化灰工序技術改造總結

趙海軍，楊武林，祁成紅

(中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海德令哈 817099)

化灰工序技術改造總結

趙海軍，楊武林，祁成紅

(中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海德令哈 817099)

主要是總結了氨堿法生產純堿工藝中石灰消化工序的幾項典型的技術改造，并詳細說明了這些技術改造對石灰消化工序的物料消耗及工作環境起到的作用。

石灰石；消化；化灰機；變頻；抄板；改進

氨堿法純堿工藝中，石灰消化的效率和灰乳濃度直接影響石灰石消耗的高低，石灰石消化主要受石灰石煅燒溫度、石灰顆粒、化灰水溫度、化灰機攪拌強度等的影響。化灰機作為石灰石消化的核心設備，提高其運行效率，對控制石灰石消耗、保證后續工序平穩運行及改善化灰工序操作環境起到極其關鍵的作用。

1 影響石灰石消化的原因

純堿生產過程中化灰工序的主要任務就是把石灰窯排出的成品石灰(CaO)加水進行消化，制成鹽水精制和蒸氨過程所需的氫氧化鈣懸浮液。影響石灰消化的原因有如下：

1)石灰石煅燒溫度影響：石灰石分解溫度適宜800～1 000 ℃,溫度低分解不完全，如果煅燒溫度超過1 000 ℃,氧化鈣易和石灰石中的雜質生成硅酸鹽礦物,降低了有效氧化鈣的含量。

2)石灰顆粒的影響：單位面積的大小，即單位重量的石灰塊的全部表面積的大小對消化的速度影響很大。石灰塊越小，在同樣的條件下消化過程進行得越快越完全。因此將石灰預先粉碎能加速消化反應，提高化灰機能力。在消化過燒石灰時，預先粉碎效果更好。

3)化灰水溫度的影響：化灰水溫度可使石灰粒子爆發分散程度大，消化溫度高，制得的灰乳細膩粘稠性好，分散均勻不宜沉淀。化灰水溫度為60～65 ℃時，制成石灰乳溫度可達到90～96 ℃。

4)攪拌強度的影響: 攪拌對消化速度也有著一定影響，在消化時，石灰塊消化是由表面層向石灰內層進行，石灰粒子表面生成較厚的Ca(OH)2膏狀層，妨礙組織水與石灰粒子內層的進一步接觸，影響消化速度，因此，石灰消化過程中必須加強攪拌。

5)加水量影響：石灰消化時加水量不足，使石灰乳含Ca(OH)2濃度高，增加了石灰乳粘度。石灰消化時加水過多或消化設備不良會導致石灰乳含活性氧化鈣(ACaO)濃度低。

活性CaO在蒸氨預灰桶中與NH4Cl反應，很快轉化成CaCl2和NH4OH。反應只能在溶解的Ca(OH)2中進行。如果懸浮的固相Ca(OH)2不能連續補充溶解的Ca(OH)2，反應即停止。懸浮的Ca(OH)2顆粒越小，溶解就越快。因此，必須制備高“分散度”的石灰乳，以加速蒸氨預灰桶中的化學反應。化灰機轉動除使生石灰及砂子由返石皮帶送至機尾排除外部，同時還起攪拌作用，提高化灰機化灰能力。

2 石灰消化系統的工藝流程

灰倉內的石灰經喂料機，由化灰機前端開口與化灰水一同進入化灰機內。化灰機(又稱消化機)為臥式回轉圓筒，出口端向下傾斜。石灰和水從上端加入，在化灰機內互相混合反應。開始石灰被粉化成粉末，粉末進而與大量的水混合生成石灰乳。圓筒內裝有許多螺旋形式排列的角鐵，在轉動過程中使石灰與水充分接觸反應的同時，并呈螺旋狀推動物料前進。石灰乳與生燒石塊及砂子同時從化灰機前部向后部運動，在機尾部有篩分筒，將生燒石塊分出用清水洗滌粘在表面的石灰乳后，由排出口排出，稱為返石。返石經返石皮帶送入返石倉，再回窯重新煅燒。石灰乳從出口端流出后入兩層振動篩。石灰乳從篩孔流下入石灰乳桶，再用灰乳泵送至蒸氨、鹽水精制等工序使用。剩下的未消化石灰與雜渣從篩面上流入螺旋洗砂機，經洗砂機再次洗滌后，廢渣(砂)排棄，洗砂水入雜水罐，經雜水泵送入化灰機，作為化灰水使用。化灰機尾部排汽帶少量灰，對周圍操作環境造成污染，化灰機運行效率下降，排除的灰量就越大，現場污染越嚴重。 鑒于以上，為提高化灰工序生產效率，改善化灰工序的現場操作環境，公司進行了以下技術改造，并取得了顯著的效果。

1.灰倉 2.石灰給料器 3.化灰機 4.熱回收裝置 5.返石皮帶 6.振動篩 7.螺旋洗砂機 8.灰乳罐 9.雜水罐 10.雜水泵 11.灰乳泵圖1 石灰消化流程及化灰機示意圖

3 技術改造內容

我公司化灰機為一臥式鋼制回轉圓筒，機身為鋼制圓筒，長約為29 739 mm，直徑φ3000，轉速2.55 rpm，化灰機內部有錳鋼內襯，內襯板上焊有斷續抄板。在尾部有灰乳滾篩，以供灰乳與返石返砂分離。機身兩端各有一個鑄鋼滾圈支于兩對能轉動的托輪上，托輪座于托輪槽內，槽內注有廢機油，托輪浸于廢機油中，在機頭滾圈的一側有一大齒圈，由傳動裝置帶動旋轉，生石灰和化灰水從一端進入，灰乳返石返砂從另一端排出，從而實現石灰消化操作。為提高化灰機的運行效率，保證灰乳濃度，公司做了以下幾項技術改造。

3.1 化灰機變頻控制改造

原化灰機設計啟動方式為直接啟動，化灰機一啟動即按額定功率，保持一定的轉速不變，當進入化灰機的物料參數發生變化時，消化石灰在未達到穩定狀態下就從排出口排出，因此灰乳指標達不到要求，對后續蒸氨系統的操作帶來不便。采用變頻器控制實現化灰機變頻啟動時，在電機的輸入端一點一點地把電壓從0升高到額定電壓，頻率由0漸漸的變化到額定頻率，這樣電機在啟動過程中的啟動電流，就由過去不可控的過載沖擊電流變成為可控的、可根據需要調解大小的啟動電流。電機啟動的全過程都不存在沖擊轉矩，而是平滑的啟動運行。2015年5月進行化灰機變頻技術改造，將配電柜更換為施耐德ATV71HD90N4/90KW成套柜。GGD配電柜要求規格：800×1 000×2 200 mm，變頻技改實現DCS變頻信號4～20 mA 1個模擬量輸出給定、4～20 mA 1個模擬量輸入反饋和24 V開關量變頻報警反饋。通過變頻啟動改造，在化灰機運行初期或物料參數發生變化時，可通過主電機電流進行調節化灰機的轉速，延長了灰乳在化灰機中停留的時間，使灰更容易溶解，減少灰的浪費。

3.2 化灰機抄板加寬

化灰機內壁上不連續分布的306個抄板短節由100×100×10 mm，長度為400 mm的Q235角鋼焊接制成，原設計寬度為100 mm,由于抄板較短化灰機的攪拌強度不夠，使生石灰無法充分消化。本次技術改造為加大化灰機攪拌的強度，將化灰機抄板加寬至150 mm，使表面生成的Ca(OH)2膏狀層盡快脫離石灰粒子表面，及時轉移入水中形成石灰乳，使固相表面不斷更新，以加快消化速度。2016年7月投用后由返石返砂量與灰乳濃度極差對比統計表可知，返石量與灰乳濃度極差有明顯下降趨勢，由于受石灰石粒度控制等其它因素，返砂量還未得到明顯的改善。

表1 技術改造前后返石返砂量與灰乳濃度極差對比表

3.3 化灰機排氣筒加裝沖洗水

化灰機排氣筒配置了出汽余熱回收裝置，即用水洗滌化灰機出汽，提高化灰水溫度，從而降低蒸氨汽耗。原設計在化灰機機尾處連接二次水管線，受水質及水壓限制，化灰機使用一段時間后機頭排氣筒管道結疤嚴重，造成化灰廠房環境惡劣，需人工使用消防水定期沖洗，員工勞動強度大，因此將原有的DN350二次水管線從根部割除用盲板焊死，重新從雜水管線引DN50的不銹鋼管線連接至排氣筒頂部，使沖洗水經常流動，延長沖洗時間，保證排氣筒暢通，不僅降低勞動強度，而且改善了廠房的壞境。

3.4 化灰系統增設低壓水應急沖洗水

化灰系統運行過程中因沖洗水(濁水)中雜質堵塞、濁水化灰泵故障等原因出現供水不連續情況，使懸浮的固相Ca(OH)2不能連續補充溶解的Ca(OH)2，無法制備高“分散度”的石灰乳，以加速蒸氨預灰桶中的化學反應，對蒸氨系統的能耗控制造成一定的影響。本次改造是從原化灰水補充水(低壓生產水)管線配置一條DN100管線連接沖洗水總管，當濁水供給出現異常時，及時投用低壓水穩定灰乳濃度。

4 技術改造效果分析

1)化灰機抄板加寬及主電機變頻改造，使返石 返砂得到有效控制，經統計，2015年產生返砂157 714.84 t、返石36 557.59 t，經技改后2016年產生返砂150 104.87 t、返石33 450.99 t， 2016年返砂、返石分別比2015年下降4.83%、8.50%。技術改造前、改造過程及改造完成后同期相比噸堿石灰石、焦炭消耗也呈下降趨勢，見數據統計表。

表2 石灰石、焦炭消耗統計數據表

2)排氣筒沖洗水改造解決了排氣筒堵塞問題，使排氣筒保持暢通，減少了人工清理頻次，降低員工勞動強度，改善廠房環境。

3)化灰系統增設低壓應急沖洗水，解決了沖洗水(濁水)異常情況下因灰乳濃度波動造成蒸氨系統跑氨的問題。

TQ114.161

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1005-8370(2017)04-46-03

2017-05-22

趙海軍(1972—)，畢業于內蒙古工業大學，化學工程與工藝專業，經濟師，注冊安全師、化工工藝工程師。現任中鹽青海昆侖堿業有限公司副總經理。