重堿離心機崗位除氨系統(tǒng)改造

(連云港堿業(yè)有限公司，江蘇 連云港 222042)

重堿離心機在純堿生產(chǎn)行業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，它可以改善氨堿法純堿生產(chǎn)工藝中能耗的“瓶頸”，提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。我公司于2004年、2007年共引進7臺德國Krauss-Maffei公司的SZ1000/2—12/4K10推料式離心機。重堿離心機將濕重堿完成脫水后，最終將重堿卸到離心機3#皮帶上，重堿經(jīng)過在離心機內(nèi)部旋轉(zhuǎn)、翻滾，其中的大量游離氨直接揮發(fā)出來，使離心機3#皮帶現(xiàn)場氨味較大，嚴重影響了職工的身心健康，且惡化生產(chǎn)操作環(huán)境。經(jīng)過考察研究，在離心機重堿3#皮帶東側(cè)增設(shè)除氨風機，減少離心機現(xiàn)場氨味。

1 離心機崗位生產(chǎn)工藝過程簡介

來自重堿車間碳濾崗位的濕重堿(主要成分NaHCO3)，由重堿車間1#皮帶機輸送到煅燒車間離心機2#帶式輸送機，再由7臺犁式卸料器分配到7臺離心機，濕重堿通過離心機給料螺旋送入離心機，隨離心機轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)，部分液體會穿過濾網(wǎng)形成濾液進入濾液桶，固料被濾網(wǎng)擋住，逐漸形成環(huán)狀的濾餅，隨內(nèi)轉(zhuǎn)鼓的每次往復(fù)運動，逐漸移到外轉(zhuǎn)鼓并最終進入固體卸料區(qū)，通過溜管落入離心機3#帶式輸送機，經(jīng)3#帶式輸送機、重堿車間4#帶式輸送機送到煅燒車間重堿大皮帶運輸機。另外，重堿也可不經(jīng)離心機，由2#帶式輸送機經(jīng)溜管直接到3#帶式輸送機；還可由重堿車間1#帶式輸送機通過犁式卸料器直接到重堿車間4#帶式輸送機。

2 離心機3#皮帶現(xiàn)場狀況和原因分析

2.1 離心機3#皮帶現(xiàn)場狀況

我公司自2004年使用重堿離心機以來，大大降低了進輕灰煅燒爐的濕重堿水分，提高了輕灰煅燒爐的生產(chǎn)能力，同時節(jié)約了輕灰煅燒爐的中壓蒸汽消耗。但是重堿離心機在運行中會使大量游離氨直接揮發(fā)出來，使離心機3#皮帶現(xiàn)場氨味較大，其空氣中氨含量在每年的一定時期內(nèi)嚴重偏高，一般情況下是每年的5～9月份氨含量出現(xiàn)異常偏高，隨著氣溫的上升，氨含量越來越高，尤以7～8月份為重(國家標準：空氣中氨含量應(yīng)小于或等于30 mg/m3), 現(xiàn)場氨味刺鼻，生產(chǎn)操作環(huán)境惡化，給職工的身心健康造成不良影響。

2.2 現(xiàn)場氨味大原因分析

針對上述現(xiàn)場狀況，主要是工藝設(shè)備原始設(shè)計上存在缺陷，導(dǎo)致現(xiàn)在的后果。具體缺陷表現(xiàn)在以下方面:

1)空間受限。離心機廠房與煅燒老廠房相距太近，且離心機廠房西側(cè)窗戶被煅燒老廠房擋住，使離心機廠房東西窗戶通風受阻，導(dǎo)致重堿中揮發(fā)出的游離氨大量聚集在離心機3#皮帶廠房內(nèi)，廠房內(nèi)空氣不流通，造成現(xiàn)場氨味大，操作環(huán)境差。

2)設(shè)備方面。離心機3#皮帶未密封，皮帶上重堿完全曝空，由于重堿中含15%左右的水分，水分中含7 tt左右(到夏季高達21 tt左右)的游離氨，導(dǎo)致重堿水分中的游離氨隨氣溫上升，揮發(fā)到廠房中。

離心機3#皮帶東西廠房雖然安裝了排風扇，但是排風口離廠房窗口很近，使得含氨氣體產(chǎn)生回流，導(dǎo)致排風扇使用效果很不明顯。

3)工藝方面。重堿7臺離心機長期使用，因進口備件緊缺，重堿離心機得不到充分輪休，造成運行不穩(wěn)定，出力率降低，皮帶上的重堿不能全部通過重堿離心機進行脫水，約有10%的重堿量直接走大溜子未進行脫水處理，導(dǎo)致重堿水分偏大，重堿中的游離氨偏大，游離氨隨氣溫上升，揮發(fā)到廠房中。

表1 改造前離心機崗位危害因素監(jiān)測值

3 離心機除氨系統(tǒng)改造及效果

3.1 第一次改造

2013年7～8月份實施了在離心機生產(chǎn)現(xiàn)場使用玻璃鋼離心通風機來進行除氨系統(tǒng)改造，針對存在的現(xiàn)狀，在離心機3#皮帶樓層?xùn)|側(cè)安裝1臺離心通風機，在重堿3#皮帶1#～7#離心機出料溜子附近共設(shè)6根DN300送風玻璃鋼支管抽風，通過離心通風機引出DN600玻璃鋼管后放空，降低離心機生產(chǎn)現(xiàn)場氨含量。離心通風機性能參數(shù):

風機型號：B14-72

配套電機：11 kW

轉(zhuǎn)速：2 000 rpm

風壓：2 099 Pa

風量：14 453 m3/h

第一次改造后，離心機3#皮帶現(xiàn)場氨含量由20.5 mg/m3減少到18 mg/m3；現(xiàn)場碳酸鈉含量由1.7 mg/m3減少到1.6 mg/m3。但是現(xiàn)場游離氨含量仍然偏高，氨味較重，改造效果不明顯，使用過程中存在玻璃鋼管內(nèi)易積堿，1臺離心通風機功率偏小，嚴重影響離心通風機除氨效果，還需繼續(xù)探討改造。

表2 第一次改造后危害因素監(jiān)測值

3.2 第二次改造

在第一次改造的基礎(chǔ)上，再次組織技術(shù)人員根據(jù)存在的問題繼續(xù)對離心通風機風量的選擇、風壓的控制、離心機選型進行核算；同時對現(xiàn)場風管的布置及走向重新設(shè)計。

1)風機風量的選擇核算：

氣體流量計算公式Q=S×V×3 600,根據(jù)離心機3#皮帶現(xiàn)場狀況，風管直徑D=400 mm,風速為22 m/s，風道截面積S為πr2=0.1256,即風量Q為：

Q=S×V×3 600

=0.1256×22×3 600

=9 947.5 m3/h

2)風壓的選擇核算：

風壓計算公式Re=(D×V/0.0000151)，根據(jù)離心機3#皮帶現(xiàn)場狀況，風管直徑D=400 mm,風速為22 m/s，即風壓Re為：

Re=(D×V/0.0000151)

=(0.4×22)/0.0000151

=582 781

3)計算總阻力：

根據(jù)Re數(shù)值查取風管摩擦阻力系數(shù)莫臺圖，λ取0.066，計算管道沿程摩擦阻力：

R=(λ/D)×(V2×γ/2)(其中γ取1.2)

=(0.066/0.4)×(222×0.6)

=48 Pa

總阻力計算公式H=RL(由于阻力與風管材質(zhì)、形狀、風壓、溫度等諸多因素有關(guān)，工程上不易處處計算，而是參照相同工程或經(jīng)驗確定)，根據(jù)離心機3#皮帶現(xiàn)場狀況，R為48 Pa,風管長度為70 m,即總阻力H為：

H=RL

=48×70

=3 360 Pa

風壓根據(jù)除塵的要求，另外增加10%～15%風壓儲備，結(jié)合現(xiàn)場情況，此處風壓儲備選取15%。

H總=3 360×1.15

=3 864 Pa

4)離心通風機的選型：

按無因次特性參數(shù)選型，首先要確定風機比轉(zhuǎn)速。求比轉(zhuǎn)速(ns)

ns=Q0.5/P0.75n

得到ns=(9 947.5/3 600)0.5/(3 864/9.81)0.75×n

由于電機轉(zhuǎn)速一般為2 900 r/min、1 450 r/min、960 r/min、730 r/min，結(jié)合實際現(xiàn)場情況，風機選用，選用效率較高，風機較小，調(diào)節(jié)范圍較大的風機，來滿足系統(tǒng)可接受的性能，效率和質(zhì)量要求。此處選用2 900 r/min，得到ns=54(30～60屬于中壓風機)。

綜合考慮，按照以上數(shù)據(jù)，參照風機手冊參數(shù)，現(xiàn)選用Y8-39型風機，此風機選角位置為左右0°～ 225°，間隔45°。

3臺同類型離心通風機性能參數(shù):

風機型號：Y8-39

風壓：4 011 Pa

配套電機：22 kW

風量：10 555 m3/h

轉(zhuǎn)速：2 960 rpm

風機選型確定后，2018年4～5月份再次優(yōu)化實施重堿離心機除氨系統(tǒng)改造，針對第一次改造存在的離心通風機功率偏小，除氨效果不明顯狀況，本次改造由原來1臺離心通風機改型增加為3臺離心通風機(為保證除氨效果，3臺離心通風機開2備1。)，電機功率由原來11 kW增大為22 kW。離心通風機功率增大后，為保證離心通風機穩(wěn)定運行，防止離心通風機抽風量過大，造成離心通風機過流自停，本次改造在進口總管安裝2臺DN400蝶閥，3臺重堿離心機入口管又各安裝1臺DN400蝶閥，在離心通風機運行中，通過調(diào)節(jié)進口總管、各臺離心通風機入口管蝶閥開度來控制離心通風機風量，避免風機的運轉(zhuǎn)電流超過額定電流。最后通過3臺離心通風機各引出DN400鋼管至廠房頂部后排空。

針對風管內(nèi)易結(jié)疤狀況，首先將原風管材質(zhì)由玻璃鋼管改為卷制鋼管，其次根據(jù)風管在離心通風機抽風過程中，重堿中的水分和揮發(fā)出的游離氨在分管內(nèi)會冷凝成水，風管內(nèi)會堆積大量堿和冷凝水，影響離心通風機穩(wěn)定運行和除氨效果，為快速清理和消除隱患，在6根送風支管與總管交匯處底部各增加DN300清理孔，在3臺離心通風機入口管與總管交匯處左側(cè)上部各增加DN300清理孔，在總管2臺蝶閥右側(cè)上部各增加DN300清理孔，根據(jù)離心通風機運行狀況定期對各清理孔進行檢查清理，確保離心通風機穩(wěn)定運行。

對離心機3#皮帶進行密封處理，在皮帶架上用鋼板進行焊接完全密封罩住，最大程度的將皮帶上濕重堿進行全密閉處理，皮帶上重堿被罩住，進一步降低了離心機生產(chǎn)現(xiàn)場氨含量。

第二次改造現(xiàn)場圖1。

圖1 第二次改造現(xiàn)場圖示

表3 第二次改造后危害因素監(jiān)測值

第二次改造后，離心機3#皮帶現(xiàn)場氨含量由20.5 mg/m3減少到4.65 mg/m3；現(xiàn)場碳酸鈉含量由1.7 mg/m3減少到0.3 mg/m3，現(xiàn)場已基本無氨味，現(xiàn)場環(huán)境得到有效控制，改造效果顯著。