鑄鐵熱母液洗滌塔在煅燒系統(tǒng)上的應(yīng)用

李敬輝

(連云港堿業(yè)有限公司，江蘇 連云港 222042)

連云港堿業(yè)有限公司有5臺(tái)熱母液洗滌塔，原始設(shè)計(jì)為碳鋼熱母液洗滌塔，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)周期的運(yùn)行，塔體腐蝕嚴(yán)重，泄漏點(diǎn)較多，工作狀況惡化，傳熱效率下降，給純堿生產(chǎn)造成極大的安全隱患。2008年、2013年、2018年、2020年分別將輕灰4#、1#、0#、3#熱母液洗滌塔材質(zhì)由碳鋼更換為鑄鐵，下面主要對(duì)碳鋼與鑄鐵材質(zhì)的熱母液洗滌塔對(duì)比分析。

1 碳鋼熱母液洗滌塔

1.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及性能簡(jiǎn)述

碳鋼熱母液洗滌塔為篩板塔，直徑φ3200，塔高度15 904 mm，塔體材質(zhì)Q235-A；塔內(nèi)有三層篩板，玻璃鋼材質(zhì)，厚度12 mm；塔頂有絲網(wǎng)除沫器(DN3200×150)裝置，液體分布器，因進(jìn)入熱母液洗滌塔的氣體溫度較高，內(nèi)部填充瓷環(huán)填料；工字梁2根，材質(zhì)0Cr18Ni9Ti，支撐板16塊，材質(zhì)A3；支承圈2套，規(guī)格分別為φ3196/φ2996(δ=12)，φ3196/φ3076(δ=12)。

爐氣從塔底部進(jìn)氣，從塔頂部出氣，冷母液從塔的上部進(jìn)液，從塔的下部出液，爐氣與冷母液在塔內(nèi)逆流直接接觸洗滌爐氣，同時(shí)達(dá)到預(yù)熱冷母液的目的。

1.2 設(shè)備缺陷

經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行后，碳鋼熱母液洗滌塔設(shè)備主體出現(xiàn)很多缺陷問(wèn)題，主要問(wèn)題如下：

1)含有大量Cl-母液在爐氣攪動(dòng)下對(duì)碳鋼設(shè)備內(nèi)表面產(chǎn)生沖刷腐蝕作用，爐氣量的波動(dòng)，使填料層產(chǎn)生浮動(dòng)，設(shè)備內(nèi)表面形成氧化鐵腐蝕層不斷產(chǎn)生脫落更新，加劇了腐蝕作用，造成塔體腐蝕嚴(yán)重，塔體多處漏液，已進(jìn)行過(guò)多次補(bǔ)焊。

2)隨著輕灰蒸汽煅燒爐技改更新改造后生產(chǎn)能力由原設(shè)計(jì)日產(chǎn)800 t提高至920 t以上，爐氣量明顯上升，塔內(nèi)氣速提高，導(dǎo)致?tīng)t氣對(duì)塔壁、內(nèi)置件的沖刷以及填料浮動(dòng)剝蝕更加嚴(yán)重，造成塔內(nèi)部構(gòu)件腐蝕嚴(yán)重，柵板、液體分布器、支撐架等隨時(shí)有斷裂坍塌的隱患。

3)隨著作業(yè)時(shí)間的延長(zhǎng)，塔壁及進(jìn)液鑄鐵管道腐蝕過(guò)程產(chǎn)生的大量氧化鐵殘?jiān)?，造成塔?nèi)瓷環(huán)填料堵塞，填料層阻力明顯上升，并影響爐氣在母液洗滌塔內(nèi)的正常傳質(zhì)傳熱效果，也影響輕灰蒸汽煅燒爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

2 鑄鐵熱母液洗滌塔

鑄鐵熱母液洗滌塔為篩板塔，塔直徑φ3000，塔高度15 904 mm，塔體材質(zhì)HT250；13層塔圈，法蘭連接；塔內(nèi)有四層篩板，材質(zhì)Q235-A；塔頂有絲網(wǎng)除沫器(DN3000×150 mm)裝置，液體分布器，材質(zhì)玻璃鋼δ=20；塔底部有氣體分布器。

鑄鐵熱母液塔示意圖如圖1所示。

圖1 鑄鐵熱母液洗滌塔示意圖

3 技改成鑄鐵熱母液洗滌塔

因鑄鐵材質(zhì)其強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性均較好，可用于要求高強(qiáng)度和一定耐蝕能力的泵殼、容器、塔器、法蘭、填料箱本體及壓蓋、碳化塔、硝化塔等；因熱膨脹系數(shù)小，可以加工出精度更高的配合間隙，其受熱變形量較小，常使用于高溫場(chǎng)合；成本低，壽命長(zhǎng)，反復(fù)利用率高。

我公司從2008年至2020年分別對(duì)5臺(tái)碳鋼熱母液洗滌塔進(jìn)行逐臺(tái)更換為鑄鐵塔，已更換完成4臺(tái)。因鑄鐵塔噸位較重，在舊碳鋼塔拆除，新塔安裝施工過(guò)程中，制定了詳細(xì)的施工安裝方案。熱母液洗滌塔進(jìn)口管線閥門由普通漿液閥改造更換成電動(dòng)漿液閥，大大提高閥門開(kāi)關(guān)速度，將熱母液洗滌塔的液位控制在20%～80%，以延長(zhǎng)氣液交換時(shí)間，熱母液溫度由原來(lái)的65 ℃提高到73 ℃左右。

4 改造后效果

鑄鐵熱母液洗滌塔塔體耐磨性、耐腐蝕能力增強(qiáng)，塔體沖刷腐蝕漏點(diǎn)徹底消除；輕灰爐在45 t/h作業(yè)量情況下，熱母液塔阻力降由原來(lái)的3.523 kPa(350 mmH2O)降為1.931 kPa(200 mm H2O),與碳鋼填料塔相比，高負(fù)荷生產(chǎn)下的阻力較小，具有較好的通氣能力；出氣溫度由原來(lái)的70 ℃降為60 ℃左右，達(dá)到生產(chǎn)工藝控制范圍；出液溫度由原來(lái)的65 ℃漲到73 ℃左右，高于同等作業(yè)狀況下的填料塔8 ℃左右，傳質(zhì)傳熱效果優(yōu)于填料塔；熱母液塔由原來(lái)檢修1次/6月延長(zhǎng)到1次/24月，甚至更長(zhǎng)時(shí)間；系統(tǒng)停車大修期間對(duì)塔內(nèi)部檢修時(shí)，因鑄鐵塔內(nèi)部無(wú)瓷環(huán)填料，只是多了一層篩板，檢查時(shí)間由原來(lái)6 h/1次減少為1 h/1次。