淺談降低重質純堿涼堿床出堿溫度的措施

項自根

（青海堿業有限公司，青海 德令哈 817000）

青海堿業有限公司原設計重質純堿生產能力為90萬t／a，隨著填平補齊項目的完善，2012年重質純堿產量達到101.7萬。市場對重質純堿的需求量不斷增加，輕質純堿需求量降低，公司根據銷售需求，有時停止生產輕質純堿，全部生產重質純堿，致使重質純堿裝置超負荷。

我公司重質純堿生產采用固相水合法，將由輕灰工段煅燒爐烘干分解后的輕質純堿通過刮板運輸機拉至水合料倉，由變頻螺旋輸送至水合機內加水混合，水堿比控制在1／0.317～0.415，形成一水堿結晶體；一水堿經水合機溜管，通過螺旋輸送機進至重灰煅燒爐內進行烘干，煅燒爐出來后的重質純堿溫度達到160℃；經高溫刮板輸送機、斗提機、分配刮板進入涼堿流化床（重質堿冷卻機）進行冷卻；冷卻溫度至85℃以后，進入振動篩篩分，經成品刮板運輸至包裝車間進行包裝。

重質純堿的涼堿設備采用的是GLWN5.0型號的流化床冷卻設備，由金屬機殼、蛇形換熱管、擋料板、出料板、進堿口、出氣口、風室、分布板等組成，簡單結構及工藝流程如圖1，設備特性、操作條件如表1。

圖1 流化床結構及工藝流程示意圖

表1 流化床設備特性及操作條件

重質純堿冷卻流化床的生產原理：高溫重質純堿由進料口送入涼堿床內，0～25kPa的過濾空氣由流化床風室進入，促使重質純堿在床內處于流化狀態，與換熱管內25℃、0.3～0.5MPa循環水間接換熱，循環水水溫上升，而涼堿床溫度降低至指標范圍。流化床內料位控制在擋料板的2／3處，通過進堿量、氣量大小控制出堿溫度。

重灰工序6臺涼堿床按照重質純堿90萬t／a配套設計，如今重質純堿產量提升了，但涼堿裝備沒有增加，時常出現出堿溫度高，最高溫度達到140℃左右，導致重質純堿停止包裝，即便在冬季也會超溫。因此，涼堿床涼堿能力成為制約產量和質量的瓶頸。我們通過控制涼堿床料位、定期清理結疤、酸洗換熱管等方法，降低出堿溫度。

1 控制床層料位

控制涼堿床料位是降低高溫重質純堿（≥160℃）溫度的基本條件之一，也是設備穩定運行的基礎。鼓入空氣壓力控制在0～25kPa范圍內，一般在9kPa左右，使料位保持在擋堿板2／3處，此高度與冷卻蛇形管高度相一致，即保證了兩種流體間接接觸，又提高了物料的停留時間，增強了流體的換熱效率。

2 定期清理涼堿除塵塔

涼堿除塵塔是尾氣除塵和堿液回收設備，也是除塵熱氣排氣口。由于循環槽補給的軟化水中鈣質及雜質較多，隨著運行周期的增加，造成除塵塔填料區堵塞，風室氣壓無法加壓，熱氣置換效率較差，最終導致涼堿床溫下降緩慢。

每月定期清理涼堿除塵塔填料，除去填料內的水垢及泥沙，保證除塵氣路暢通。清理前出堿溫度平均112℃，清理后，降至目前的80.1℃。

3 定期酸洗涼堿床內換熱管

涼堿床內的蛇形換熱管是傳熱的主要介質，保障涼堿床循環水流量，提高換熱管的傳熱效率，是解決出料溫度的主要途徑。

涼堿床冷卻換熱管是由45＃、304L不銹鋼加工而成，由于循環水水質硬度較大，Ca2＋、Mg2＋含量較高，導致管內壁結垢，隨著運行周期延長，管壁內結垢加厚，蛇形換熱管換熱效率急劇下降。每月定期以0.5mol／L的鹽酸，通過0.4MPa的酸洗泵打壓至蛇形管內，酸洗液在管內循環大致2h左右，換熱管內壁垢層溶解。

4 定期清理涼堿床內堿疤

清理涼堿床內堿疤對穩定操作，降低出料溫度有非常重要的意義，由于設備自身、指標及操作不穩定等因素，在實際操作中，時常出現重灰大顆粒及堿疤。

4.1 爐氣管線局部堵塞產生竄汽導致的堿疤

重質純堿采用臥式回轉（自身返堿）煅燒爐，由于自身返堿爐出堿口、返堿口轉動至上位時，爐內爐氣從出堿口、返堿口竄出，而且爐頭浮環由于磨損出現間隙或意外局部斷裂（也可導致爐內一水堿物料流入刮板內，產生氣體），或者爐氣管線局部堵塞出氣不暢從爐頭浮環竄汽，氣體進入刮板后由于溫差凝結冷凝，與刮板內的重質純堿發生二次反應（產物Na2CO3·NaHCO3·2H2O、NaHCO3、Na2CO3·nH2O等，此類物質失去游離水后變成硬質堿疤），最終導致刮板內結疤。在設備運行過程中，脫落的結疤會重置于床底，從而涼堿床失去了流化狀態，導致床溫持續偏高。

每周循環清理一臺涼堿床，定期清理床內堿疤，即加大了鼓入空氣量（最適宜的風量控制在8kPa～12kPa），又保證了高溫重質純堿與換熱管的良好接觸，促使涼堿床處于流化態，從而有效的降低了出料溫度。

4.2 氨鹽水中鎂含量過低導致的堿疤

在高原地區，生產重質純堿的過程中，嚴格控制氨鹽水中鎂的最低含量（Mg2＋含量控制在20～40 tt內），鎂含量過低不產生一水堿結晶，鎂含量過高則出現大顆粒。在實際操作中，由于氨鹽水鎂含量的低度超標，導致出現大顆粒，顆粒循環進入涼堿床內，出現堿疤。而在設備的倒停過程中，水合機頻繁開、停也容易生成堿疤，堿疤最終流進涼堿床，重置于床底，致使涼堿床產生死床，失去換熱效率，造成涼堿堿溫嚴重超標。

4.3 刮板箱內水蒸汽冷凝導致的結疤

由于在煅燒爐內烘干出堿溫度達到155℃，經出堿星型到高溫刮板輸送機，重質純堿由高溫區到常溫區，溫度降低，水蒸汽冷凝，造成刮板箱體內結疤，這是重質純堿涼堿床內結疤形成的主要原因。對刮板箱體進行保溫，提高保溫效果，減少和降低結疤形成因素。

通過上述措施的落實，促使重質純堿涼堿床出堿溫度顯著降低，由原來最高的140℃，平均112℃，降至目前的80.1℃，平均下降30℃左右，有效地解決了涼堿床溫度高難題，而且產品質量更加穩定，重質純堿包裝沒有出現因溫度高損壞編織袋而停止包裝的現象。

［1］ 中國純堿工業協會.純堿工學［M］.北京：化學工業出版社，1990