淺談純堿生產(chǎn)設(shè)備的噴射物理清洗

孟慶華

（南化集團連云港堿廠，江蘇連云港 222042）

經(jīng)驗交流

淺談純堿生產(chǎn)設(shè)備的噴射物理清洗

孟慶華

（南化集團連云港堿廠，江蘇連云港 222042）

針對純堿企業(yè)中的各種設(shè)備、管線污垢產(chǎn)生的原因進行分析，介紹了噴射物理清洗的方法，主要講述了我廠爐氣冷凝器、重堿離心機、石灰電除塵塔的清洗過程，并收集了我廠清洗工作中的一些實際經(jīng)驗和資料，以供參考。

清洗；物理；噴射；高壓

純堿生產(chǎn)中各種設(shè)備、管線在與大氣、環(huán)境、生產(chǎn)原料、介質(zhì)、產(chǎn)品以及機械油等接觸的過程中，由于發(fā)生物理的、化學(xué)的或生物學(xué)的作用，設(shè)備、管線表面殘留積聚和產(chǎn)生各種污垢，對生產(chǎn)的運行和產(chǎn)品的質(zhì)量造成了各種影響和危害。這些污垢必須采取各種有效的技術(shù)措施加以清除，否則容易造成設(shè)備材料受損，生產(chǎn)不能正常進行，產(chǎn)品質(zhì)量無法得到保證。同樣有效地清洗可以保證原料和能源消耗的減少。在通常清洗方法中，有物理的、化學(xué)的或生物學(xué)的。我廠煅燒爐爐氣冷凝器、石灰窯氣電除塵、重堿離心機等系統(tǒng)均存在結(jié)垢、清洗問題。隨著清洗技術(shù)的發(fā)展，先進的設(shè)備及物理清洗方法逐步代替了傳統(tǒng)的人工清洗和化學(xué)清洗。本文主要收集了我廠清洗工作中的一些實際經(jīng)驗和資料，以供參考。

1 爐氣冷凝器的清洗

1.1 爐氣冷凝器的作用和結(jié)構(gòu)

爐氣冷凝器是與碳化塔冷卻箱類似的水箱組合的設(shè)備，爐氣與冷卻水間接換熱，降低溫度，爐氣中的水分大部分冷凝并溶入NH3和CO2而形成冷凝液。

1.2 爐氣冷凝器結(jié)垢的原因

爐氣成分中CO2含量最多，并含有微量的NH3、水蒸汽、粉塵，同時在重堿工序中為考慮了純堿成品的白度，常加入Na2S，在碳化、煅燒爐加熱過程中，經(jīng)過了化學(xué)和物理反應(yīng)，也產(chǎn)生了單質(zhì)硫，連同爐氣中的粉塵，加劇了爐氣冷凝器中垢的形成。在設(shè)備檢查過程中，螺旋板爐氣冷凝器的結(jié)垢含有大量的固態(tài)單質(zhì)硫，螺旋板的螺旋道中結(jié)硫現(xiàn)象嚴重，煅燒爐系統(tǒng)生產(chǎn)能力受到了很大制約，現(xiàn)場環(huán)境由于爐氣系統(tǒng)正壓而導(dǎo)致堿塵較多，平均1～2個月需要清理一次。0＃波紋管爐氣冷凝器于1998年安裝運行，運行初期幾年內(nèi)效果良好，2006年出現(xiàn)爐氣輸送不暢，流量降低的現(xiàn)象，生產(chǎn)能力僅為正常生產(chǎn)能力的50%。在系統(tǒng)排查過程中，發(fā)現(xiàn)波紋管內(nèi)孔堵塞80%，經(jīng)后來清理時發(fā)現(xiàn)結(jié)垢的成分為：最上層為單質(zhì)硫及雜質(zhì)，下層為NH3HCO3結(jié)晶，結(jié)晶的硬度較大，結(jié)晶深度大約在1 m左右。

1.3 爐氣冷凝器的清洗

0＃波紋管爐氣冷凝器內(nèi)部結(jié)晶由于硬度較大，結(jié)晶深度1 m左右，螺旋管堵塞數(shù)量密集，而且冷凝器內(nèi)部空間狹小，常規(guī)低壓清洗工具或器具無法完成清洗工作。后采用專業(yè)清洗公司高壓清洗設(shè)備完成了清洗工作。高壓清洗的原理為：高壓清洗主要設(shè)備為高壓泵及軟管、噴嘴，清洗液為常規(guī)循環(huán)水，高壓水泵自帶過濾、加熱功能，設(shè)備為德國進口。循環(huán)水經(jīng)過過濾后，經(jīng)高壓泵打出高壓水流，經(jīng)耐高壓軟管到達噴嘴，由于噴嘴出口直徑的變小，噴嘴把高壓低流速的水轉(zhuǎn)換為低壓高流速的射流，正向或切向沖擊在污垢上。據(jù)資料介紹，高壓水射流對污垢的沖洗過程十分復(fù)雜，它涉及到水在污垢內(nèi)滲透、裂紋的擴散、壓縮與剪切破碎、成坑和水楔作用造成的大規(guī)模裂紋擴張，這一系列現(xiàn)象持續(xù)時間僅為幾分之一微秒。

2 重堿離心機的清洗

2.1 結(jié)晶的形成

離心機主要是將重堿工序輸送來的濕重堿進行脫水處理，可以有效降低的水分，減少煅燒爐的蒸汽消耗，同時降低鹽分，提高純堿的質(zhì)量和產(chǎn)量。在離心機工作過程中，在離心力的作用下，篩分出來的濾液中含有殘存的顆粒。這些殘存的顆粒在機殼內(nèi)壁、內(nèi)籃筐與外籃筐之間夾縫以及外籃筐后側(cè)堆積，如不及時清理，會造成設(shè)備的堆積結(jié)晶過多，內(nèi)籃筐與外籃筐夾層中的結(jié)晶會導(dǎo)致內(nèi)籃筐前后移動時阻力變大，嚴重時會引起內(nèi)籃筐受力開裂。重堿微粒的結(jié)晶時間過長會使結(jié)晶變得異常堅硬，如不及時清洗會使設(shè)備在運行過程中受到很大磨損，同時引起大的振動，對設(shè)備的使用壽命造成很嚴重的影響。

2.2 清洗方法與過程

一些設(shè)備在處理物料的過程中，使用設(shè)備自帶的清洗裝置進行清洗，2004年我廠引進的德國krauss－Maffer公司的SZ1000／2－12－4K10推料式離心機就有這種裝置。

在此型號的離心機中，有3套清洗裝置：一處是內(nèi)籃筐內(nèi)側(cè)的3根清洗管，另一處是外籃筐與殼體之間的側(cè)洗管，一處是外籃筐后側(cè)的背洗管。見圖1。

圖1 離心機清洗結(jié)構(gòu)圖

2.3 背洗接頭的處理

為了防止濾液中的殘存顆粒在機殼內(nèi)壁再結(jié)晶而堆積，在機器的后壁、側(cè)壁和迷宮密封等處安裝了一些噴淋頭和清洗管。在離心機每次停車或在連續(xù)生產(chǎn)中每8 h必須將機器徹底地清洗一次，特別是那些容易積料的地方，有時甚至要將推料盤和內(nèi)籃筐拆下清洗，否則，物料堆積易造成機器的震動。在離心機的背部裝有背洗裝置，背洗的噴頭鑲嵌在離心機的后板上，頭部的口徑僅有1 mm，在我國目前的化工企業(yè)中清洗水很難達到國外的標準，所以在使用中，經(jīng)常由于雜質(zhì)而將噴頭堵塞，造成了洗車難以進行。由于噴頭裝在背板里面，清理疏通噴頭需將離心機整體拆開才能拿出，費時費力。針對此情況，我們對這部分進行了改動，在背板上開一個M30的通孔，通孔處安裝一個活接頭（見圖2），將噴頭安裝在活接頭內(nèi)，這樣疏通噴頭，只需要將活接頭拆下，避免了拆卸整機，保障了離心機的清洗。

圖2 背洗噴頭載體

3 石灰工序電除塵塔的清洗

3.1 電除塵塔的作用和結(jié)垢原因

石灰工序產(chǎn)生的窯氣經(jīng)洗滌塔除塵降溫后，進入電除塵塔底部，經(jīng)氣體分布柵入沉降管內(nèi)，在高壓電場作用下，窯氣中的塵粒荷電被吸附在管壁內(nèi)，從而氣體得到了凈化。被吸附的塵粒定期用循環(huán)水沖洗。污水經(jīng)水封槽排入地溝，清潔的窯氣由電除塵塔頂部的出氣管送至壓縮車間。電除塵塔內(nèi)12 mm厚度鋼板卷成圓筒型殼體，內(nèi)部按照正方形排列，固定在殼體的頂部噴水裝置設(shè)有幾個噴頭，可定期沖洗附著在管壁和芯線上的灰塵，塔底部有污水排放管。

日常工作中，吸附的塵粒用循環(huán)水沖洗，平均4 h沖洗一次，日常的沖洗工作雖然能沖洗大部分塵粒，仍有部分塵粒的存在，時間長就形成了結(jié)垢和積灰沙的厚層，造成除塵效果變差。窯氣中如果含有的灰塵量較高，對下道工序壓縮機的損害較大，同時極大地影響了后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量。為保持電除塵塔良好的除塵效果，電除塵塔在使用3個月后，一般進行一次專業(yè)高壓清洗工作。

3.2 電除塵塔結(jié)垢的清洗

當常規(guī)的壓力和水流無法完成結(jié)垢的清洗時，只有采用高壓專業(yè)清洗隊伍完成。高壓清洗原理前面已經(jīng)講述，與前部分換熱器的清洗方法不同之處在它到噴頭上，清洗電除塵塔到噴頭成環(huán)狀，在工作時，水流狀如同清洗試管到試管刷，周圈清洗，這樣噴嘴把高壓低流速的水轉(zhuǎn)換為低壓高流速的射流，正向或切向沖擊在污垢上，周圈同時進行。這種清洗方式效率高，清洗徹底。

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的常壓沖洗會逐步改變，效率更高的清理設(shè)備將會大量地使用于各類管道及各類容器的清理過程中。

［1］ 潘鴻恩，孫钖吾.純堿生產(chǎn)設(shè)備檢修與防腐［M］.遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991

［2］ 徐灝.機械設(shè)計手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2001

TQ 114.15

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1005－8370（2012）03－19－03

2012－03－21

孟慶華（1976—），大學(xué)，工程師，連云港堿廠煅燒車間設(shè)備主任。