輥式破碎在聯(lián)堿生產(chǎn)裝置鹽粉碎工序中的應(yīng)用

甘憲福，柴培虎，韓國(guó)軍

(金昌氨堿源化工有限公司,甘肅 金昌 737000)

金昌氨堿源化工有限公司在20萬(wàn)t/a聯(lián)堿裝置搬遷改造項(xiàng)目中，由于受原鹽供應(yīng)地域限制，采用大顆粒原鹽，粉碎后直接加入鹽析結(jié)晶器。

1 搬遷改造前鹽粉碎工藝流程

鹽粉碎工序主要裝置為2臺(tái)錘式破碎機(jī)(1開1備)和6臺(tái)擺輪式研磨機(jī)(4開2備)。原鹽首先進(jìn)入錘式破碎機(jī)一級(jí)粗破后，再進(jìn)入擺輪式研磨機(jī)細(xì)磨。粉碎后的粉鹽粒度較大，粒度≤1 mm的粉鹽占比僅能達(dá)到50%，1～2 mm粒度的粉鹽占比28%，粒度≥2.0 mm占比22%，最大的粉鹽顆粒達(dá)到8.0～9.0 mm。大顆粒粉鹽對(duì)鹽析結(jié)晶器影響較大：一是大粒鹽無(wú)法完全溶解，堆積在結(jié)晶器底部，運(yùn)行45天左右需對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行清洗，且需要人工清除粘結(jié)在結(jié)晶器錐底鹽疤；二是鹽析結(jié)晶器取出晶漿含有未溶解的大顆粒原鹽，對(duì)逆料泵葉輪、蝸殼磨損嚴(yán)重，檢修頻繁，維護(hù)成本高；三是氯化銨產(chǎn)品鈉鹽含量高，主含量低，產(chǎn)品質(zhì)量差；四是母液Ⅱ的γ值低，母液循環(huán)當(dāng)量大，系統(tǒng)能耗高。

鑒于上述原因，我公司在搬遷改造項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，經(jīng)過(guò)多方面了解、對(duì)比，參考水泥等行業(yè)物料破碎設(shè)備選型及運(yùn)行狀況，采用“對(duì)輥輥式破碎+四輥輥式粉碎”對(duì)原鹽進(jìn)行粉碎，經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)行，效果良好，完全滿足生產(chǎn)工藝需求。

表1 原鹽粒度分布及占比

2 搬遷改造后鹽粉碎工藝流程

原鹽粉碎裝置采用“兩級(jí)輥式粉碎+膠帶輸送機(jī)”工藝配置，將工業(yè)原鹽加入料倉(cāng)，原鹽由料倉(cāng)落入定量給料機(jī)，送至1#膠帶輸送機(jī)，將原料鹽送入一級(jí)破碎(對(duì)輥破碎機(jī))帶式布料器，均勻分布后，進(jìn)入對(duì)輥破碎機(jī)，破碎成粒度≤8 mm的小顆粒，然后由 2#膠帶輸送機(jī)送入二級(jí)粉碎(四輥精細(xì)粉碎機(jī))帶式布料器，均勻分布后，進(jìn)入四輥精細(xì)粉碎機(jī)，粉碎至粒度≤1 mm的粉鹽，最后由3#膠帶輸送機(jī)直接送至棧橋，由棧橋皮帶(4#、5#)送至鹽析結(jié)晶器。該裝置具有：流程簡(jiǎn)單，設(shè)備數(shù)量少，運(yùn)行周期長(zhǎng)，維護(hù)方便，能耗低，粉鹽粒度分布及占比更為優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)。

3 輥式粉碎設(shè)備配置及原理

搬遷改造后鹽粉碎主要裝置采用2臺(tái)對(duì)輥破碎機(jī)和2臺(tái)四輥精細(xì)粉碎機(jī)(各1開1備)作為一級(jí)粗破和二級(jí)粉碎裝置。對(duì)輥破碎機(jī)其型號(hào)為2PG-40PT處理能力為40 t/h；四輥精細(xì)破碎機(jī)型號(hào)為4PGS-40PT，單臺(tái)處理能力為40 t/h，輥筒由硬質(zhì)耐磨的錳鋼制成。對(duì)輥破碎機(jī)輥面采用堆焊輥面，四輥精細(xì)粉碎機(jī)輥面采用平輥面形式，以更利于對(duì)原料鹽的粉碎。

輥式破碎機(jī)是利用兩組單獨(dú)傳動(dòng)的碾輥，相對(duì)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高擠壓力和磨剪力來(lái)破碎物料。物料進(jìn)入兩碾輥形成的“V”形破碎腔以后，受到兩碾輥的相對(duì)旋轉(zhuǎn)壓力作用，在擠軋和嚙磨下，受到碾輥的擠軋和磨剪，物料開始破裂，破裂后的小顆粒沿著輥?zhàn)有D(zhuǎn)的切線方向，通過(guò)兩碾輥的間隙，由機(jī)器下方排出，將物料破碎成工藝需要的細(xì)度。四輥精細(xì)粉碎機(jī)是在同一破碎機(jī)上裝有四個(gè)輥筒，對(duì)物料進(jìn)行三次破碎，輥筒與滾筒之間的間隙逐漸變小，通過(guò)調(diào)節(jié)滾筒之間的間隙大小控制粉碎物料粒度，達(dá)到要求的指標(biāo)。其結(jié)構(gòu)主要有固定碾輥、活動(dòng)碾輥，保護(hù)彈簧與液壓系統(tǒng)等組成。輥式破碎特點(diǎn)：能耗低、破碎比大、生產(chǎn)效率高、不產(chǎn)生粉塵等。

4 生產(chǎn)實(shí)踐與應(yīng)用效果

4.1 運(yùn)行狀況分析

金昌氨堿源化工有限公司20萬(wàn)t/a聯(lián)堿裝置搬遷改造項(xiàng)目于2021年5月竣工投產(chǎn)，初次投運(yùn)后，對(duì)輥破碎機(jī)和四輥精細(xì)粉碎機(jī)輥筒間隙經(jīng)過(guò)多次調(diào)整，鹽粉碎系統(tǒng)運(yùn)行逐步平穩(wěn)，負(fù)荷逐步增加，粉鹽粒度達(dá)到設(shè)計(jì)要求指標(biāo)，具體情況如下表2。

表2 加鹽量與粉鹽粒度統(tǒng)計(jì)表

自2021年8月份，生產(chǎn)系統(tǒng)負(fù)荷加滿，加鹽量穩(wěn)定在28～32 t/h之間，經(jīng)過(guò)兩級(jí)輥式粉碎后的原料鹽中≤1 mm粒度的粉鹽占比穩(wěn)定在75%以上，比原裝置粉碎后的粉鹽粒度占比提高25%，滿足20萬(wàn)t/a聯(lián)堿裝置工藝需求，達(dá)到預(yù)期效果。

4.2 存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

1)對(duì)輥破碎機(jī)和四輥精細(xì)粉碎機(jī)帶式布料器在實(shí)際應(yīng)用中，仍存在物料分布不均勻現(xiàn)象，導(dǎo)致進(jìn)料偏多部位輥面磨損嚴(yán)重，輥筒與輥筒之間間隙不均勻，難以調(diào)正，導(dǎo)致粉鹽粒度偏大。

經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終確定在帶式布料器后端接近下料處安裝一塊鋸齒形布料板，物料在帶式布料器上隨著帶式布料器一起向前運(yùn)動(dòng)，通過(guò)鋸齒形布料板時(shí)進(jìn)行了二次布料，將進(jìn)入輥壓機(jī)料口的物料最大限度均勻分布，使物料均勻落入輥面，避免集中落料(如圖1)；其次，根據(jù)原鹽出料粒度及時(shí)調(diào)節(jié)輥面間距，四輥精細(xì)粉碎機(jī)上輥縫間隙保持2～3 mm,中間輥縫間隙0.9～1.0 mm，下輥縫間隙保持0.5～0.6 mm；第三，根據(jù)輥面磨損程度，利用專用磨床，對(duì)四輥精細(xì)粉碎機(jī)輥面進(jìn)行打磨，磨至輥面光滑、均勻，輥面高點(diǎn)和低點(diǎn)差距≤0.2mm。自運(yùn)行以來(lái)，分別于2021年10月和2022年3月對(duì)輥面各打磨一次，粉鹽粒度可長(zhǎng)期保持達(dá)標(biāo)。

圖1 帶式布料器上新安裝鋸齒形布料板示意圖

2)原鹽水分過(guò)大時(shí)(>4%)，通過(guò)四輥三碎破碎機(jī)碾壓過(guò)程出現(xiàn)片狀物料。采取的措施，一方面嚴(yán)格控制原料鹽水分小于2.5%，另一方面在四輥精細(xì)粉碎機(jī)下料斗處，安裝了一臺(tái)自制打散裝置，可將片狀物料打散成粒狀物料，效果較好。

5 搬遷改造前后運(yùn)行效果對(duì)比

5.1 粉鹽粒度

與搬遷改造前相比，粒度≤1.0 mm的粉鹽占比提高27%，粒度≤2.0 mm的粉鹽顆粒占比下降5%，粒度大于2.0 mm顆粒鹽近似為零，給生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行和工藝優(yōu)化奠定了良好的設(shè)備基礎(chǔ)。見(jiàn)下表3。

表3 搬遷改造前后粉鹽粒度分布及占比對(duì)比表

5.2 結(jié)晶系統(tǒng)運(yùn)行狀況

新裝置自2021年5月份投產(chǎn)，鹽析結(jié)晶器錐底排鹽一次，排出的鹽粒極少。鹽析結(jié)晶器清洗三次，鹽析結(jié)晶器運(yùn)行延長(zhǎng)到5個(gè)月以上，大幅減輕了人工清洗結(jié)晶器勞動(dòng)強(qiáng)度，鹽析結(jié)晶器運(yùn)行良好，逆料泵葉輪磨損輕微，10個(gè)月未作更換。

新裝置投運(yùn)后，各項(xiàng)指標(biāo)良好，母液Ⅱ的γ值保持在1.8左右，Na+濃度76 tt左右,母液循環(huán)當(dāng)量9.5 m3/t,母液輸送電耗下降。

5.3 氯化銨產(chǎn)品質(zhì)量

根據(jù)搬遷改造后的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和2016年全年的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相對(duì)比(表4)，同樣生產(chǎn)負(fù)荷下，干品氯化銨中鈉鹽含量下降了0.53%，氯化銨產(chǎn)品優(yōu)級(jí)品率由原來(lái)的2.3%提高至目前的99.3%，顯著提高了氯化銨產(chǎn)品質(zhì)量。

表4 氯化銨產(chǎn)品質(zhì)量控制狀況

5.4 搬遷改造前后耗電量對(duì)比

搬遷改造前后相比，原料鹽粉碎設(shè)備開機(jī)臺(tái)數(shù)由原裝置的12臺(tái)減少至10臺(tái)，總功率下降29 kW，降低了設(shè)備維護(hù)維修工作量。且節(jié)電效果良好，年節(jié)約電費(fèi)約11.7萬(wàn)元。

5.5 鹽粉碎運(yùn)行維修費(fèi)用

搬遷改造前，錘式破碎機(jī)錘頭因磨損4個(gè)月更換1副錘頭，一年需更換3副錘頭。擺輪研磨機(jī)運(yùn)行7天更換1副錘片，4臺(tái)機(jī)，一年需更換189副錘片，全年運(yùn)行費(fèi)用約15.7萬(wàn)元(錘式破碎機(jī)錘頭7 000元/副，擺輪研磨機(jī)錘片720元/副)。

搬遷改造后輥壓機(jī)輥筒預(yù)計(jì)運(yùn)行18個(gè)月修復(fù)一次，一個(gè)輥筒修復(fù)費(fèi)用約2萬(wàn)元，全年運(yùn)行費(fèi)用預(yù)計(jì)約8萬(wàn)元。搬遷改造后約節(jié)約運(yùn)行維修費(fèi)用7.7萬(wàn)元。

6 結(jié) 語(yǔ)

在我公司20萬(wàn)t/a聯(lián)堿裝置搬遷改造項(xiàng)目鹽粉碎工序中，原鹽粉碎采用兩級(jí)輥式粉碎，流程簡(jiǎn)潔，設(shè)備數(shù)量少且布置緊湊，粉鹽粒度達(dá)到工藝要求，節(jié)能效益顯著，員工勞動(dòng)強(qiáng)度下降。經(jīng)過(guò)近一年的運(yùn)行檢驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的效果，為企業(yè)節(jié)能增效做出貢獻(xiàn)，同時(shí)為相關(guān)行業(yè)原鹽粉碎設(shè)備選型提供了實(shí)踐依據(jù)。