一種堿渣/鹽泥廢液綜合處理設(shè)備的研發(fā)及應(yīng)用

王秀忠，王健璠

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

參考文獻

一種堿渣/鹽泥廢液綜合處理設(shè)備的研發(fā)及應(yīng)用

王秀忠，王健璠

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

闡述了一種堿渣/鹽泥廢液綜合處理設(shè)備的研發(fā)思路，對其工作原理、設(shè)備構(gòu)造、軸與攪拌裝置等關(guān)鍵部位的設(shè)計依據(jù)進行了詳細論述，并據(jù)此利用公司閑置淡液塔進行了設(shè)備改造，利用成型裝置進行堿渣廢液制備液體脫硫劑試驗。結(jié)果表明該設(shè)備可成功去除廢液中直徑大于0.5 mm的砂粒，堿渣處理能力達到600 m3/h，所制備的脫硫劑產(chǎn)品符合熱電公司煙道氣脫硫各項指標的需求。

氨堿法；堿渣廢液；煙道氣脫硫劑；切削式攪耙；綜合處理

1 堿渣廢液的處理現(xiàn)狀

氨堿法純堿生產(chǎn)過程中，堿渣廢液是一種產(chǎn)量極高的副產(chǎn)物，堿渣的處理歷來就是制約氨堿法純堿企業(yè)發(fā)展的難題。對于堿渣的處理，通常是將堿渣廢液引入渣場自然沉淀，少部分企業(yè)則使用澄清桶澄清壓濾，清液經(jīng)酸中和處理達標后排海，固體物料或用作其他輔料，或在渣場堆存。隨著產(chǎn)能的提升，堿渣排放量日益增加，渣場庫容越來越小，且渣場維護成本高昂。澄清桶體積龐大，需要很大的占地面積，采用的耙式攪拌器由于其結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)常因底部刮泥阻力太大而將驅(qū)動裝置憋停。迫于頻繁檢修及高額維護費用的壓力，以及國家環(huán)保要求的日益強化，使得純堿企業(yè)急需尋求一種有效的堿渣廢液處理方式。

我公司氨堿法純堿生產(chǎn)已有近三十年的歷史，為突破制約堿渣廢液處理這一制約公司發(fā)展的瓶頸，公司成立課題組進行堿渣回收利用的技術(shù)攻關(guān)，并成功開發(fā)出利用堿渣廢液制取煙道氣液體脫硫劑的工藝技術(shù)路線。但采用傳統(tǒng)設(shè)備需要分砂器、澄清桶、洗泥桶等諸多設(shè)備聯(lián)合使用，需要大量資金和場地，在我公司內(nèi)部不易實現(xiàn)，因此，大型堿渣、鹽泥廢液綜合處理設(shè)備的研發(fā)勢在必行。

2 設(shè)備主體研發(fā)

2.1 設(shè)備總體設(shè)計思路

根據(jù)總體技術(shù)要求，處理裝置必須具備結(jié)構(gòu)簡單、易于制作安裝, 且綜合性能高的特點，能夠集澄清、分砂和制備脫硫劑的功能于一體，達到簡化生產(chǎn)工藝流程的目的，因此，設(shè)備設(shè)計采用豎式結(jié)構(gòu)，以充分利用有限空間。設(shè)備主體由兩部分組成，上部澄清、提取脫硫劑，下部錐段儲砂排砂，結(jié)構(gòu)見示意圖1，其關(guān)鍵亮點部位在于軸和攪拌裝置的設(shè)計。

2.2 工作原理

生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的堿渣廢液輸送到中心桶內(nèi)，其中的較大顆粒狀物料在重力作用下沿中心桶豎直方向沉積，落到排砂錐段筒壁上，沿內(nèi)壁滑落，并經(jīng)排砂/放凈口排出，進行二次回收；清液沿設(shè)備殼體內(nèi)壁向上經(jīng)溢流口排出，匯入堿渣管線；中層泥在切刀式大攪拌框的作用力下，經(jīng)驅(qū)動裝置變頻調(diào)速，得到滿足生產(chǎn)要求的懸浮中層泥，達到脫硫劑指標之后的中層泥經(jīng)出液口或備用出液口排出，在洗泥桶內(nèi)稠厚、降濾后輸送到電廠作為濕法脫硫劑進行煙道氣脫硫。

2.3 設(shè)備主體設(shè)計

2.3.1 筒體

上部筒體部分具有澄清桶的功能，利用重力沉降原理進行固液分離。其采用帶有中心桶的直筒形結(jié)構(gòu)，為充分保證沉降分離效果，滿足脫硫劑生產(chǎn)的工藝需要，選擇適當?shù)牧魍娣e和長徑比是其設(shè)計關(guān)鍵。

2.3.2 軸

傳動軸設(shè)計采用沉軸式設(shè)計理念，上端由滾動軸承定位并承受攪拌裝置自重，軸整體結(jié)構(gòu)較長，在中心桶下部位置增加設(shè)計了中間定位軸瓦，防止軸的擺動過大，并設(shè)計了外部防護罩殼，阻止泥沙進入軸瓦間隙加速磨損。軸的下端采用浮動形式，不設(shè)計定心軸承，避免因下部泥沙多，軸瓦磨損過快而增加檢修工作量，同時也減少了對下部泥沙排出的影響，結(jié)構(gòu)更加簡化。該軸整體設(shè)計由三段組成，各段軸之間采用凹凸面法蘭結(jié)構(gòu)剛性直聯(lián)，改變了傳統(tǒng)夾殼聯(lián)軸器強度不足的缺陷，同時也保證整根軸的直線度。此外，在保證軸強度和剛度的情況下，中段軸采用兩端封閉的空心軸結(jié)構(gòu)，既減輕攪拌裝置重量又能滿足使用要求。

2.3.3 切削式攪耙

由于堿渣廢液中含有大量的泥沙，在設(shè)備沉降作用下沉積到錐段儲桶內(nèi)部，此時錐段內(nèi)固液比相對很大，介質(zhì)黏度大，且泥沙易于搭橋堵塞流通通道。為此設(shè)計了獨特的具有切削作用的攪拌裝置來滿足工藝使用要求。切削式攪耙設(shè)計為對稱框式結(jié)構(gòu)，由耐磨性能優(yōu)良的8塊金屬板條切刀組焊而成，外圈切刀的錐度與儲砂段筒壁的錐度相同，二者之間的安裝間隙不大于10 mm。該裝置與傳動軸采用剛性連接，當其隨著傳動軸轉(zhuǎn)動時，實現(xiàn)對儲砂段內(nèi)沉積的砂礫液封層的切削作用，使得砂礫在切削作用下緩慢向下滑動，但又不破壞其液封作用。下部排砂部位設(shè)計了具有防堵功能的小攪耙，其結(jié)構(gòu)設(shè)計理念與切削式攪耙相同，外圈也為切刀形式，與設(shè)備內(nèi)壁的安裝間隙不大于10 mm。兩套切削式攪拌裝置設(shè)計均采用對稱布置方式，整個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)受力平衡，不會產(chǎn)生偏擺，使得轉(zhuǎn)動系統(tǒng)下部具有了自動調(diào)心定位的能力，從而實現(xiàn)傳動軸底端無需設(shè)置定位軸承的目的。

2.3.4 脫硫劑出液口

為提取不同濃度的脫硫劑有效成分，設(shè)計標高不同的兩個脫硫劑出口。出口1出料的濃度高于出口2出料的濃度，生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)用戶對脫硫劑濃度需求不同來調(diào)整兩個出口的出料量，達到配比制取不同濃度脫硫劑的目的。

3 效果檢驗

設(shè)備設(shè)計完成后，公司于2014年利用閑置設(shè)備淡液塔進行了改造試驗，設(shè)備直徑為3 000 mm，安裝標高20 m，投入使用至今，可成功去除廢液中直徑大于0.5 mm的砂粒，得到合格的脫硫劑產(chǎn)品，堿渣處理能力達到600 m3/h。液體脫硫劑產(chǎn)品經(jīng)我集團熱電公司煙道氣脫硫試驗檢驗，脫硫效果良好，可實現(xiàn)超低排放，長周期運行下各項指標符合國家排放標準。

4 結(jié) 語

為成功解決純堿生產(chǎn)的堿渣廢液治理問題，對堿渣廢液處理設(shè)備進行了有效的探索，設(shè)計出一種新型的堿渣鹽泥綜合治理設(shè)備，與傳統(tǒng)設(shè)備相比，具有結(jié)構(gòu)簡單小巧，能力大，功能多的特點，兼具除砂、濃縮提取、澄清的功能，實現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)中多種設(shè)備聯(lián)合才能達到的效果。隨著我公司堿渣、鹽泥等固體廢棄物綜合治理能力的不斷提升，液體脫硫劑產(chǎn)品的推廣，該項技術(shù)可為公司后續(xù)相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供設(shè)備技術(shù)保障，為同行業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)的開發(fā)提供經(jīng)驗。

參考文獻

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[2] 成大先.機械設(shè)計手冊(第五版)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2013

[3] 王秉鈞,耿縣如,劉忠華,等. 堿渣綜合利用制備液體脫硫劑技術(shù)研究[J]. 純堿工業(yè), 2015(6):12-15

X781.2

C

1005-8370(2017)03-12-03

2017-04-17

王秀忠(1965—)，高級工程師，唐山三友化工股份有限公司純堿分公司研發(fā)部部長，主要從事化工設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用工作，已有數(shù)項技術(shù)成果獲得國家發(fā)明專利、實用新型專利授權(quán)。