新型輕灰產(chǎn)品冷卻工藝項目生產(chǎn)運行情況

夏文菊，屈憲章

(中鹽昆山有限公司，江蘇昆山 215300)

新型輕灰產(chǎn)品冷卻工藝項目生產(chǎn)運行情況

夏文菊，屈憲章

(中鹽昆山有限公司，江蘇昆山 215300)

以加拿大SOLEX公司粉體流冷卻器為主體設(shè)備，開發(fā)而成的輕灰產(chǎn)品冷卻新工藝裝置首次應(yīng)用于輕灰產(chǎn)品冷卻。介紹該項目的結(jié)構(gòu)特征及原理，粉體流涼堿具有傳熱效率高、占地面積少、無運動部件、耗電量低等優(yōu)勢。介紹新型輕灰產(chǎn)品冷卻裝置在中鹽昆山公司的試運行情況及技術(shù)改進。

純堿；粉體流冷卻器；原理；優(yōu)勢；效益

1 立項背景及意義

本項目由中鹽昆山有限公司與中國成達工程有限公司合作，以加拿大SOLEX公司粉體流冷卻器為主體設(shè)備，開發(fā)而成的輕灰產(chǎn)品冷卻新工藝裝置。該技術(shù)方案、中試及項目實施，在中國純堿行業(yè)乃至國際純堿行業(yè)屬首家試行。本項目用于將聯(lián)堿裝置輕灰煅燒爐170～180 ℃的出料輕灰冷卻到70 ℃以下，既滿足冷卻輕灰的要求，又能大大節(jié)電并減少堿粉外排，實現(xiàn)節(jié)能減排和優(yōu)化生產(chǎn)之目的。

目前，傳統(tǒng)輕灰產(chǎn)品冷卻方法主要有：①漿葉式?jīng)鰤A機，靠充滿冷卻水的旋轉(zhuǎn)葉片與物料進行間壁式換熱，但物料停留時間短，接觸面積小，傳熱溫差低，葉片的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易磨損泄漏，傳動裝置易損壞，維修困難，耗電量巨大。②沸騰爐，需要采用經(jīng)過加壓、除濕的大量干燥空氣作為冷卻介質(zhì)，配套的設(shè)備多，工藝復(fù)雜，工藝流程較長，電耗高，尾氣含粉塵多，需要二次凈化處理。③回轉(zhuǎn)爐，采用物料在圓筒內(nèi)回轉(zhuǎn)與筒內(nèi)壁或中心水管接觸冷卻，該設(shè)備體積龐大，成本高，占地大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維修也較困難，耗電量大。

本新項目提供了一種新型輕灰產(chǎn)品冷卻系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，不易損壞，維修成本低，輕灰冷卻效果好，節(jié)能環(huán)保。

2 技術(shù)方案的論證

目前，國際國內(nèi)純堿行業(yè)尚無使用粉體流設(shè)備冷卻輕灰的先例，據(jù)SOLEX公司介紹，土耳其工廠是在2002年準備將粉體流設(shè)備應(yīng)用于輕灰，但之后，由于輕灰車間改造等原因，轉(zhuǎn)為重灰使用。粉體流冷卻器，在冷卻高密度粉體與低密度粉體上其實并沒有本質(zhì)差異，僅僅是在冷卻低密度粉料時，因低密度粉料的質(zhì)量流速較小，在維持相同下料速率的同時需要較長的冷卻路徑，這也是設(shè)計上，相同處理能力的輕灰粉體流涼堿機的設(shè)備總高度要高于重灰設(shè)備的原因。

在低密度粉體的冷卻領(lǐng)域，一個典型的應(yīng)用就是洗衣粉(密度：0.3～0.45，這個密度小于輕灰的密度)的冷卻，在P&G(寶潔)公司的全球工廠有十多臺在使用。其他如硅粉、碳粉、超細碳酸鈣、樹脂、塑料類等粉體的密度也是小于0.5，均能較好的使用；在高密度粉體的冷卻領(lǐng)域，如金屬粉(鎳粉)的冷卻，用戶的疑問是比重大(真密度7.8，堆積密度2.2 g/mL)，質(zhì)量流速大，擔心不能充分冷卻就通過，但使用案例證明，粉體流冷卻器的應(yīng)用也滿足了用戶的工藝要求。由此可知，對于0.55～0.60堆積密度的輕灰，使用上應(yīng)該不會有問題。

3 輕灰產(chǎn)品冷卻新工藝項目工作原理

送料裝置將煅燒爐的輕灰產(chǎn)品送入粉體流涼堿機上部的料倉內(nèi)，出料裝置將經(jīng)過冷卻的輕灰產(chǎn)品由出料口輸送至包裝工位，軟水桶中裝有軟水，軟水桶中的軟水經(jīng)軟水泵送至換熱器，換熱器的出水口與粉體流涼堿機的冷卻軟水進口連通，粉體流涼堿機的冷卻軟水出水口與軟水桶的進口連通，控制系統(tǒng)完成對粉體流涼堿機、換熱器、軟水泵、送料裝置、出料裝置的運行。

1.輕灰粉體流設(shè)備 2.板式換熱器 3.軟水貯桶 4.軟水泵 5.進料絞龍 6.出料埋刮板 7.干燥空氣 8.尾氣管 9.進料溜管圖1 輕灰粉體流冷卻原理圖

該系統(tǒng)的粉體流涼堿機內(nèi)板片中的冷卻載體為軟水，軟水無鈣、鎂離子，長時間使用也能夠保持冷卻通道暢通，輕灰在板片間的通道籍重力作用自上而下流動，由此，軟水與輕灰進行熱交換，實現(xiàn)輕灰的降溫，經(jīng)過熱交換的軟水流入軟水桶內(nèi)進行儲存；軟水桶內(nèi)高溫軟水在換熱器內(nèi)與外界循環(huán)水進行熱交換，將高溫軟水降溫后再進入粉體流涼堿機內(nèi)實現(xiàn)循環(huán)利用，該系統(tǒng)利用軟水作為冷卻載體，保證了粉體流涼堿機具有高效、穩(wěn)定的傳熱效率，能夠充分冷卻輕灰。

送料裝置為螺旋絞龍、出料裝置為變頻星型卸料器。

換熱器為板式高效換熱器。

粉體流涼堿機上設(shè)有二排沿其高度方向排列的壓縮干空氣的進氣口，該進氣口與壓縮干空氣供氣裝置連通，粉體流涼堿機的排氣口與尾氣處理裝置連通，排氣處理裝置能使粉體流涼堿機排出的夾帶粉塵的氣體進行環(huán)保處理。

粉體流涼堿機的料倉內(nèi)設(shè)有導(dǎo)波雷達料位計，出料口上設(shè)有旋轉(zhuǎn)閥，雷達導(dǎo)波料位計與旋轉(zhuǎn)閥的變頻電機聯(lián)鎖，以保證板片在不同工況下的滿料位操作。

4 主設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征及比較優(yōu)勢

4.1 主設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點

4.1.1 傳熱板

采用無墊片全焊工藝，選擇316材料，二塊板片經(jīng)激光焊接，經(jīng)焊接的板片預(yù)設(shè)打壓膨脹成均勻的波紋狀或酒窩狀，此種結(jié)構(gòu)能讓流體在板內(nèi)形成高度湍流，以提高換熱效率，并能有效減少結(jié)垢的發(fā)生。

4.1.2 傳熱板組

將傳熱板安裝在帶有加強筋的高強度倉體內(nèi)，倉體有帶鉸鏈的檢修門，打開檢修門可以方便地對板片進行檢修維護和清掃。

4.1.3 物料出料裝置

設(shè)計基于密相輸送原理，以確保產(chǎn)品均勻緩慢的通過冷卻器，對于產(chǎn)品而言，粉體緩慢而可控的流動具有出料溫度均勻的優(yōu)勢。

4.1.4 振動下料裝置

變頻星型卸料器控制物料的出料量。

4.2 主設(shè)備的比較優(yōu)勢

1)傳熱效率高，與空氣冷卻的工藝相比，能耗降低90%以上。

2)設(shè)備簡明、安裝方便，無需配置除塵系統(tǒng)及減速裝置。

3)現(xiàn)場工作環(huán)境較好，無粉塵污染。

4)無運動部件，設(shè)備可靠性高，生產(chǎn)周期長，檢修項目少。

5)傳熱板的安裝形式便于檢修和清理。

6)該設(shè)備的運行成本低，以設(shè)計生產(chǎn)能力為37.5 t/h，每臺僅需3 kW電耗及30～50 m3/h 的循環(huán)冷卻水。

5 試生產(chǎn)運行情況及技術(shù)改進

5.1 運行情況

2016年4月16日，本項目開始試生產(chǎn)運行，各項經(jīng)濟技術(shù)指標良好，達到了預(yù)期的目的。

1)裝置經(jīng)連續(xù)運行，生產(chǎn)平穩(wěn)、工藝可靠。

2)采用了具有專利技術(shù)的新工藝，生產(chǎn)過程中“三廢”為零。

3)因采用軟水作為冷卻水源，避免主體設(shè)備中換熱板片通道的結(jié)垢或堵塞。

4)因節(jié)省電耗、降低生產(chǎn)維護成本，有良好的經(jīng)濟效益。

5)因冷卻后輕灰產(chǎn)品的溫度可控，可避免因高溫而引起包裝袋破損的不良現(xiàn)象，節(jié)省包裝成本。

5.2 裝置技術(shù)的改進

1)二臺輕灰涼堿器各安裝冷卻水流量計，DCS中控室可實時監(jiān)控流量，避免因斷水現(xiàn)象而引起損壞板片的安全事故的發(fā)生。

2)原始開車時，軟水桶內(nèi)可通入蒸汽，提高軟水進水溫度在40 ℃以上。

3)高低料位報警：低料位報警值10%，高料位報警值80%。以確保板片全部與物料接觸，提高設(shè)備的利用率。

4)基于料位探頭發(fā)出4～20 mA信號，反饋控制變頻器振動頻率25～50 Hz。當供料量較小時，變頻器振動頻率為10 Hz。

5)限位導(dǎo)向板安裝(輕灰粉體流涼堿機，三樓)。

上述問題妥善處理后，該項目的技術(shù)設(shè)計更加合理，性能更優(yōu)越，可靠性更高。

5.3 生產(chǎn)運行主要工藝指標

以一臺輕灰粉體流冷卻器技術(shù)數(shù)據(jù)為準。

冷卻輕灰能力 37.5 t/h

進料溫度 160 ℃

出料溫度 70 ℃

冷卻水入口溫度 40 ℃

冷卻水出口溫度 63 ℃

冷卻水流量 51 m3/h

冷卻水 循環(huán)軟水

干空氣用量 300～400 Nm3/h

6 項目經(jīng)濟效益分析

以60萬t/a輕灰為基準，配二臺輕灰粉體流冷卻器，與傳統(tǒng)的六臺螺旋漿式?jīng)鰤A機(還要配二臺備機)的綜合比較情況如下：

1)減少占地面積、配置美觀。

目前新工藝的布置只需不到20 m2，節(jié)省土建投資。按傳統(tǒng)工藝配置，八臺漿式?jīng)鰤A機的布置需400 m2以上。

2)節(jié)省附屬輸送設(shè)備配置，包括輸送埋刮板、螺旋輸送絞龍、犁式卸料器等。

3)因減少粉塵外排，有利于環(huán)境保護及清潔文明生產(chǎn)。

項目實施，優(yōu)化生產(chǎn)經(jīng)濟技術(shù)指標，年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益約500萬元；社會效益良好。

TQ051.5

C

1005-8370(2017)04-10-03

2017-04-20

夏文菊(1967—)，男，大學(xué)，無機化工工藝專業(yè)。曾任中鹽昆山有限公司遷建60萬噸純堿項目的項目經(jīng)理，現(xiàn)任該公司副總工程師。