我廠煅燒工序提產(chǎn)降耗技術改進

王井來

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

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經(jīng) 驗 交 流

我廠煅燒工序提產(chǎn)降耗技術改進

王井來

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

闡述了在原煅燒工藝基礎上增設離心機系統(tǒng)的工藝布置方法及增產(chǎn)、降耗的理論依據(jù)；總結了臥式回轉(zhuǎn)蒸汽煅燒爐系統(tǒng)的技術改進措施，最終實現(xiàn)原裝置生產(chǎn)能力大幅度提高和輕灰成本的大幅度降低，具有較強的借鑒意義。

離心機；蒸汽煅燒爐；輕灰煅燒；旋轉(zhuǎn)接頭；改進

1 增設離心機工藝

重堿中游離水量的減少不但直接節(jié)省蒸汽煅燒爐中壓蒸汽消耗，而且重堿水分的降低可以提高煅燒爐生產(chǎn)能力。唐山三友化工股份有限公司建廠時采用轉(zhuǎn)鼓真空過濾機工藝，能得到含水約18%左右的重堿，在重堿過濾后增設離心機實現(xiàn)重堿進一步脫水，成為降低重堿水分的有效手段。

1.1 提產(chǎn)降耗分析

重堿經(jīng)一次脫水后成粗粒子結晶，晶粒間游離水在離心力的作用下易被脫出。臥式活塞推料離心機是一種廣泛使用的自動操作、連續(xù)運轉(zhuǎn)、脈動卸料的過濾式離心機。在運行時機器連續(xù)操作，借轉(zhuǎn)鼓內(nèi)推盤的往復脈動，將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)濾后的固體物料沿軸向不斷地向前推送，具有生產(chǎn)能力大、連續(xù)工作、排渣含濕率低的特點。實踐證明，該類離心機能使重堿脫出水分達5%以上。

以重堿當量1 953.2 kg/t、重堿中游離水汽化熱2 295.2 kJ/t、蒸汽冷凝潛熱1 789.2 kJ/t、公司標汽價格110元/t計算，每生產(chǎn)1 t純堿節(jié)約中壓蒸汽效益為：

110×1 953.2×5%×2 295.2÷1 789.2=13.78元。

以單機裝機功率140 kW，生產(chǎn)能力40 t/h計，噸堿耗電6.5 kWh，自發(fā)電價按0.46元/ kW·h計，噸堿耗電只有2.99元。噸堿經(jīng)濟效益高達10.79元。

實踐證明，重堿脫水后標志煅燒爐生產(chǎn)能力的進爐蒸汽量仍保持不變，即生產(chǎn)能力相應提高70 t/d以上。

1.2 離心機設備選型

唐山三友化工股份有限公司1997年率先引進4臺進口篩得力公司生產(chǎn)的型號為SHS 1002/1090 ZK離心機，隨著純堿產(chǎn)量逐年遞增，至2005年增至8臺；2010年增加2臺上?；瘷C廠生產(chǎn)的型號為HRZ1000-NA離心機；隨后分別于2011年和2013年增加7臺進口瑪菲公司生產(chǎn)的型號為SZ 1000/2-12/4 K10離心機。國產(chǎn)離心機使用近3年，因故障率高、生產(chǎn)能力小被首先淘汰。篩得力離心機最大生產(chǎn)能力為37.5 t/h，液壓系統(tǒng)采用電磁換向，正常運行油壓高達7.0 MPa左右，易產(chǎn)生漏油及油泵故障；瑪菲離心機最大生產(chǎn)能力為40 t/h，液壓系統(tǒng)采用機械換向，正常運行油壓只有2.5 MPa左右，油路及油泵故障率低。所以以生產(chǎn)能力大、液壓系統(tǒng)故障率低、運行穩(wěn)定性強的瑪菲離心機為首選。

1.3 新增離心機的布置工藝

唐山三友化工股份有限公司隨著純堿產(chǎn)能大幅度提升，多次實現(xiàn)在有限的空間布置增設離心機，目前已達到15臺套，實現(xiàn)了入爐前重堿的全部二次脫水。

增設離心機布置工藝要點是在原重堿運輸皮帶的高差基礎上，在180°或90°方向上利用進、回程運輸皮帶為新增離心機創(chuàng)造出垂直空間。圖1、圖2為我公司兩次增設離心機流程圖。

圖1 90°方向布置流程圖

圖2 180°方向布置流程圖

2 臥式回轉(zhuǎn)蒸汽煅燒爐的技術改進

隨著公司不斷的技術改進純堿產(chǎn)量逐年提高，重堿煅燒工序成為公司生產(chǎn)的“瓶頸”。在現(xiàn)場占地緊張情況下，通過設備改進提高輕灰煅燒能力成為唯一途徑。

2.1 煅燒爐汽軸、旋轉(zhuǎn)接頭改進

提高φ3600×30000臥式回轉(zhuǎn)蒸汽煅燒爐能力的途徑：一是提高換熱面積。通過加熱管翅片高度及螺距的增加而實現(xiàn)，我公司在新增7#煅燒爐系統(tǒng)時進行了成功改進，增加加熱面積500 m2，實現(xiàn)煅燒爐產(chǎn)能的提升。二是提高煅燒爐換熱效果。蒸汽冷凝水經(jīng)汽軸、旋轉(zhuǎn)接頭外套筒自流入凝水聯(lián)箱過程中，快速進入貯水槽會使煅燒爐汽室底部及加熱管液膜變薄，從而消除冷凝水積存造成的換熱效果下降。因此提高冷凝水排出流通截面積無疑可提高換熱效果。

汽軸改進：進汽中心套筒內(nèi)徑保持不變，外套筒通徑加大。回水外套筒內(nèi)徑擴大，流通截面積顯著增加。為了增加汽軸整體強度及剛度，小端密封面一側(cè)結構型式由原錐管式改為雙套式，并增加出料三葉螺旋壁厚。

旋轉(zhuǎn)接頭改進：進汽管去掉兩支DN150管，實現(xiàn)與DN200進爐蒸汽管等徑連接(實際進汽通徑并未增加)；出水管由兩支DN150改進為DN250一支與出水管等徑連接，出水管流通截面積明顯增加，同時出水管開口位置處于更利于凝水快速排出的底部位置；旋轉(zhuǎn)接頭進汽中心套筒內(nèi)徑保持不變，回水外套筒擴徑至與汽軸一致；汽軸、旋轉(zhuǎn)接頭大止口法蘭配套改進。見圖3。

圖3 旋轉(zhuǎn)接頭改進前后示意圖

2.2 煅燒爐主傳動機構改進

原設計傳動機構為模數(shù)30、齒數(shù)19的小齒輪帶動齒數(shù)150固定在煅燒爐爐體外表面的大齒圈。因傳動小齒輪直接在減速機輸出軸一端懸臂安裝，作用力直接作用在減速機輸出端外側(cè)軸承上，軸承受到交變沖擊力，減速機壽命縮短。同時由于減速機小齒輪長期受交變應力作用，使得輸出軸產(chǎn)生彈性變形，減速機輸出軸小齒輪處的基礎發(fā)生松動，減速機產(chǎn)生振動，從而造成被迫停爐檢修。

改進措施：利用有限空間將鋼制基礎延長，在大齒圈另一側(cè)再增加一個軸承，將小齒輪與減速機分離，使小齒輪受的力由兩側(cè)軸承承擔，傳動變的平穩(wěn)，避免交變應力沖擊對減速機產(chǎn)生的影響。小齒輪與減速機采用彈性膠塊聯(lián)軸器，吸收基礎的振動。

2.3 煅燒爐馱輪改進

23156型馱輪軸承改型升級，兩側(cè)增加推力軸承。受到現(xiàn)場空間位置及鋼基礎條件限制，必須對馱輪底板、軸承座、馱輪直徑等進行改進。

考慮改造后的馱輪備件因素，實現(xiàn)與原馱輪備件通用。改造過程中原馱輪底板相應改變，所有原栽絲孔位均保留不動。

現(xiàn)場條件要求軸承座中心高不大于300 mm，原軸承座鋼基礎進行現(xiàn)場擴展拼焊改進，斜墊板重新制作現(xiàn)場焊接，制定嚴格的防變形措施來滿足軸承座增寬要求。改型后軸承座占用空間受限，軸承座側(cè)面及底端需減薄10 mm，需將軸承座材質(zhì)由鑄鐵升級為鑄鋼，使其屈服強度、抗拉強度提高，最終實現(xiàn)馱輪荷載增加。

3 其它技術改進

3.1 重堿氣封轉(zhuǎn)動閥改進

重堿氣封轉(zhuǎn)動閥轉(zhuǎn)子因直接接觸水蒸汽及堿塵而沾結堿疤，造成重堿堵塞而被迫停車清理。通過將氣封轉(zhuǎn)子襯不銹鋼鏡面板改進，效果非常明顯；將重堿氣封轉(zhuǎn)動閥改為鏈輪傳動方式，找正精度降低便于設備快速更換。

3.2 新增一套成品運堿刮板機

五臺輕灰煅燒爐(四臺φ3600、一臺φ3000)日提產(chǎn)500 t左右，原兩條成品刮板機輸送機能力不足。因受現(xiàn)場條件限制，新增刮板機布置于原兩條成品刮板機與返堿刮板機機頭垂直方向上，取自兩臺輕灰爐返堿刮板機出來的輕灰，電動插板閥調(diào)節(jié)后進入新增1#刮板機，再經(jīng)新增2#刮板機偏轉(zhuǎn)輸送方向后進入新增堿篩，再送入原涼堿爐進料分配刮板機，堿篩篩上堿球送入原破碎機。

3.3 出氣箱、分離器擴徑改進

出氣方箱變徑上移3 800 mm，旋風分離器進氣口寬度擴大100 mm，分離器上筒體擴徑100 mm，錐體加長。實現(xiàn)出氣箱清理周期由每月一次延長至每年一次；爐氣量在增加情況下仍保持19 m/s左右的進口氣速，保持適宜的阻力降和除塵效率。

3.4 母液洗滌塔由填料塔改為變孔徑穿流篩板塔

塔體直徑及高度、管道接口與原有填料塔相同，主體材料采用鑄鐵材質(zhì)，3#～5#塔圈內(nèi)壁表面鑄造過程加入耐腐合金，增強進氣區(qū)域防腐性能。

進氣塔圈設置氣體分布罩，利于底圈塔板下爐氣均勻分布，防止產(chǎn)生偏流；進液塔圈設置降液管布液器，兩側(cè)進液使母液均勻分布淋灑。提高母液塔傳質(zhì)傳熱效果。

塔內(nèi)設置5層玻璃鋼材質(zhì)篩板。以具體爐氣量確定篩板孔徑，各層篩板孔徑不同，保持每層塔板阻力35 Pa左右。不設置降液管，爐氣與母液逆流穿過篩孔。單層篩板分為6片便于日常安裝更換。

結構簡化后維護檢修便捷，塔壁沖刷腐蝕程度低，設備使用壽命延長。篩板采用變孔徑確保冷母液在通過篩孔時達到霧化狀態(tài)與爐氣充分換熱。實踐證明改進后爐氣流經(jīng)裝置阻力穩(wěn)定，操作彈性大傳熱效率高，能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)需要。

4 結 語

唐山三友化工股份有限公司通過對重堿煅燒工序持續(xù)不斷地改進，φ3600×30000煅燒裝置已經(jīng)由設計初的800 t/d 提高到1 100 t/d以上。輕灰生產(chǎn)能力由建設初期的年產(chǎn)60萬t提高到了228萬t；噸堿中壓蒸汽消耗降至1.16 t。單套裝置能力及輕灰成本兩項指標遙遙領先于國內(nèi)其他純堿廠家，為公司能夠從容應對當今持續(xù)低迷的經(jīng)濟形勢做出了突出貢獻。

[1] 王楚.純堿生產(chǎn)工藝與設備計算[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005

[2] 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

TQ114.161

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1005-8370(2016)06-31-04

2016-08-16

王井來(1964—)，大學?？疲呒壖紟?、助理工程師，現(xiàn)任唐山三友化工股份有限公司純堿分公司重灰車間副主任，曾擔任純堿分公司主任工程師，獲得5項國家實用新型專利技術成果，具有豐富的重堿煅燒工作經(jīng)驗。