重灰自身返堿蒸汽煅燒爐爐頭預混段的改造

孟 磊，趙 軍，李 濤，鹿 福

(江蘇蘇鹽井神股份有限公司第三分公司，江蘇淮安 223200)

我公司重質純堿生產裝置為兩臺φ2500×27000自身返堿蒸汽加熱煅燒爐，單臺爐換熱面積2 200 m2，設計能力600 t/d。通過部分改造及日常設備管理與維護，重灰爐系統運行整體平穩，產量能夠達到設計目標。但是在前期運行期間抄板脫落問題影響重灰系統的穩定運行，嚴重時爐頭預混段內抄板僅可維持4個月左右即開始大面積脫落，導致重灰爐無法正常生產運行，需停爐對爐頭預混段實施大修。本文簡單介紹了重灰煅燒爐爐頭預混段基本結構及其相關組件作用，對生產過程中爐頭抄板脫落的原因進行了一些探討，并提出了相應的解決措施，確保重灰煅燒爐平穩運行。同時就目前仍然存在的問題，希望能夠與從事純堿生產的同仁一起探討解決方法。

1 爐頭預混段結構及其作用介紹

爐頭預混段部分包括外筒體和內筒體，外筒體主要起固定與支撐作用。內筒體與爐體相連，內筒體分內側、外側兩個結構功能區。內筒體外側主要焊接有成品管、返堿管、小左螺旋抄板、大左螺旋抄板、動浮環及支撐圓板的圓轂；內筒體內側主要焊接有長左螺旋抄板、左螺旋抄板、右螺旋抄板。

1.1 內筒體外側結構及功能

內筒體外側有兩根成品管，如圖1所示，主要作用是將煅燒完成的重灰送至成品管出料口，然后進入出料箱，通過星形下料器作為成品進入涼堿后系統；還有兩根返堿管，主要作用是將煅燒完成的重灰送至返堿管出料口，然后進入爐頭預混段，與一水堿混合降低其水分，以防止加熱管結疤。內筒體外側焊有12塊大左螺旋抄板，主要作用是將返堿管出堿口出來的成品返堿推向爐頭前端；焊有4塊大右螺旋抄板，主要作用是將大左螺旋抄板推向爐頭前端的返堿抄起，使之能進入內筒體內側；焊有圓轂及圓板，圓轂的作用主要是通過鋼管支撐圓板及大左螺旋抄板，圓板的主要作用是通過在內筒體前端構建一定的空間，利于返堿由外側推向內側，防止爐頭端面的結疤擠壓返堿空間而導致返堿減小。

圖1 重灰煅燒爐爐頭內筒體外側結構展開示意圖

內筒體外側成品管出料口與后側動浮環間、返堿管出料口與前側動浮環之間分別均勻分布有一定數量的小左螺旋抄板，如圖2所示，主要作用是防止出堿口、返堿口的成品沿內筒體與外筒體的夾層向后竄至動靜浮環密封處，返堿管出料口與前側動浮環之間的小左螺旋抄板兼具防止一水堿沿內筒體與外筒體的夾層向后竄至成品出料箱處混入成品中。

圖2 重灰爐爐頭內筒體外側結構示意圖

1.2 內筒體內側結構及功能

內筒體內側焊有6塊長左螺旋抄板，如圖3所示，主要作用是將大右螺旋抄板抄起的成品返堿推向內筒體內，與一水堿混合；焊有兩排共12塊左螺旋抄板，主要作用是推料與混合，將一水堿與返堿混合，以降低入爐物料的水分，防止加熱管結疤；焊有6塊右螺旋抄板，主要作用是減緩物料的入爐速度，維持爐頭預混段有一定高度的料位，防止抄板結疤。

圖3 內筒體內側抄板布置展開示意圖

2 運行中的主要問題及改造方案

2.1 運行中的主要問題

在重灰生產過程中，爐頭預混段存在的主要問題是圓板、大右螺旋抄板、長左螺旋抄板、左螺旋抄板等不同程度的變形脫落。圓板的脫落主要是由于在煅燒爐運行一段時間后，爐頭外筒體前端面逐漸結疤，不斷增加的結疤擠壓圓板導致圓板受力變形，加之支撐圓板的鋼柱與圓板焊接處腐蝕脫焊。圓板變形脫落后，導致與其相連的大右螺旋抄板、長左螺旋抄板前端失去支撐，受到堿疤擠壓及返堿的反向推力后，很快的變形，脫焊。長左螺旋抄板的脫落一方面由于前端失去了圓板的支撐，另一方面與左螺旋抄板脫落的原因相同，主要是因為其處在一水堿下料的落點處，受到的軸向反推力大，同時又是高水分的堿性環境，焊縫邊緣腐蝕較快。

2.2 采取的改造方案

通過多次的總結，我們發現每次檢修結束運行一段時間后，總是圓板最先脫落，圓板脫落后，大右螺旋抄板、長左螺旋抄板前端失去支撐開始變形，繼而脫落。因此我們采取的首要措施是取消了圓板及其支撐鋼管、大右螺旋抄板。長左螺旋抄板前端采用槽鋼支撐，并將長左螺旋抄板設置成與筒體垂直橫截面的夾角為45°，以增加長左螺旋抄板在內筒體的焊接長度，同時提高其向爐內抄料的速度。同時增加三角槽鋼刮刀用來防止堿疤擠壓長左螺旋抄板。為了防止抄板與內筒體焊接處脫焊，我們采取了兩個辦法，一是一水堿進料絞龍向內延長500 mm，以確保一水堿落點處有足夠的返堿，減緩焊縫邊緣的腐蝕速度；二是在抄板兩側增加三角形加強筋板，以增加抄板抗軸向反推力的能力。改造如圖4所示。

圖4 改造后爐頭內抄板結構圖

2.3 改造方案的實施

實施時需要6塊長度為2 280 mm的φ2500/φ2000 δ8的長左螺旋抄板，6根由12號槽鋼按700 mm長度，一端為45°切角的槽鋼支撐，6塊δ8的斜邊為45°角的直角梯形加強筋板(高125 mm上底長60 mm下底長185 mm)，若干塊150 mm邊長δ8的等腰直角加強筋板，3組由12號槽鋼按600 mm長度30°夾角組成的三角槽鋼刮刀。將原重灰爐進料絞龍改型，長度由1 450 mm延長至1 950 mm。

實施時，首先將圓板及支撐鋼管割除，將大右螺旋抄板割除，再將原有長左螺旋抄板割除，對原焊接位置進行打磨，然后將長左螺旋抄板按照與筒體垂直截面45°夾角、抄板最前端伸出筒體350mm布置，如圖5所示，采用CO2保護焊的方式焊接，接縫焊接完后，在長左螺旋抄板左右兩側分別布置兩處加強筋板，加強筋板一邊與筒體內壁夾角為45°，一邊與長左螺旋抄板垂直，采用CO2保護焊的方式焊接。然后將槽鋼支撐的槽口向下，槽腿邊緣與筒體焊接，45°斜角頭部與長左螺旋抄板焊接，用梯形加強筋板封槽口，連接長左螺旋抄板與槽鋼支撐補強。在6塊長左螺旋抄板與內筒體形成的6個間隔內，每隔一個間隔，布設一個三角槽鋼刮刀，槽口向下槽腿邊緣與內筒體焊接。在每塊左螺旋抄板兩側均布置兩塊加強筋板，將原重灰爐進料絞龍拆除，更換為加長型絞龍。

圖5 改造后爐內抄板結構切面圖

3 改造后的效果及進一步的改進計劃

3.1 改造后的效果

按照上述方案改造后，從目前的使用數據看，可以將抄板的使用時間由5個月延長至15個月，主要是因為取消了圓板，可以有效防止因圓板變形、脫落導致長左螺旋抄板伸出部位變形、脫落。在長左螺旋抄板前端增加槽鋼支撐，使長左螺旋抄板前端伸出筒體懸空部位更加穩定、牢固。使每塊長左螺旋抄板形成一個單獨的個體，避免了現有方法長左螺旋抄板與圈板連接時各長左螺旋抄板之間的互相影響，避免了一塊長左螺旋抄板變形時對其他長左螺旋抄板的影響。將左螺旋抄板的加強筋板由單側2塊增加至兩側各2塊，使得左螺旋抄板與爐頭筒體連接更加牢固。將加強筋板與內筒體內壁夾角由90°改為45°，同樣的高度，可使加強筋板更大，使得加固效果更好。將加強筋板與內筒體內壁夾角由90°改為45°，可避免對物料的阻擋。增加了3個三角槽鋼刮刀，在重灰蒸汽煅燒爐運行過程中，刮刀可以將爐頭堿疤刮除，減少長左螺旋抄板及其支撐受力，延長長左螺旋抄板的使用時間。

3.2 進一步的改進計劃

圓板的變形主要是由于運行過程中受到爐頭外筒體前端堿疤擠壓所致，雖然取消了圓板可以延長長左螺旋抄板的使用時間，但是并未解決外筒體前端結疤的問題，從目前運行情況看，取消圓板后，外筒體結疤情況有一定程度的加劇，擠占了一定的返堿空間，雖然未影響返堿量，但是這一問題還需想辦法解決，同時結疤嚴重后，三角槽鋼刮刀受力較大，出現變形脫落的情況。針對這一問題，我們計劃通過進一步的完善爐頭外筒體伴熱保溫措施來試著解決。另一個問題是雖然通過采用CO2保護焊和增加加強筋板的數量的方式可以提高抄板的牢固性，但是在使用12個月以后，還是出現了抄板根部腐蝕的現象，并且腐蝕位置主要在抄板焊接時的熱影響區，如果能夠解決焊接時對不銹鋼板焊縫邊緣的熱影響問題，將從根本上解決抄板的脫落問題。針對這一問題，我們的思路有兩個方面，一個是采取措施，將焊縫及其邊緣熱影響區覆蓋保護，使之與物料隔離，另一個是進一步的改善焊接工藝，具體方法還在進一步的探索。