淺析煅燒工序輕重灰堿球的處理設備

孟慶華，楊 樂，徐興祥，李 磊

(1.連云港堿業有限公司，江蘇連云港 222042； 2.江蘇海洋大學，江蘇連云港 222000； 3.連云港福源德邦科技發展有限公司，江蘇連云港 222000)

目前國內的大部分純堿生產企業，不論是氨堿法、聯堿法還是天然堿的加工工藝中，煅燒工序是不可避免的，它需要將濕重堿進行脫水處理，從而得到符合要求的輕重灰。國內基本都是采用蒸汽煅燒爐進行濕重堿的脫水，生產出合格的輕灰，然后再進行重灰的生產；在這個過程中，由于輕重灰的物理化學特征，其生產、輸送階段不可避免會產生一些堿塊、堿球等影響產品質量的物料；為了保證成品堿不合格，在煅燒工序一般會采用篩分設備對物料進行篩分；篩分后的堿球或者堿塊采用粉碎裝置進行處理，得到符合成品堿質量要求的輕重灰。由于篩分裝置和粉碎裝置不是純堿生產的主要設備，所以關注度遠沒有煅燒爐、碳化塔等核心設備高，但是如果處理不當，很容易導致成品堿的質量不合格，為銷售帶來嚴重的影響。本文結合生產中大顆粒堿球產生原因，對堿篩和粉碎機的改進以及堿球的回收利用方面進行分析論述，希望能為純堿生產過程類似問題的解決提供幫助。

1 輕重灰堿球產生的主要原因

純堿生產中大顆粒(也稱“堿球”)的出現是非常普遍的，從原材料的分析中，最為嚴重的就是鹽水中的Ca2+和 Mg2+的超標，這種情況在輕灰生產系統體現不是太明顯，但在使用沸騰流化床進行重灰生產的過程尤為明顯，一旦上游的Ca2+和 Mg2+超標，流化床里的分布板很快就會被堿球堵死；重灰爐生產的重灰經過堿篩后，會產生大量的堿球，粉碎機根本無法及時處理，這時一般都是將堿篩的外排口打開，進行堿球的排放。

此外如果出現運堿系統內結疤、堿篩篩網破損、分流外排管位置不當、振動篩振幅調節不當等方面，也容易產生堿球。這些問題在日常巡檢和操作很容易發現并處理。

2 輕重灰堿球處理的主要設備裝置

處理輕重灰生產過程中產生的大顆粒，目前國內采用的基本都是堿篩篩分，粉碎機粉碎的處理過程，本節重點對各種篩分和粉碎設備進行分析，特別對各種設備的性能、改進和優缺點進行描述。

2.1 粉碎機

2.1.1 鏈條式粉碎機

鏈條式粉碎機是最原始的粉碎設備，主要結構如圖1所示。

圖1 鏈條式粉碎機

這種粉碎設備結構簡單，通過上面示意圖可以看出，它主要是由兩根主軸和鏈條組成，常用的型號由W-39和W-50，每個主軸由一個電機通過三角帶驅動，其中W-39的處理能力為Q=7.5T/h，電機轉速n=1 700 r/min，電機功率為11 kW，轉子加上鏈條的工作直徑為420 mm。W-50型和它基本相似，就是工作能力稍微有所提高。

它的工作原理也很簡單，煅燒爐輸送過來的輕灰或重灰，通過堿篩篩分后，大的顆粒進入粉碎通道，從粉碎機的上端落入，當碰到高速旋轉的鏈條時，被鏈條擊碎，再從粉碎機的下端出口流出，通過刮板和斗提機，再次進入堿篩篩分，如此循環進行。

通過實際使用觀察，這種粉碎設備在生產平穩時能夠滿足輕重灰堿球的粉碎要求，但是效率較低，如果產能提高或產品質量出現問題后，粉碎的速度跟不上要求。總體說來，鏈條式粉碎機結構簡單，運行平穩，粉碎效果一般。

2.1.2 齒輪+鏈條式粉碎機

這種粉碎設備是在上文提到的鏈條式粉碎機的基礎上，根據鏈條式粉碎機的缺點，進行改進的，主要結構示意圖如圖2所示。

圖2 齒輪+鏈條式粉碎機

針對單純的鏈條式粉碎機的工作缺點，齒輪+鏈條式粉碎機是鏈條的上方增加了一對嚙合齒輪，當堿球落入后，首先經過齒輪的擠壓，將堿球或者堿塊碾碎，在通過下方的高速旋轉鏈條進行二次打擊，從而達到更加良好的粉碎效果。

通過實際使用可以觀察到這種粉碎裝置確實比單純的鏈條式粉碎機的效果提高很多，主要是因為鏈條式粉碎機的鏈條雖然高速旋轉，但是還是有很多的空余區域，鏈條只能將其接觸的堿球擊碎，沒有接觸的堿球很容易逃逸。另外，如果存在堿塊時，鏈條的粉碎效果也不行。這種齒輪+鏈條的粉碎裝置，大大增加了機械對堿球及堿塊的擠壓粉碎作用，基本都能將輸送過來的堿球和堿塊進行擠壓，再通過鏈條的二次粉碎，效果還是非常明顯的。

這種設備在使用過程中遇到過一個無法避免的問題，就是對無法碾壓的雜物，特別是遇到螺栓、煅燒爐加熱管的翅片等鐵器時，很容易導致齒輪卡停，嚴重時會導致軸承座崩裂等后果；這種現象在重灰爐運行時間較為長遠的企業中會經常發生的，主要是爐內加熱管翅片腐蝕脫落或者刮板等設備的連接螺栓脫落，進入粉碎機的齒輪處，就容易出現上述問題。另外還有一個方面，齒輪的縫隙中還是能夠有一部分堿球，沒有經過碾壓而逃逸的。

2.1.3 擠壓輥輪+鏈條式粉碎機

針對齒輪+鏈條式粉碎機在工作中存在的問題，研制出擠壓輥輪+鏈條式粉碎機，如圖3所示。

圖3 擠壓輥輪+鏈條式粉碎機

這種粉碎機的粉碎原理和上面齒輪+鏈條式粉碎機的原理基本相同，改進的部位是將齒輪更換成相對轉動的輥輪，輥輪的表面用硬橡膠覆蓋；這種結構的粉碎機最大特點就是有一個輥輪可以自由左右移動，安裝初期，將兩個輥輪之間的間隙調整2 mm處(或者根據生產需要的間隙)，其中可移動的輥輪的軸承座是裝在一個滑板上的，兩側用高強度彈簧頂住。當物料進入輥輪后，堿球或者堿塊在輥輪的擠壓下進行粉碎，然后再經過下方的鏈條進行二次粉碎。當物料中有雜物螺栓或者加熱管翅片等金屬物質時，輥輪碾壓困難，輥輪受力后，可移動的輥輪會后移，輥輪之間的間隙變大，鐵器會落入下方，在粉碎機的下方通道，一般會安裝除鐵器，將鐵器吸住。可移動的輥輪在避開鐵器后，在彈簧的作用下，恢復到原來的位置，這樣可以有效的避免粉碎設備的損壞。

通過多年實際應用，這種結構非常適合在重灰粉碎系統中運用，粉碎效果非常明顯，且對設備自身的保護性大大提高。

2.2 堿篩

輕重灰的篩分目前國內基本都是使用的圓筒轉篩和振動篩，八角形的轉篩也是圓筒轉篩的一種，堿篩的結構比較簡單，可以滿足輕重灰和低鹽重灰的篩分要求。振動篩除了能夠篩分雜物和堿球，還可以滿足不同粒度重灰成品的篩分功能，在多品種堿的生產普遍運用，堿篩的技術非常成熟。

2.2.1 圓筒轉篩

圓筒轉篩主要由篩網、轉筒、外殼及傳動裝置組成，一般尺寸為φ2400/2000×4000×6，篩網通過螺栓和壓板固定在轉筒的骨架上。轉筒的設計和煅燒爐類似，與水平線有一定的傾斜度，方便物料的流淌。轉筒的中心軸與減速機和電機相連，正常情況下的轉速n=16.55 r/min。圓筒轉篩有上下殼體，上殼體的側邊有長條狀的人孔，方便日常維護和更換篩網使用；同時還有進出料口，堿球出口和排氣口等。堿篩的篩網采用的是不銹鋼鋼絲網，兩層，網眼大的放外側，網眼小的放內側，能夠承受160 ℃的溫度的物料，總體特點是效率高，耐高溫。在上面可知重灰的粒度一般在0.180～1.18 mm，所以對于篩網網眼的網距有著直接的要求，網眼大的篩網主要是起到支撐細篩網的，細篩網網眼的網距決定了篩分效果，具體的尺寸各純堿生產企業不太一樣，主要是根據銷售成品的要求而定。

細篩網的完好率非常重要，如果篩網的網線太細，堿塊或者物料中的金屬器物很容易將其打碎，形成孔洞，這樣就會直接造成成品堿中堿球的增加，對成品銷售的產品質量有著嚴重的影響，所以細篩網的完好性必須高度關注。

2.2.2 八角轉篩

在對圓筒轉篩描述中，最為重要的就是細篩網的完好性，一旦出現孔洞，影響是非常大的。一張轉篩的篩網尺寸為2400/2000 mm×4000 mm×6 mm，兩層，不銹鋼材質，小的孔洞可以臨時修補，如果修補孔洞過多或者孔洞太大，需要將整張篩網更換掉，篩網用螺栓固定在轉筒的骨架上。

篩網的更換工作量非常大，一般要8～12 h，輕重灰生產會受到嚴重的影響。為了方便快速更換破損的篩網，八角轉篩就孕育而生。

通過圖4可以看出，圓筒轉篩是一張整網，八角轉篩是根據八個面，然后再分成一排的8格(也可根據實際使用要求調整網格數量)，全部轉篩的篩網分成64個單元格，每個單元格為一個獨立篩網，也是用螺栓和壓板固定在轉筒的骨架上，一旦有一個獨立篩網出現孔洞，可以直接將該獨立篩網更換掉，正常情況下，半個小時即可完成更換工作，比起整張篩網更換，不僅節約時間，而且也減低了檢維修成本。

圖4 圓筒轉篩與八角轉篩對比示意圖

八角轉篩在生產運行中，相對于圓筒轉篩還有一個好處就是增加了物料運動落差，提高物料的活性。圓筒轉篩整體為圓形，當堿篩轉動時，物料在內部移動比較平緩。改成八角轉篩后，物料從一個面隨著堿篩的轉動，移動到另一個面，面與面之間有夾角，形成了一定的落差，物料在落差的作用下，向下自由落體時的速度加大，非常有利于物料的篩分，這個在重灰篩分的過程中特別明顯。

2.2.3 振動篩

振動篩在各企業均大量的使用，對于堿球的篩分效果明顯，設備非常成熟，穩定性好，基本實現了國產化。同時它還能根據銷售成品堿的要求，進行多層品種堿的篩分，得到不同粒度的成品堿。這種篩分裝置在以往的論述總結較多，本文不再累述。

3 結 語

隨著國內新一輪的純堿項目的建設，未來國內純堿市場競爭將會更加激烈，隨著下游客戶對輕重灰產品質量要求的不斷提高，今后的輕重灰篩分和粉碎設備必然有更高層次的的發展趨勢，篩分粉碎一體化、智能化、粉碎效果的提高有可能是下一階段的發展方向。