帶濾機蒸汽罩的改造應用

2017-06-19 18:47:51沈波

純堿工業 2017年3期

沈波

(廣東南方堿業股份有限公司，廣東廣州 510760)

參考文獻

帶濾機蒸汽罩的改造應用

沈波

(廣東南方堿業股份有限公司，廣東廣州 510760)

針對RPA帶濾機投用后，重堿水分指標未達到技術要求，進行了蒸汽罩的應用改造，從模擬試驗、系統設計到試運行整改，最終實現了蒸汽罩的正常操作和重堿水分的降低。

帶濾機；重堿水分；蒸汽罩；試驗；改進

1 背景

公司2013年新投用的法國RPA帶濾機，過濾面積108 m2，年生產能力達60萬t。投用后，其重堿水分指標為17%～17.5%，未達到設備采購合同中的技術要求(≤16.5%)。

重堿濾過水分含量的高低，既是衡量重堿中NaHCO3含量高低的一項技術指標，又是影響后續煅燒爐能力和煅燒能耗高低的主要因素。所以，降低重堿水分，提高重堿燒成率，具有相當重要的意義。

2 模擬試驗與方案設計

早在20世紀30年代，德國人貝加茲就提出在過熱蒸汽的熱能作用下，減小液體的粘度和流動阻力，達到降低濾餅水分的想法。1962年，伯頓首次將蒸汽用于真空過濾機的細煤泥脫水。由于蒸汽的熱能作用，導至濾餅內，使得液體的表面張力和粘度

降低，并伴有蒸發現象的發生，大大降低了濾餅的殘余水分，脫水效果得到改善。

通過與廠家的溝通及查閱資料，初步確定了帶濾機降低重堿水分的改造思路：即外接低壓蒸汽，將其導入帶濾機蒸汽罩，使之噴射到重堿表面，在真空抽吸作用下，滲透到重堿濾餅，加熱以降低水分的表面張力，使其易于被真空吸走，促成重堿水分的進一步降低。

圖1 帶濾機蒸汽罩

考慮重堿(NaHCO3)的介質顆粒特性，為檢驗技術路線的可行性，決定先進行現場模擬試驗。

模擬試驗過程如下：通過相關試驗儀器與設備，先取出一定量的出堿液，按照實際洗水當量、真空度、過濾時間，精確模擬真空過濾、三次洗滌之后，生成每組兩份相同樣品，其中一份不烘干，另一份進行烘干。試驗完成后，分別對每組兩份樣品進行重堿水分含量分析、對比。為檢驗效果，對烘干所用熱源選擇了低壓蒸汽與熱空氣兩種，分兩次試驗。

模擬試驗的結果如表1、表2顯示。相比熱空氣，采用低壓蒸汽，效果更為顯著，模擬試驗中重堿水分降低達5%。

表1 重堿水分模擬試驗結果(熱源：熱空氣)

表2 重堿水分模擬試驗結果(熱源：低壓蒸汽)

模擬試驗確認了技術可行，接著開始了帶濾機蒸汽罩的系統設計。

先是汽源的選擇。根據廠家提供的蒸汽參數(工作溫度120～140 ℃，工作壓力0.2～0.3 MPa，蒸汽量25～35 kg/t純堿)，經現場查看，有兩個可以選擇。一個是碳濾廠房內的低壓蒸汽管支管，其壓力≤0.2 MPa、溫度150 ℃。另一個是煅燒工序外煅燒冷凝水儲罐頂部的外排蒸汽管，其壓力為0.15～0.2 MPa、溫度140～150 ℃，流量約1 t/h。從效益最大化的角度出發，選用煅燒冷凝水儲罐的外排蒸汽管，最具經濟性。

蒸汽罩作為蒸汽噴射到濾餅的關鍵部件，需要滿足多個條件：噴射有效+分布均勻+熱量損耗小，以確保在濾餅表面形成合適、有效的蒸汽分布。

圖2 蒸汽罩結構

篩孔結構簡單、布置均勻、穩定可靠，作為蒸汽罩的內部結構最為合適，可形成較好的蒸汽噴射效果。即在一張鋼板上按照一定的尺寸和布置、開圓形篩孔。而且篩板成本低，制造安裝維護方便。

為減少熱量損耗，在蒸汽罩兩端設封閉擋邊、兩側加裝兩道密封膠板，形成一定的密閉、烘干空間。

根據帶濾機的支撐框架，采用方框結構將蒸汽罩固定，并使其與濾布和濾餅保持合適距離，整體直接支撐在帶濾機兩側的框架梁上。材質方面，選用和帶濾機零部件相同材料(不銹鋼)。

對蒸汽罩及配套管道的布置上，結合帶濾機工藝流程，確定蒸汽罩的安裝位置在三段洗水、壓輥之前的某段濾餅區域。配套蒸汽管道結合現場實際情況具體布置，考慮保溫及安裝流量計、溫度計等儀表，以便計量、控制。

3 試運行與改進

蒸汽罩、管道及儀表的安裝完成后，即開始了蒸汽罩的試投用。試投用后的重堿水分數據如表3所示(兩小時取樣分析一次；濾餅厚度37～40 mm；碳化出堿液放量500 m3/h)。

表3 蒸汽罩試投用水分指標

從一個月的試運行可以看出，蒸汽罩投用后效果顯著，重堿水分指標在15%左右。與此同時，隨著投用時間的推移，也出現了新的情況，影響到蒸汽罩的持續使用。主要問題是，濾布兩側顏色變黃，孔隙變大，懷疑蒸汽對其造成了局部燙壞，影響到濾布的正常使用壽命，增加了使用成本。基于濾布的保護，暫時停用了蒸汽罩，以便進一步的改造處理。

經分析，濾布局部燙壞的可能原因有：①帶濾機皮帶兩側真空偏小，蒸汽滯留濾餅時間偏長，間接影響到濾布；②受皮帶裙邊影響，兩側濾餅厚度薄些，蒸汽穿透濾餅后影響濾布；③蒸汽溫度偏高。

對此，綜合考慮蒸汽、濾布、真空度等各種因素，對蒸汽罩進行了如下改進處理：①蒸汽罩篩孔區域兩端用0.5 m長的鋼板封住，縮小蒸汽噴射范圍，控制烘干區域，避免損壞兩側濾布(同時對進入蒸汽罩的兩側若干蒸汽通道進行封閉處理)；②在蒸汽主管道上增加噴水裝置，使用清洗濾布的脫鹽水，調節蒸汽溫度，控制進入蒸汽罩的蒸汽不超過100 ℃，保證濾布不被燙壞。

經過上述改進之后，再次投用蒸汽罩，連續運行了三個月，濾布正常，沒有損壞，重堿水分也降低了，且持續穩定，效果良好。在連續運行三個月期間，重堿水分指標為16%～16.5%，平均下降了1%。

按每降低1%重堿水分、一噸堿可節約39 kg中壓蒸汽計算，年產50萬t純堿，可節約后續煅燒工序中壓汽消耗量：1×39×500 000÷1 000=19 500 t。根據蒸汽采購成本分析，直接節約外購中壓蒸汽約350萬元。結合蒸汽罩制安成本、自身蒸汽消耗及母液蒸餾負荷消耗，其綜合經濟效益超300萬元。