粉體流冷卻器在重灰涼堿系統(tǒng)中的應(yīng)用

張國豐，張 彪，楊 洋

（唐山三友化工工程設(shè)計有限公司，河北 唐山 063305）

1 引 言

作為化工企業(yè)，能源消耗是制約企業(yè)發(fā)展的一個關(guān)鍵，國家也大力提倡新上節(jié)能降耗項(xiàng)目，公司生產(chǎn)系統(tǒng)屬于傳統(tǒng)化工原材料生產(chǎn)系統(tǒng)，對節(jié)能降耗項(xiàng)目的開發(fā)尤為重要，經(jīng)調(diào)查、論證，重灰涼堿系統(tǒng)工藝流程中沸騰涼堿爐可以采用能耗極低的粉體流冷卻器來替換進(jìn)行涼堿，達(dá)到降低能耗的目的。

2 工藝流程設(shè)計

2.1 重灰涼堿系統(tǒng)工藝流程

原重灰涼堿系統(tǒng)工藝流程為建廠時所設(shè)計，重灰煅燒爐出料經(jīng)爐尾出料斜刮板輸送至高溫重灰斗提機(jī)提升，提升后進(jìn)入高溫重灰轉(zhuǎn)篩進(jìn)行篩分，篩上物（不合格物料）運(yùn)送至破碎系統(tǒng)進(jìn)行破碎，破碎合格后重新運(yùn)送至高溫重灰斗提機(jī)并入系統(tǒng)；篩下物（合格物料）通過篩下刮板輸送至分配刮板，分配刮板出料通過沸騰涼堿爐進(jìn)料絞龍進(jìn)入沸騰涼堿爐進(jìn)行涼堿，降溫后低溫重灰通過重灰成品刮板、成品皮帶進(jìn)入成品車間進(jìn)行包裝銷售，原重灰涼堿系統(tǒng)工藝流如圖1所示。

圖1 原重灰涼堿系統(tǒng)工藝流程圖

2.2 沸騰涼堿爐工藝流程

高溫重灰經(jīng)沸騰涼堿爐進(jìn)料絞龍進(jìn)入涼堿爐，鼓風(fēng)機(jī)將外界空氣鼓入涼堿爐底部，使重灰在涼堿爐內(nèi)成沸騰狀態(tài)，涼堿爐內(nèi)置冷卻水管，沸騰狀態(tài)的重灰與冷卻水管接觸并與水管內(nèi)冷卻水進(jìn)行間接熱交換使重灰降溫，冷卻后低溫重灰經(jīng)下料器運(yùn)送至重灰成品刮板。涼堿尾氣經(jīng)布袋除塵器、旋風(fēng)分離器分離出大部分堿塵后進(jìn)入涼堿尾氣洗滌塔洗滌后，由引風(fēng)機(jī)送至涼堿擴(kuò)容器排空；布袋除塵器、分離器分離下來的堿塵經(jīng)卸料器、重灰堿塵小絞龍進(jìn)入輕灰成品刮板；洗滌液由泵打去重灰工序。沸騰涼堿爐涼堿系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

2.3 粉體流涼堿器工作原理

粉體流冷卻器由四部分組成：進(jìn)料倉、板箱（換熱板組）、出料倉和料位控制系統(tǒng)，板箱是由中空的不銹鋼板片垂直緊密排列組成的換熱板組。待冷卻的物料均勻進(jìn)入換熱板組間隔中，在重力的作用下，物料從換熱板組間均勻可控的自上而下緩慢通過，并與換熱板組內(nèi)的冷卻水進(jìn)行間接換熱，料位控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)冷卻器下部的出料倉振動器頻率來調(diào)節(jié)出料速率，確保適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r間，實(shí)現(xiàn)最佳出料溫度。

圖2 沸騰涼堿爐工藝流程圖

2.4 粉體流涼堿器與沸騰涼堿爐應(yīng)用的比較

工藝指標(biāo)方面，粉體流涼堿器試運(yùn)行能力約30 t／h，已達(dá)設(shè)計能力（設(shè)計能力25t／h）。方案制定初期，考慮到一水堿結(jié)晶差，結(jié)晶不夠密實(shí)，容易產(chǎn)生較多的堿塵（0.075mm篩下物），容易引發(fā)重灰粒度低于70%的產(chǎn)品質(zhì)量事故（GB210.4－2001標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的優(yōu)級品重灰粒度≥70%），在應(yīng)用涼堿爐涼堿時，堿塵由引風(fēng)機(jī)抽吸帶走進(jìn)入除塵系統(tǒng)，而粉體流涼堿器無引風(fēng)裝置，故堿塵無法排除，會對產(chǎn)品粒度造成影響。通過對粉體流出料粒度與重灰皮帶粒度對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，粉體流涼堿器涼堿后的重灰粒度平均水平優(yōu)于涼堿爐降溫后重灰，其平均值略高于涼堿爐粒度值3.0%左右。分析原因：從數(shù)據(jù)來看，一水堿結(jié)晶差時，篩下堿塵相對較多，因?yàn)橹鼗翌w粒在涼堿爐內(nèi)呈現(xiàn)沸騰狀態(tài)，顆粒與顆粒、顆粒與器壁以及可以與換熱水管之間碰撞、摩擦較劇烈，可能會引起不夠密實(shí)的重灰顆粒的二次破碎，雖然涼堿爐引風(fēng)裝置帶走部分的粉塵，但是一同隨著重灰出料粉塵同樣也相應(yīng)的有所增加；然而，在粉體流涼堿器內(nèi)，重灰受重力作用，緩慢的自上向下移動，幾乎不會產(chǎn)生二次破碎效應(yīng)，從而不會破壞重灰的粒度。粉體流冷卻器冷卻水溫升高于沸騰涼堿爐冷卻水，換熱效率提高。

運(yùn)行設(shè)備方面，與沸騰爐涼堿器相比，應(yīng)用粉體流冷卻器進(jìn)行涼堿，可以省掉涼堿鼓風(fēng)機(jī)、布袋、旋風(fēng)分離器、尾氣洗滌塔、涼堿引風(fēng)機(jī)、涼堿擴(kuò)容器、涼堿洗滌泵等設(shè)備及附屬管道，縮短工藝流程，減少生產(chǎn)設(shè)備，其中涼堿鼓風(fēng)機(jī)、涼堿引風(fēng)機(jī)、涼堿洗滌泵用電功率較大，省掉后能大幅度節(jié)約電能，工藝生產(chǎn)操作更簡單。

3 設(shè)備布置設(shè)計

現(xiàn)有涼堿設(shè)備為兩臺沸騰涼堿爐，本設(shè)計主要內(nèi)容為新增加一臺粉體流冷卻器進(jìn)行試驗(yàn)，若粉體流冷卻器能達(dá)到預(yù)期目的，后期將再上兩臺粉體流冷卻器替換沸騰涼堿爐。本設(shè)計為在原有生產(chǎn)設(shè)備布置基礎(chǔ)上，增加新設(shè)備設(shè)計，由于原工藝流程所對應(yīng)設(shè)備布置比較緊湊、合理，設(shè)備布置時既要考慮增加一臺粉體流冷卻器，同時又需要考慮后期用三臺粉體流冷卻器整體取代兩臺沸騰涼堿爐的設(shè)備布置，設(shè)計難度在于粉體流冷卻器的布置位置和取料位置及方式。

3.1 粉體流冷卻器的布置位置

考慮到后期三臺粉體流冷卻器替換兩臺沸騰涼堿爐，結(jié)合新加粉體流冷卻器高度，平面上所占空間大小，現(xiàn)有兩臺涼堿爐位置應(yīng)為后期兩臺粉體流冷卻器位置，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，確定新粉體流冷卻器位置位于兩臺沸騰涼堿爐之間，且東、西方向與兩臺沸騰涼堿爐軸線重合，粉體流冷卻器安裝框架基礎(chǔ)在一樓地面上，土建設(shè)計基礎(chǔ)承臺時同時考慮后期兩臺基礎(chǔ)承臺施工空間，并保證后期三臺基礎(chǔ)承臺單獨(dú)承受各自粉體流冷卻器載荷。

3.2 取料位置及方式

現(xiàn)有運(yùn)輸設(shè)備受安裝位置限制，無法進(jìn)行取料，后經(jīng)比較確定沿長篩下刮板至東側(cè)沸騰涼堿爐進(jìn)料絞龍上方位置，在老煅燒廠房三樓篩下刮板下方加進(jìn)料絞龍，并利用三樓框架梁起進(jìn)料絞龍前、后軸承座及傳動部分基礎(chǔ)，受篩下刮板安裝高度限止，新起基礎(chǔ)標(biāo)高低于框架三層標(biāo)高，進(jìn)料絞龍安裝三層樓面上便于安裝、檢修。

3.3 粉體流冷卻器出料

利用粉體流冷卻器框架起平臺支撐出料絞龍，降溫后重灰經(jīng)出料絞龍向北運(yùn)送至重灰成品刮板、成品皮帶，進(jìn)入成品車間包裝銷售。

3.4 短路分配刮板

篩下刮板沿長后，篩下物直接通過溜管進(jìn)入兩臺沸騰涼堿爐進(jìn)料絞龍，通過進(jìn)料絞龍進(jìn)入沸騰涼堿爐進(jìn)行涼堿，短路分配刮板，從而停分配刮板，減少運(yùn)行設(shè)備數(shù)量，降低能耗。待后期上三臺粉體流冷卻器時拆除分配刮板。

4 結(jié) 論

應(yīng)用粉體流冷卻器替換沸騰涼堿爐滿足生產(chǎn)能力要求，新設(shè)備同老設(shè)備相比，具有占地空間小、附屬設(shè)備少、換熱效率高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，同時應(yīng)用粉體流冷卻器后減少多個用電設(shè)備，大幅度降低電能消耗，從而進(jìn)一步降低了生產(chǎn)產(chǎn)本，屬于節(jié)能降耗項(xiàng)目。

［1］ 王凱.化工設(shè)備設(shè)計全書——換熱器［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003

［2］ 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計選用手冊編輯委員會.運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計選用手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999