煅燒工序爐氣系統(tǒng)生產(chǎn)控制技術(shù)探討

韓慶龍

(唐山三友化工股份有限公司純堿分公司，河北 唐山 063305)

重堿在蒸汽煅燒爐內(nèi)加熱分解制得純堿和爐氣，爐氣成分為二氧化碳、氨、水蒸汽、空氣并夾帶少量堿塵，經(jīng)過處理回收堿塵，預(yù)熱冷母液回收熱量，最后經(jīng)冷卻、洗滌回收氨，壓縮后送至碳化制堿?；厥諣t氣中CO2濃度要高，并盡量減少氨及堿塵的損失。

1 爐氣系統(tǒng)流程簡介

重堿煅燒過程產(chǎn)生的爐氣首先進(jìn)入旋風(fēng)分離器，大部分堿塵經(jīng)離心分離后用螺旋輸送機(jī)經(jīng)堿塵下料器送往預(yù)混器。從旋風(fēng)分離器出來的爐氣進(jìn)入熱堿液塔，用熱堿液直接噴淋，溶解剩余堿塵，熱堿液自流入熱堿液槽循環(huán)使用，熱堿液濃度升高后外送至配堿槽，利用蒸餾廢淡液作為補(bǔ)充。熱堿液塔出氣由母液洗滌塔下部進(jìn)入，在塔內(nèi)被自上而下的冷母液直接噴淋洗滌，預(yù)熱冷母液并降低爐氣溫度，形成的熱母液送蒸餾工序。母液洗滌塔出氣由換熱器頂部進(jìn)入，被循環(huán)冷卻水間接冷卻，將爐氣中水蒸汽冷凝成水并溶解了大部分氨形成冷凝液，冷凝液自流入冷凝液槽，經(jīng)泵輸送高真空蒸餾工序。爐氣則由換熱器下部引出經(jīng)U形水封后匯集到爐氣總管，然后進(jìn)入爐氣洗滌塔下部，在塔內(nèi)被來自濾過崗位的凈氨液直接噴淋洗滌，吸收爐氣中剩余的少量氨，制得含高濃度CO2的爐氣由塔頂部引出進(jìn)入壓縮工序。

2 主要工藝指標(biāo)

2.1 爐氣溫度

合理控制爐氣溫度是保障重堿煅燒正常生產(chǎn)操作的基本條件，煅燒爐出氣溫度低于100 ℃，爐氣中的水蒸汽凝結(jié)導(dǎo)致堿塵遇水形成堿疤，堵塞出氣箱以及旋風(fēng)分離器，煅燒爐出氣溫度過高造成熱量損失大、蒸汽消耗升高，一般控制煅燒爐出氣溫度105～110 ℃。

爐氣換熱器、爐氣洗滌塔出氣溫度過低則會形成碳酸銨鹽的結(jié)晶，堵塞設(shè)備、管線，造成系統(tǒng)阻力升高，影響重堿煅燒真空度，爐氣洗滌塔出氣溫度過高將影響壓縮機(jī)進(jìn)氣量。換熱器出氣溫度控制37～42 ℃、爐氣洗滌塔出氣溫度控制40 ℃以下。

2.2 煅燒爐尾壓力

煅燒爐尾壓力大時，部分爐氣、堿塵外逸，不但損失氨、二氧化碳，而且造成粉塵飛揚，崗位現(xiàn)場氨味強(qiáng)烈，不利于職工現(xiàn)場生產(chǎn)操作；爐尾壓力低、真空大時，空氣漏入爐氣中，使?fàn)t氣CO2濃度降低。對于碳化工序制堿作業(yè)而言，爐氣CO2濃度越高越好，綜合考慮各方面因素，控制爐尾壓力在-50 Pa至50 Pa，從而確保爐氣CO2濃度在95%以上。

2.3 熱堿液濃度

熱堿液自流入熱堿液槽，一部分作循環(huán)，一部分送到配堿槽加入適量的來自液相水合工序的高鹽鹵制成合格濃度的堿液用于鹽水精制。熱堿液濃度60 tt以上，容易造成熱堿液塔內(nèi)部填料結(jié)晶堵塞，設(shè)備阻力增大；同時熱堿液濃度過高會導(dǎo)致液相水合工序高鹽鹵用量減少，高鹽鹵外送量減少對液相水合一水堿鹽分控制及產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響。熱堿液濃度20 tt以下，造成純堿液濃度低，鹽水二次精制過程堿液加入量增加，影響二次鹽水鹽分。通過調(diào)整熱堿液外送量，控制熱堿液濃度30～40 tt。

3 存在問題及解決措施

3.1 旋風(fēng)分離器分離效果差

通常根據(jù)旋風(fēng)分離器進(jìn)氣、出氣堿塵含量判斷旋風(fēng)分離器分離效果，但進(jìn)氣、出氣含塵量測定手法相對復(fù)雜、所需時間較長。在外送熱堿液量基本穩(wěn)定的情況下，可根據(jù)熱堿液濃度高低判斷旋風(fēng)分離器分離效果，正常生產(chǎn)中熱堿液濃度30～40 tt，若熱堿液濃度突然上升至50 tt以上，可初步判斷旋風(fēng)分離器運行出現(xiàn)問題。最為常見原因為旋風(fēng)分離器設(shè)備本體及進(jìn)出氣管線、清理孔蓋密封點出現(xiàn)泄漏點，特別是旋風(fēng)分離器下部集塵室和下料管上下漏風(fēng)時，其效率將急劇下降。增加分離器料腿壓力測定，實現(xiàn)DCS在線監(jiān)控；及時消除真空泄漏點，可有效保障旋風(fēng)分離器分離效果。其次分離器局部過冷爐氣中水蒸汽冷凝設(shè)備結(jié)疤，造成分離器分離效果降低，采用0.5 MPa蒸汽用于出氣箱、分離器本體伴熱，控制爐氣溫度105 ℃以上，同樣是保障旋風(fēng)分離器分離效果的必要措施。

3.2 熱母液泵上量不穩(wěn)

熱堿液塔出來的爐氣在母液洗滌塔內(nèi)被自上而下的冷母液直接噴淋洗滌，降低爐氣溫度，預(yù)熱冷母液，形成的熱母液經(jīng)熱母液泵送蒸餾工序。熱母液泵上量不穩(wěn)，會造成母液洗滌塔液位升高，嚴(yán)重情況會造成“封塔”，重堿煅燒過程產(chǎn)生的爐氣無法及時抽走，煅燒爐被迫減量甚至停下堿。

控制母液洗滌塔液位30%～40%，保障熱母液泵入口壓力。在熱母液泵進(jìn)口管線高點處開孔，引DN50支管并至母液洗滌塔出氣管線，利用母液洗滌塔出氣真空將熱母液夾帶的氣泡抽走，減少熱母液泵進(jìn)液夾帶氣泡，防止熱母液泵氣縛，穩(wěn)定熱母液泵上液量。

3.3 設(shè)備、管線結(jié)晶

因爐氣中含有高濃度的CO2及少量氨，出氣溫度過低可形成碳酸氫銨結(jié)晶，在換熱器出氣管、U形水封及出氣調(diào)節(jié)閥處結(jié)晶厚度可達(dá)20～50 mm。結(jié)晶造成設(shè)備、管線阻力增大，煅燒爐真空度不足。合理控制爐氣換熱器出氣溫度，尤其在冬季低溫季節(jié)適當(dāng)高控爐氣換熱器出氣溫度，較夏季出氣溫度提高2～3 ℃；利用0.3 MPa蒸汽對爐氣換熱器進(jìn)行“蒸煮”，冬季低溫季節(jié)每2～3天“蒸煮”一次；同時爐氣換熱器頂部、爐氣總管處采用脫鹽水噴淋。

3.4 冷凝液量多

為溶解各管線設(shè)備的碳酸氫銨結(jié)晶采用脫鹽水噴淋。爐氣換熱器的噴淋液進(jìn)入冷凝液；U形水封及爐氣總管處噴淋液送至重堿車間冷凝液桶，與蒸餾工序冷凝液在高真空蒸餾塔內(nèi)利用蒸汽加熱回收氨，出液(熱廢淡液)冷卻后(冷廢淡液)作為噴淋水、洗滌水循環(huán)使用。實際生產(chǎn)過程中廢淡液量過剩，只能部分外排進(jìn)入澄清水系統(tǒng)，造成了廢淡液浪費，同時增加了高真空蒸餾系統(tǒng)蒸汽消耗。

受換熱器出氣溫度等指標(biāo)制約，輕灰換熱器冷凝液量、蒸餾工序冷凝液量無法進(jìn)一步縮減，只能控制爐氣換熱器、U形水封及爐氣總管噴淋量從而減少冷凝液總量，但如果噴淋量過少將導(dǎo)致設(shè)備、管線中的碳酸氫銨結(jié)晶溶解不充分，影響煅燒真空。地槽冷凝液含氨20～30 tt、爐氣冷凝液含氨70～90 tt，可用地槽冷凝液噴淋換熱器，循環(huán)使用。改造完成后爐氣冷凝液含氨平均85 tt未見明顯升高，設(shè)備管線阻力正常，避免了使用脫鹽水噴淋，有效減少冷凝液量，降低高真空蒸餾系統(tǒng)負(fù)荷及蒸汽消耗，避免了廢淡液外排。年節(jié)約脫鹽水4.32×104m3，減少高真空蒸餾蒸汽消耗2 180 t，創(chuàng)效105萬元。

4 總 結(jié)

通過以上生產(chǎn)控制及技術(shù)改造，可有效保障各爐氣處理設(shè)備的阻力在正常范圍之內(nèi)，滿足重堿煅燒過程所需真空度，制得爐氣CO2濃度95%以上滿足碳化制堿要求。