沸騰氯化爐旋風(fēng)收塵常見問題研究

萬云南 吉立明 羅在國 普建國

【摘 要】目前生產(chǎn)TiCl4氯化爐總體上有兩種，沸騰床氯化爐和熔鹽氯化爐。沸騰氯化爐在我國大規(guī)模海綿鈦生產(chǎn)企業(yè)和鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)中起到關(guān)鍵作用，旋風(fēng)收塵渣是上排渣沸騰氯化的主要采用方式。在不斷的應(yīng)用過程中也體現(xiàn)出方方面面的問題，導(dǎo)致生產(chǎn)過程困難重重。本文將常見的旋風(fēng)收塵效果、拉稀、結(jié)疤、堵塞等問題進行研究，并提出合理建議和措施。

【關(guān)鍵詞】沸騰氯化爐；原料；旋風(fēng)收塵；堵塞

中圖分類號： TF806 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）13-0123-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.056

0 前言

沸騰氯化爐在生產(chǎn)TiCl4過程中是關(guān)鍵裝置，經(jīng)過沸騰氯化后的產(chǎn)物經(jīng)噴淋冷卻后主要分為固體和氣體兩部分，固體成分主要是金屬氯化物、未反應(yīng)的石油焦、富鈦料，氣體成分主要是TiCl4和少量的氯化物雜質(zhì)，這兩部分產(chǎn)物進入旋風(fēng)收塵后實現(xiàn)氣體與固體成分的離開，分別進入下一工序進行處理。旋風(fēng)分離設(shè)備小，收塵效果較好，同時在進入旋風(fēng)之前的噴淋冷卻靠大量的返漿TiCl4冷卻，兼?zhèn)淞颂幚砗笃赥iCl4泥漿的作用。旋風(fēng)收塵的運行狀態(tài)不但影響著生產(chǎn)連續(xù)性、系統(tǒng)產(chǎn)量，而且對系統(tǒng)鈦回收率、三廢的排放影響較大。

1 旋風(fēng)收塵器概述

旋風(fēng)收塵器工藝及設(shè)備機構(gòu)如上示意圖所示，主要通過物料本身的重力在設(shè)備內(nèi)通過離心力作用進行氣固分離。

2 常見的問題描述及研究

2.1 常見的問題描述

1）旋風(fēng)收塵效率低，排除旋風(fēng)能力設(shè)計的因素外，不能有效將固體從氣體中分離；

2）旋風(fēng)內(nèi)壁結(jié)疤，通常在旋風(fēng)設(shè)備內(nèi)筒體部分和椎體部分均會出現(xiàn)；

3）排灰裝置堵塞，在反吹氣正常通入的情況下，固體物料無法正常排料；

4）氣體出口堵塞，通常不會將整根的氣體出口管道堵死，僅形成出氣不暢的情況。

2.2 常見問題研究

由于旋風(fēng)收塵器在TiCl4生產(chǎn)過程中的工藝作用和重要性，在生產(chǎn)中出現(xiàn)故障后將導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，同時破壞系統(tǒng)整體的壓力平衡和物料平衡，所以將對常見的問題進行逐一研究。

2.2.1 旋風(fēng)收塵效率低

旋風(fēng)收塵器是含塵氣流在高轉(zhuǎn)速下通過離心力的作用，使固體顆粒從氣體中分離開，它是離心式收塵設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的。經(jīng)小試、中試的研究證明，旋風(fēng)收塵系統(tǒng)設(shè)備需要在密封性很好的條件下才能充分發(fā)揮收塵效率。而往往由于設(shè)備安裝、組裝、排灰閥故障等問題導(dǎo)致旋風(fēng)達不到需求的收塵效果，由于漏風(fēng)，使得含塵氣體在旋風(fēng)內(nèi)的氣流速率和氣流運動特征發(fā)生改變，而影響最大的是排灰管的漏風(fēng)，經(jīng)試驗得出以下數(shù)據(jù)表1。

以上數(shù)據(jù)在透明的旋風(fēng)設(shè)備中測試而得，由此可見，當(dāng)排灰管泄漏程度到1%時，旋風(fēng)收塵效率將減少10%，此時旋風(fēng)內(nèi)的含塵氣體的氣流方向受到排灰管漏風(fēng)氣流的影響開始顯現(xiàn)，氣流紊亂；當(dāng)泄漏程度大于5%時旋風(fēng)內(nèi)的氣流開始出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象；當(dāng)超過10%以上時，旋風(fēng)基本失去收塵的作用。由此可見排灰管的密封情況對收塵效率起到至關(guān)重要的作用。在操作和設(shè)計過程中往往都配備兩個以上的閥門進行密封，同時在旋風(fēng)椎體下方設(shè)計有灰斗，需要在操作過程中保證有一定的灰分對排灰管進行料封。

在此對旋風(fēng)的收塵能力和生產(chǎn)負(fù)荷的匹配程度，生產(chǎn)的負(fù)荷不再進行研究和考慮，均按照完全匹配的情況進行，只對生產(chǎn)過程中的問題進行分析。

2.2.2 旋風(fēng)內(nèi)壁結(jié)疤

由于生產(chǎn)粗TiCl4的過程當(dāng)中，沸騰氯化物料經(jīng)氯化后的生成物中含有大量的低沸點金屬氯化物，這些金屬氯化物雜質(zhì)的沸點微高于TiCl4，生產(chǎn)中需要通過降溫，將這部分金屬氯化或復(fù)鹽冷卻，在旋風(fēng)內(nèi)除去，如Fe、Mn、V、Al等的鹽。而在復(fù)雜的沸騰氯化環(huán)境中，由于物料的成分復(fù)雜，這部分鹽均反應(yīng)生成復(fù)鹽，而這些復(fù)鹽在旋風(fēng)內(nèi)極易成溶膠狀粘附在旋風(fēng)內(nèi)壁及管道上。經(jīng)生產(chǎn)實踐得出，當(dāng)旋風(fēng)溫度控制在150-250℃時，這部分復(fù)鹽均成固體狀態(tài)，能通過旋風(fēng)有效除去，當(dāng)旋風(fēng)溫度大于250℃后，這部分復(fù)鹽將大量粘附在旋風(fēng)中。

另外，由于生產(chǎn)過程中的操作問題，或噴淋冷卻裝置的故障問題，導(dǎo)致含塵氣體中含有大量液態(tài)TiCl4，導(dǎo)致出現(xiàn)選“拉稀”現(xiàn)象，形成了固體雜質(zhì)被粘附在旋風(fēng)內(nèi)壁或排灰管道中。所以需要在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制旋風(fēng)溫度，需大于TiCl4的沸點，同時對噴淋裝置定期進行檢查、更換。

2.2.3 排灰裝置堵塞

排灰裝置堵塞在生產(chǎn)過程中是最常見的故障，造成堵塞的因素很多，由于生產(chǎn)操作的不同、設(shè)計的差異、物料的變化等都有可能導(dǎo)致。通常由于排灰裝置堵塞后導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常排灰，形成了生產(chǎn)壓力不平衡，排灰閥門故障等的問題發(fā)生。

生產(chǎn)中較常見的有固體灰分在排灰裝置中架橋，由于反吹氣體的壓力和氣量的影響，導(dǎo)致固體灰分搭接在排灰管中，長時間后形成積灰，不能正常下料，此時反吹慢慢失去應(yīng)有功能，需要人員不斷進行敲打后才能正常排灰；另外，由于旋風(fēng)“拉稀”導(dǎo)致排灰裝置堵塞，“拉稀”越嚴(yán)重，堵塞便越嚴(yán)重；此外，由于系統(tǒng)中有大塊狀異物進入排灰裝置，導(dǎo)致堵塞；最后由于部分生產(chǎn)廠家需要將灰分進行制漿，在生產(chǎn)中由于壓力差的控制和操作的問題，導(dǎo)致制漿時的水或水蒸氣返回到排灰裝置中，形成泥漿堵塞排灰裝置。這一系列的堵塞原因均告訴我們在生產(chǎn)操作中需要嚴(yán)格按照操作要求進行操作，生產(chǎn)過程需細(xì)心謹(jǐn)慎。

2.2.4 氣體出口堵塞

通常該現(xiàn)象出現(xiàn)在排灰系統(tǒng)堵塞之后，由于不能正常排灰，導(dǎo)致旋風(fēng)內(nèi)的灰分大量堆積在旋風(fēng)中，最終導(dǎo)致氣體出口被堵，系統(tǒng)壓力上升，隨后形成TiCl4氣體在旋風(fēng)內(nèi)降溫后液化，形成泥漿堵塞出氣口。該現(xiàn)象一般在排灰堵塞不及時處理惡化后方能導(dǎo)致。所以我們需要及時處理生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，不能使二次故障發(fā)生，不然將導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，生產(chǎn)不能正常運行。

3 結(jié)語

雖然旋風(fēng)收塵器是一種結(jié)構(gòu)簡單的收塵設(shè)備，但是在TiCl4生產(chǎn)過程中由于工況、物料的復(fù)雜性，再加上人員操作的差異，導(dǎo)致存在方方面面的問題出現(xiàn)。同時，旋風(fēng)收塵設(shè)備在TiCl4生產(chǎn)領(lǐng)域是較被廣泛運用的收塵工藝，需要行業(yè)內(nèi)部人士不斷總結(jié)生產(chǎn)過程中故障問題，分析交流，同時加強生產(chǎn)操作的監(jiān)督管理，該工藝技術(shù)將逐漸成熟，不影響到整體生產(chǎn)的運行。

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