淺談降低重質(zhì)純堿涼堿床出堿溫度的措施

項自根

（青海堿業(yè)有限公司，青海 德令哈 817000）

青海堿業(yè)有限公司原設(shè)計重質(zhì)純堿生產(chǎn)能力為90萬t／a，隨著填平補齊項目的完善，2012年重質(zhì)純堿產(chǎn)量達到101.7萬。市場對重質(zhì)純堿的需求量不斷增加，輕質(zhì)純堿需求量降低，公司根據(jù)銷售需求，有時停止生產(chǎn)輕質(zhì)純堿，全部生產(chǎn)重質(zhì)純堿，致使重質(zhì)純堿裝置超負荷。

我公司重質(zhì)純堿生產(chǎn)采用固相水合法，將由輕灰工段煅燒爐烘干分解后的輕質(zhì)純堿通過刮板運輸機拉至水合料倉，由變頻螺旋輸送至水合機內(nèi)加水混合，水堿比控制在1／0.317～0.415，形成一水堿結(jié)晶體；一水堿經(jīng)水合機溜管，通過螺旋輸送機進至重灰煅燒爐內(nèi)進行烘干，煅燒爐出來后的重質(zhì)純堿溫度達到160℃；經(jīng)高溫刮板輸送機、斗提機、分配刮板進入涼堿流化床（重質(zhì)堿冷卻機）進行冷卻；冷卻溫度至85℃以后，進入振動篩篩分，經(jīng)成品刮板運輸至包裝車間進行包裝。

重質(zhì)純堿的涼堿設(shè)備采用的是GLWN5.0型號的流化床冷卻設(shè)備，由金屬機殼、蛇形換熱管、擋料板、出料板、進堿口、出氣口、風室、分布板等組成，簡單結(jié)構(gòu)及工藝流程如圖1，設(shè)備特性、操作條件如表1。

圖1 流化床結(jié)構(gòu)及工藝流程示意圖

表1 流化床設(shè)備特性及操作條件

重質(zhì)純堿冷卻流化床的生產(chǎn)原理：高溫重質(zhì)純堿由進料口送入涼堿床內(nèi)，0～25kPa的過濾空氣由流化床風室進入，促使重質(zhì)純堿在床內(nèi)處于流化狀態(tài)，與換熱管內(nèi)25℃、0.3～0.5MPa循環(huán)水間接換熱，循環(huán)水水溫上升，而涼堿床溫度降低至指標范圍。流化床內(nèi)料位控制在擋料板的2／3處，通過進堿量、氣量大小控制出堿溫度。

重灰工序6臺涼堿床按照重質(zhì)純堿90萬t／a配套設(shè)計，如今重質(zhì)純堿產(chǎn)量提升了，但涼堿裝備沒有增加，時常出現(xiàn)出堿溫度高，最高溫度達到140℃左右，導致重質(zhì)純堿停止包裝，即便在冬季也會超溫。因此，涼堿床涼堿能力成為制約產(chǎn)量和質(zhì)量的瓶頸。我們通過控制涼堿床料位、定期清理結(jié)疤、酸洗換熱管等方法，降低出堿溫度。

1 控制床層料位

控制涼堿床料位是降低高溫重質(zhì)純堿（≥160℃）溫度的基本條件之一，也是設(shè)備穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)。鼓入空氣壓力控制在0～25kPa范圍內(nèi)，一般在9kPa左右，使料位保持在擋堿板2／3處，此高度與冷卻蛇形管高度相一致，即保證了兩種流體間接接觸，又提高了物料的停留時間，增強了流體的換熱效率。

2 定期清理涼堿除塵塔

涼堿除塵塔是尾氣除塵和堿液回收設(shè)備，也是除塵熱氣排氣口。由于循環(huán)槽補給的軟化水中鈣質(zhì)及雜質(zhì)較多，隨著運行周期的增加，造成除塵塔填料區(qū)堵塞，風室氣壓無法加壓，熱氣置換效率較差，最終導致涼堿床溫下降緩慢。

每月定期清理涼堿除塵塔填料，除去填料內(nèi)的水垢及泥沙，保證除塵氣路暢通。清理前出堿溫度平均112℃，清理后，降至目前的80.1℃。

3 定期酸洗涼堿床內(nèi)換熱管

涼堿床內(nèi)的蛇形換熱管是傳熱的主要介質(zhì)，保障涼堿床循環(huán)水流量，提高換熱管的傳熱效率，是解決出料溫度的主要途徑。

涼堿床冷卻換熱管是由45＃、304L不銹鋼加工而成，由于循環(huán)水水質(zhì)硬度較大，Ca2＋、Mg2＋含量較高，導致管內(nèi)壁結(jié)垢，隨著運行周期延長，管壁內(nèi)結(jié)垢加厚，蛇形換熱管換熱效率急劇下降。每月定期以0.5mol／L的鹽酸，通過0.4MPa的酸洗泵打壓至蛇形管內(nèi)，酸洗液在管內(nèi)循環(huán)大致2h左右，換熱管內(nèi)壁垢層溶解。

4 定期清理涼堿床內(nèi)堿疤

清理涼堿床內(nèi)堿疤對穩(wěn)定操作，降低出料溫度有非常重要的意義，由于設(shè)備自身、指標及操作不穩(wěn)定等因素，在實際操作中，時常出現(xiàn)重灰大顆粒及堿疤。

4.1 爐氣管線局部堵塞產(chǎn)生竄汽導致的堿疤

重質(zhì)純堿采用臥式回轉(zhuǎn)（自身返堿）煅燒爐，由于自身返堿爐出堿口、返堿口轉(zhuǎn)動至上位時，爐內(nèi)爐氣從出堿口、返堿口竄出，而且爐頭浮環(huán)由于磨損出現(xiàn)間隙或意外局部斷裂（也可導致爐內(nèi)一水堿物料流入刮板內(nèi)，產(chǎn)生氣體），或者爐氣管線局部堵塞出氣不暢從爐頭浮環(huán)竄汽，氣體進入刮板后由于溫差凝結(jié)冷凝，與刮板內(nèi)的重質(zhì)純堿發(fā)生二次反應(yīng)（產(chǎn)物Na2CO3·NaHCO3·2H2O、NaHCO3、Na2CO3·nH2O等，此類物質(zhì)失去游離水后變成硬質(zhì)堿疤），最終導致刮板內(nèi)結(jié)疤。在設(shè)備運行過程中，脫落的結(jié)疤會重置于床底，從而涼堿床失去了流化狀態(tài)，導致床溫持續(xù)偏高。

每周循環(huán)清理一臺涼堿床，定期清理床內(nèi)堿疤，即加大了鼓入空氣量（最適宜的風量控制在8kPa～12kPa），又保證了高溫重質(zhì)純堿與換熱管的良好接觸，促使涼堿床處于流化態(tài)，從而有效的降低了出料溫度。

4.2 氨鹽水中鎂含量過低導致的堿疤

在高原地區(qū)，生產(chǎn)重質(zhì)純堿的過程中，嚴格控制氨鹽水中鎂的最低含量（Mg2＋含量控制在20～40 tt內(nèi)），鎂含量過低不產(chǎn)生一水堿結(jié)晶，鎂含量過高則出現(xiàn)大顆粒。在實際操作中，由于氨鹽水鎂含量的低度超標，導致出現(xiàn)大顆粒，顆粒循環(huán)進入涼堿床內(nèi)，出現(xiàn)堿疤。而在設(shè)備的倒停過程中，水合機頻繁開、停也容易生成堿疤，堿疤最終流進涼堿床，重置于床底，致使涼堿床產(chǎn)生死床，失去換熱效率，造成涼堿堿溫嚴重超標。

4.3 刮板箱內(nèi)水蒸汽冷凝導致的結(jié)疤

由于在煅燒爐內(nèi)烘干出堿溫度達到155℃，經(jīng)出堿星型到高溫刮板輸送機，重質(zhì)純堿由高溫區(qū)到常溫區(qū)，溫度降低，水蒸汽冷凝，造成刮板箱體內(nèi)結(jié)疤，這是重質(zhì)純堿涼堿床內(nèi)結(jié)疤形成的主要原因。對刮板箱體進行保溫，提高保溫效果，減少和降低結(jié)疤形成因素。

通過上述措施的落實，促使重質(zhì)純堿涼堿床出堿溫度顯著降低，由原來最高的140℃，平均112℃，降至目前的80.1℃，平均下降30℃左右，有效地解決了涼堿床溫度高難題，而且產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，重質(zhì)純堿包裝沒有出現(xiàn)因溫度高損壞編織袋而停止包裝的現(xiàn)象。

［1］ 中國純堿工業(yè)協(xié)會.純堿工學［M］.北京：化學工業(yè)出版社，1990