重灰自身返堿煅燒爐爐頭存在的問題探討

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(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇 淮安 223200)

淮安堿廠重質(zhì)純堿生產(chǎn)裝置選用φ2500×27000自身返堿及爐頭出堿蒸汽煅燒爐，重灰爐主機(jī)200 kW/h，換熱面積2 200 m2，設(shè)計(jì)能力600 t/d。自2011年3月投產(chǎn)至今已有7年多時(shí)間，期間系統(tǒng)運(yùn)行整體平穩(wěn)，產(chǎn)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。但是在運(yùn)行期間重灰爐爐頭曾多次出現(xiàn)爐頭動(dòng)浮環(huán)脫落、爐頭混合段抄板結(jié)疤脫落、爐頭出氣箱本體段結(jié)疤等問題影響重灰系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。針對以上問題，本文簡單介紹了煅燒爐爐頭基本結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程中煅燒爐爐頭存在的問題進(jìn)行了探討并提出了相應(yīng)的解決措施，確保自身返堿蒸汽煅燒爐平穩(wěn)運(yùn)行。

1 煅燒爐爐頭結(jié)構(gòu)及其作用介紹

重灰自身返堿蒸汽煅燒爐爐頭及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。從圖1(a)可以看出，爐頭結(jié)構(gòu)主要由外罩、外筒體和內(nèi)筒體三部分組成。外筒體和內(nèi)筒體之間含有返堿道和出堿道，外筒體上含有返推螺旋、圓環(huán)及動(dòng)浮環(huán)，其中返推螺旋的主要作用是為了防止返堿和部分一水堿隨著爐子轉(zhuǎn)動(dòng)向圓環(huán)處轉(zhuǎn)移，而動(dòng)浮環(huán)和圓環(huán)的主要作用就是通過與放在動(dòng)浮環(huán)卡槽內(nèi)的靜浮環(huán)之間的配合，阻止返堿和一水堿進(jìn)入到出堿口，影響產(chǎn)品質(zhì)量。圖1(b)是內(nèi)筒體外部360°展開平面圖，圖上可以看出該自身返堿煅燒爐是爐頭出堿，爐體上含有兩條出堿成品管，同時(shí)含有兩條返堿管，在返堿管的出口處，由12塊大左螺旋板構(gòu)成，主要是將兩個(gè)返堿口分成多點(diǎn)返堿，從而確保爐頭各點(diǎn)返堿量均勻。圖中4塊大右螺旋板主要作用就是將從返堿道出來返堿從外罩上攪拌起來，從而通過爐頭抄板送入爐內(nèi)。

(a)

(b)圖1 煅燒爐爐頭結(jié)構(gòu)

圖2為煅燒爐爐頭內(nèi)部抄板分布圖，從圖中可以看出，煅燒爐爐頭內(nèi)部預(yù)混段共有24塊抄板，分為四排。最上面一排是最靠近爐內(nèi)加熱管的一排(即預(yù)混段最后一排)，其與前面三排抄板方向完全相反，作用也與前三排抄板作用不同。前三排抄板主要起到對一水堿和爐頭返堿進(jìn)行混合，同時(shí)對混合后的混合堿通過螺旋向爐內(nèi)推料的作用，而最上面一排主要是減緩物料向爐內(nèi)推進(jìn)的速度，確保爐頭預(yù)混段有足夠的存灰，從而避免爐頭出現(xiàn)結(jié)疤現(xiàn)象；最下面一排(即爐頭最前面一排)抄板長度較長，焊接在內(nèi)筒體與爐頭圓板(見圖1(a))上，該排抄板主要是為了將被大右螺旋板從返堿道出口帶出來的返堿推入到預(yù)混段與一水堿進(jìn)行混合，同時(shí)保證返堿道的返堿能夠源源不斷的進(jìn)入到預(yù)混段，確保爐頭預(yù)混段一水堿不出現(xiàn)結(jié)疤及沾爐現(xiàn)象。

圖2 煅燒爐爐頭內(nèi)部抄板圖

2 存在的主要問題及解決措施

2.1 靜浮環(huán)脫落引起煅燒爐主機(jī)電流波動(dòng)

在重灰生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)煅燒爐主機(jī)電流大幅度波動(dòng)情況發(fā)生，如圖3所示，2012年3月的某天，煅燒爐主機(jī)平均電流為350 A時(shí)，主機(jī)最高電流波動(dòng)可以達(dá)到400 A,最低只有275 A，波動(dòng)幅度較大，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)爐頭有異響。正常生產(chǎn)時(shí)，也多次出現(xiàn)煅燒爐主機(jī)過載跳停情況，如圖4所示，2014年12月某天，煅燒爐主機(jī)平均電流只有280 A左右的情況下，電流從280 A直接波動(dòng)到580 A，煅燒爐主機(jī)跳停，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)重灰爐每轉(zhuǎn)到一個(gè)位置時(shí)，爐頭產(chǎn)生較大摩擦聲音，同時(shí)外罩被頂起晃動(dòng)，法蘭螺絲全部松動(dòng)。

圖3 重灰煅燒爐主機(jī)電流趨勢圖

圖4 重灰煅燒爐主機(jī)憋停趨勢圖

通過檢查發(fā)現(xiàn)，重灰爐出料暢通、返堿道通暢、爐內(nèi)加熱管和預(yù)混段無結(jié)疤情況，同時(shí)爐頭端面密封也都正常，后經(jīng)分析認(rèn)為煅燒爐主機(jī)電流波動(dòng)甚至將煅燒爐主機(jī)憋停的主要原因是由于煅燒爐爐頭外筒體圓環(huán)上的上半邊靜浮環(huán)沒有固定在外罩上，由于上浮環(huán)自身重力從而使得上半邊靜浮環(huán)脫落在圓環(huán)上跟隨外筒體一起晃動(dòng)，引起靜浮環(huán)和圓環(huán)、動(dòng)浮環(huán)之間產(chǎn)生周期性扭勁，從而引起煅燒爐主機(jī)電流波動(dòng)甚至憋停。因此我們采取措施，將上半邊靜浮環(huán)通過外罩兩側(cè)吊點(diǎn)固定在外罩上，防止跟隨外筒體一起晃動(dòng)。調(diào)整后重灰爐主機(jī)電流基本無任何波動(dòng)。因此，在生產(chǎn)過程中，必須要保證上半邊靜浮環(huán)通過固定桿固定在外罩上。

2.2 爐頭抄板脫落嚴(yán)重

煅燒爐爐頭預(yù)混段抄板在生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用，用于將一水堿和爐頭返堿充分混勻，送到爐內(nèi)。但在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)預(yù)混段抄板、大左螺旋板、大右螺旋板及圓板逐漸脫落，甚至全部脫落的現(xiàn)象，使得一水堿和返堿混合不均勻，出現(xiàn)預(yù)混段嚴(yán)重結(jié)疤，重灰產(chǎn)品大顆粒變多，爐頭積料，煅燒爐電流波動(dòng)較大等問題，嚴(yán)重影響重灰系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定。有文章中提出將圓板刮刀與爐頭內(nèi)筒壁固焊，在原有圓管固焊基礎(chǔ)上，使得圓板刮刀強(qiáng)度更可靠，每組抄板與內(nèi)筒壁固焊根部增加四塊三角立筋板，確保抄板的強(qiáng)度。但是該方法并沒有從根本上解決此問題，雖然脫落時(shí)間延長，但依然會出現(xiàn)抄板被撕裂，圓板刮刀支架脫落的現(xiàn)象。

經(jīng)分析，重灰煅燒爐爐頭預(yù)混段抄板之所以容易脫落，主要有以下幾點(diǎn)原因：

1)由于爐頭預(yù)混段是一水堿與成品重灰相互混合的區(qū)域，腐蝕性較大，內(nèi)筒體材質(zhì)及抄板如果使用碳鋼材質(zhì)極易出現(xiàn)內(nèi)筒體及抄板腐蝕脫落現(xiàn)象。

2)從圖2可以看出，爐頭向前推料的大左螺旋抄板長度分別為2 280 mm和1 523 mm，其中與圓板相連接的2 280 mm的抄板及前面第二排1 523 mm的抄板最容易脫落，主要是因?yàn)檫@兩排抄板正好是重灰爐進(jìn)料絞龍推進(jìn)一水堿下料的下落點(diǎn)，水分高，阻力大，同時(shí)抄板長度較長高度較高，從而所受阻力更大，更容易脫落。

3)焊接面積及強(qiáng)度不夠。

4)內(nèi)部筒體表面僅為一層不銹鋼皮，經(jīng)過長期沖刷，容易連帶抄板一起脫落。

針對重灰煅燒爐爐頭預(yù)混段抄板容易脫落的原因，我們有針對性的采取了以下幾點(diǎn)措施：

1)將預(yù)混段內(nèi)筒體表面材質(zhì)由碳鋼材質(zhì)改為不銹鋼材質(zhì)。

2)將抄板高度在原有基礎(chǔ)上降低10 cm，從而緩解其阻力。

3)在圓板與第一組抄板之間、第一組抄板與第二組抄板之間、第二組與第三組抄板之間分別用兩塊槽鋼相連接，從而增加其強(qiáng)度。改造后在一定程度上減緩了爐頭抄板的脫落速度，但是仍然存在抄板脫落現(xiàn)象，對于更好的解決抄板脫落問題的方法，有待進(jìn)一步探索。

2.3 爐頭出氣箱結(jié)疤頻繁

重灰系統(tǒng)投入前期，重灰爐爐頭出氣箱很少出現(xiàn)結(jié)疤現(xiàn)象，基本兩個(gè)月左右才需清理一次。但是自從爐頭預(yù)混段抄板出現(xiàn)脫落，尤其是當(dāng)爐頭的四塊大右螺旋板(圖1(b)中)出現(xiàn)脫落，最終導(dǎo)致爐頭圓板脫落時(shí)，爐頭的堿疤則從內(nèi)筒體與外罩之間的空白處向上結(jié)到出氣箱，并逐漸擴(kuò)大。同時(shí)出現(xiàn)爐頭預(yù)混段結(jié)疤加劇，爐子電流波動(dòng)變大等問題。后期經(jīng)停下檢修，爐頭抄板及圓板恢復(fù)至原有位置，但是生產(chǎn)運(yùn)行兩到三個(gè)班后，爐子出氣不暢，停爐檢查發(fā)現(xiàn)主要是因?yàn)闋t頭出氣箱外罩主體一節(jié)出氣箱結(jié)疤嚴(yán)重。經(jīng)過清理后正常開起，但是依然在三個(gè)班左右時(shí)間反復(fù)出現(xiàn)此處結(jié)疤影響出氣。

通過逐一排查重灰爐頭出氣箱結(jié)疤主要幾點(diǎn)原因，如爐頭出氣溫度長時(shí)間較低、爐頭出氣箱保溫伴熱不正常、出氣箱出現(xiàn)鐵板腐蝕或焊接處大量漏入冷空氣等，都沒有發(fā)現(xiàn)問題，最后判斷其根本原因是由于在檢修過程中，沒有嚴(yán)格控制圓板與外罩之間的距離，從而導(dǎo)致爐頭圓板與外罩之間的距離過遠(yuǎn)，使得圓板與外罩之間的堿疤由圓板和外罩底部向上結(jié)疤延伸至出氣箱所致，如圖5所示。

為此，為了保證生產(chǎn)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，在靠近外罩的圓板上焊接了一塊刮刀(見圖6)，該刮刀在生產(chǎn)過程中一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而徹底解決了該問題。因此，在后期檢修爐頭抄板過程中，一定要控制好圓板與外罩體之間的距離，避免此類事故發(fā)生。

圖5 煅燒爐爐頭圓板與罩之間堿疤

圖6 圓板上增加的刮刀

3 總 結(jié)

本文通過對重灰自身返堿煅燒爐爐頭近幾年在生產(chǎn)過程中存在的問題進(jìn)行了總結(jié)，對存在的問題進(jìn)行了分析探討，闡明原因，給出相應(yīng)的解決方案。在實(shí)際生產(chǎn)中，自身返堿煅燒爐多數(shù)問題出現(xiàn)在爐頭段，通過對爐頭問題的總結(jié)與解決，基本保證了自身返堿蒸汽煅燒爐長周期平穩(wěn)運(yùn)行，在一定程度上提高了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。但是對于存在的部分問題仍沒有找到徹底的解決方案，還須進(jìn)一步探索。