帶濾機(jī)蒸汽罩的改造應(yīng)用

沈 波

(廣東南方堿業(yè)股份有限公司，廣東廣州 510760)

參考文獻(xiàn)

帶濾機(jī)蒸汽罩的改造應(yīng)用

沈 波

(廣東南方堿業(yè)股份有限公司，廣東廣州 510760)

針對(duì)RPA帶濾機(jī)投用后，重堿水分指標(biāo)未達(dá)到技術(shù)要求，進(jìn)行了蒸汽罩的應(yīng)用改造，從模擬試驗(yàn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)到試運(yùn)行整改，最終實(shí)現(xiàn)了蒸汽罩的正常操作和重堿水分的降低。

帶濾機(jī)；重堿水分；蒸汽罩；試驗(yàn)；改進(jìn)

1 背 景

公司2013年新投用的法國(guó)RPA帶濾機(jī)，過(guò)濾面積108 m2，年生產(chǎn)能力達(dá)60萬(wàn)t。投用后，其重堿水分指標(biāo)為17%～17.5%，未達(dá)到設(shè)備采購(gòu)合同中的技術(shù)要求(≤16.5%)。

重堿濾過(guò)水分含量的高低，既是衡量重堿中NaHCO3含量高低的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，又是影響后續(xù)煅燒爐能力和煅燒能耗高低的主要因素。所以，降低重堿水分，提高重堿燒成率，具有相當(dāng)重要的意義。

2 模擬試驗(yàn)與方案設(shè)計(jì)

早在20世紀(jì)30年代，德國(guó)人貝加茲就提出在過(guò)熱蒸汽的熱能作用下，減小液體的粘度和流動(dòng)阻力，達(dá)到降低濾餅水分的想法。1962年，伯頓首次將蒸汽用于真空過(guò)濾機(jī)的細(xì)煤泥脫水。由于蒸汽的熱能作用，導(dǎo)至濾餅內(nèi)，使得液體的表面張力和粘度

降低，并伴有蒸發(fā)現(xiàn)象的發(fā)生，大大降低了濾餅的殘余水分，脫水效果得到改善。

通過(guò)與廠家的溝通及查閱資料，初步確定了帶濾機(jī)降低重堿水分的改造思路：即外接低壓蒸汽，將其導(dǎo)入帶濾機(jī)蒸汽罩，使之噴射到重堿表面，在真空抽吸作用下，滲透到重堿濾餅，加熱以降低水分的表面張力，使其易于被真空吸走，促成重堿水分的進(jìn)一步降低。

圖1 帶濾機(jī)蒸汽罩

考慮重堿(NaHCO3)的介質(zhì)顆粒特性，為檢驗(yàn)技術(shù)路線的可行性，決定先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)。

模擬試驗(yàn)過(guò)程如下：通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)儀器與設(shè)備，先取出一定量的出堿液，按照實(shí)際洗水當(dāng)量、真空度、過(guò)濾時(shí)間，精確模擬真空過(guò)濾、三次洗滌之后，生成每組兩份相同樣品，其中一份不烘干，另一份進(jìn)行烘干。試驗(yàn)完成后，分別對(duì)每組兩份樣品進(jìn)行重堿水分含量分析、對(duì)比。為檢驗(yàn)效果，對(duì)烘干所用熱源選擇了低壓蒸汽與熱空氣兩種，分兩次試驗(yàn)。

模擬試驗(yàn)的結(jié)果如表1、表2顯示。相比熱空氣，采用低壓蒸汽，效果更為顯著，模擬試驗(yàn)中重堿水分降低達(dá)5%。

表1 重堿水分模擬試驗(yàn)結(jié)果(熱源：熱空氣)

表2 重堿水分模擬試驗(yàn)結(jié)果(熱源：低壓蒸汽)

模擬試驗(yàn)確認(rèn)了技術(shù)可行，接著開始了帶濾機(jī)蒸汽罩的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

先是汽源的選擇。根據(jù)廠家提供的蒸汽參數(shù)(工作溫度120～140 ℃，工作壓力0.2～0.3 MPa，蒸汽量25～35 kg/t純堿)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查看，有兩個(gè)可以選擇。一個(gè)是碳濾廠房?jī)?nèi)的低壓蒸汽管支管，其壓力≤0.2 MPa、溫度150 ℃。另一個(gè)是煅燒工序外煅燒冷凝水儲(chǔ)罐頂部的外排蒸汽管，其壓力為0.15～0.2 MPa、溫度140～150 ℃，流量約1 t/h。從效益最大化的角度出發(fā)，選用煅燒冷凝水儲(chǔ)罐的外排蒸汽管，最具經(jīng)濟(jì)性。

蒸汽罩作為蒸汽噴射到濾餅的關(guān)鍵部件，需要滿足多個(gè)條件：噴射有效+分布均勻+熱量損耗小，以確保在濾餅表面形成合適、有效的蒸汽分布。

圖2 蒸汽罩結(jié)構(gòu)

篩孔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置均勻、穩(wěn)定可靠，作為蒸汽罩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)最為合適，可形成較好的蒸汽噴射效果。即在一張鋼板上按照一定的尺寸和布置、開圓形篩孔。而且篩板成本低，制造安裝維護(hù)方便。

為減少熱量損耗，在蒸汽罩兩端設(shè)封閉擋邊、兩側(cè)加裝兩道密封膠板，形成一定的密閉、烘干空間。

根據(jù)帶濾機(jī)的支撐框架，采用方框結(jié)構(gòu)將蒸汽罩固定，并使其與濾布和濾餅保持合適距離，整體直接支撐在帶濾機(jī)兩側(cè)的框架梁上。材質(zhì)方面，選用和帶濾機(jī)零部件相同材料(不銹鋼)。

對(duì)蒸汽罩及配套管道的布置上，結(jié)合帶濾機(jī)工藝流程，確定蒸汽罩的安裝位置在三段洗水、壓輥之前的某段濾餅區(qū)域。配套蒸汽管道結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況具體布置，考慮保溫及安裝流量計(jì)、溫度計(jì)等儀表，以便計(jì)量、控制。

3 試運(yùn)行與改進(jìn)

蒸汽罩、管道及儀表的安裝完成后，即開始了蒸汽罩的試投用。試投用后的重堿水分?jǐn)?shù)據(jù)如表3所示(兩小時(shí)取樣分析一次；濾餅厚度37～40 mm；碳化出堿液放量500 m3/h)。

表3 蒸汽罩試投用水分指標(biāo)

從一個(gè)月的試運(yùn)行可以看出，蒸汽罩投用后效果顯著，重堿水分指標(biāo)在15%左右。與此同時(shí)，隨著投用時(shí)間的推移，也出現(xiàn)了新的情況，影響到蒸汽罩的持續(xù)使用。主要問(wèn)題是，濾布兩側(cè)顏色變黃，孔隙變大，懷疑蒸汽對(duì)其造成了局部燙壞，影響到濾布的正常使用壽命，增加了使用成本。基于濾布的保護(hù)，暫時(shí)停用了蒸汽罩，以便進(jìn)一步的改造處理。

經(jīng)分析，濾布局部燙壞的可能原因有：①帶濾機(jī)皮帶兩側(cè)真空偏小，蒸汽滯留濾餅時(shí)間偏長(zhǎng)，間接影響到濾布；②受皮帶裙邊影響，兩側(cè)濾餅厚度薄些，蒸汽穿透濾餅后影響濾布；③蒸汽溫度偏高。

對(duì)此，綜合考慮蒸汽、濾布、真空度等各種因素，對(duì)蒸汽罩進(jìn)行了如下改進(jìn)處理：①蒸汽罩篩孔區(qū)域兩端用0.5 m長(zhǎng)的鋼板封住，縮小蒸汽噴射范圍，控制烘干區(qū)域，避免損壞兩側(cè)濾布(同時(shí)對(duì)進(jìn)入蒸汽罩的兩側(cè)若干蒸汽通道進(jìn)行封閉處理)；②在蒸汽主管道上增加噴水裝置，使用清洗濾布的脫鹽水，調(diào)節(jié)蒸汽溫度，控制進(jìn)入蒸汽罩的蒸汽不超過(guò)100 ℃，保證濾布不被燙壞。

經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)之后，再次投用蒸汽罩，連續(xù)運(yùn)行了三個(gè)月，濾布正常，沒有損壞，重堿水分也降低了，且持續(xù)穩(wěn)定，效果良好。在連續(xù)運(yùn)行三個(gè)月期間，重堿水分指標(biāo)為16%～16.5%，平均下降了1%。

按每降低1%重堿水分、一噸堿可節(jié)約39 kg中壓蒸汽計(jì)算，年產(chǎn)50萬(wàn)t純堿，可節(jié)約后續(xù)煅燒工序中壓汽消耗量：1×39×500 000÷1 000=19 500 t。根據(jù)蒸汽采購(gòu)成本分析，直接節(jié)約外購(gòu)中壓蒸汽約350萬(wàn)元。結(jié)合蒸汽罩制安成本、自身蒸汽消耗及母液蒸餾負(fù)荷消耗，其綜合經(jīng)濟(jì)效益超300萬(wàn)元。

4 結(jié) 語(yǔ)

與傳統(tǒng)的真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)相比，帶濾機(jī)具有相當(dāng)多的優(yōu)勢(shì)，如設(shè)備能力大、操作彈性大、洗水當(dāng)量小、重堿水分低、自動(dòng)化程度高等，近幾年在純堿行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越多，成為了濾過(guò)工序的主力設(shè)備，大大提升純堿工藝生產(chǎn)技術(shù)。

對(duì)于新型設(shè)備來(lái)說(shuō)，其廣泛應(yīng)用勢(shì)必推動(dòng)著設(shè)備的改進(jìn)、改造與升級(jí)。公司對(duì)帶濾機(jī)重堿水分這個(gè)指標(biāo)的優(yōu)化，在同仁的共同努力下，取得了一點(diǎn)成績(jī)，但仍有挖潛改造的空間。期盼眾多技術(shù)人員繼續(xù)深入研究，大膽探索，取得更大的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫福興.Hi-Bar蒸汽加壓脫水技術(shù)[J].水力采煤與管道運(yùn)輸，1998(4)

[2] 丁超然.從真空帶濾機(jī)結(jié)構(gòu)特性分析其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[J].純堿工業(yè)，2010(3)

TQ114.15

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1005-8370(2017)03-27-03

2017-03-27

沈波(1982-)，大學(xué)本科，化工機(jī)械工程師，廣東南方堿業(yè)股份有限公司開發(fā)部。