(cè)上部各增加DN300清理孔，根據(jù)離心通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況定期對各清理孔進(jìn)行檢查清理，確保離心通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

對離心機(jī)3#皮帶進(jìn)行密封處理，在皮帶架上用鋼板進(jìn)行焊接完全密封罩住，最大程度的將皮帶上濕重堿進(jìn)行全密閉處理，皮帶上重堿被罩住，進(jìn)一步降低了離心機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場氨含量。

第二次改造現(xiàn)場圖1。

圖1 第二次改造現(xiàn)場圖示

表3 第二次改造后危害因素監(jiān)測值

第二次改造后，離心機(jī)3#皮帶現(xiàn)場氨含量由20.5 mg/m3減少到4.65 mg/m3；現(xiàn)場碳酸鈉含量由1.7 mg/m3減少到0.3 mg/m3，現(xiàn)場已基本無氨味，現(xiàn)場環(huán)境得到有效控制，改造效果顯著。