我公司蒸汽煅燒爐系統(tǒng)提產(chǎn)改造

，，

(大化集團(tuán)大連化工股份有限公司，遼寧 大連　116308)

我公司2008年搬遷改造，聯(lián)堿項(xiàng)目中輕質(zhì)純堿的設(shè)計(jì)能力為60萬t/a，煅燒主要設(shè)備有重堿變頻下料器、預(yù)混器、蒸汽煅燒爐、出堿下料器、出堿絞龍、斜坡刮板機(jī)等。正式投入生產(chǎn)以來，主要存在重堿加量后，煅燒爐出堿溫度偏低、蒸汽冷凝水排出不暢及消耗偏高等問題。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐和不斷改造，煅燒爐的生產(chǎn)能力有了大幅度的提高。

1　重堿煅燒工藝流程及設(shè)備

1.1　重堿煅燒工序工藝流程簡介

把重堿工序?yàn)V過崗位送來的重堿(碳酸氫鈉)，在蒸汽煅燒爐內(nèi)加熱分解，爐內(nèi)產(chǎn)生的爐氣(CO2)，經(jīng)壓縮工序壓縮機(jī)抽氣送到重堿工序，生產(chǎn)出合格的輕質(zhì)純堿(碳酸鈉)送到重灰工序制得粒度75%以上的重質(zhì)純堿。

重堿經(jīng)下料溜子入星型下料器控制下堿量入預(yù)混器，與返堿絞龍及堿塵絞龍送來的純堿充分混合至水分約為6%～8%后，輸入煅燒爐，經(jīng)中壓蒸汽間接加熱分解，制得的純堿由爐尾中心取出傾入出堿下料器，經(jīng)出堿絞龍、斜刮板機(jī)，大部分經(jīng)溜子入返堿絞龍作返堿，剩余部分作為成品，經(jīng)集合刮板機(jī)、斗式提升機(jī)、輕灰刮板機(jī)，入重灰工序和凉堿工序。

重堿在爐內(nèi)受熱分解生成爐氣(含有NH3、CO2、水蒸汽及夾帶堿塵的混合物)，借壓縮機(jī)抽力，從出氣箱引出去回收崗位。

中壓蒸汽來自熱電廠和合成氨廠，由爐尾進(jìn)汽軸內(nèi)層，分三根管進(jìn)入汽室，平行分配入加熱管內(nèi)；冷凝水由原路回汽室(汽室分三格，各有一根出水管)，由此回到進(jìn)汽軸外層，經(jīng)進(jìn)汽箱流至貯水槽；而后進(jìn)入第一閃發(fā)器，閃發(fā)出的蒸汽進(jìn)入1.4 MPa蒸汽管網(wǎng)，冷凝水到第二閃發(fā)器，閃發(fā)出的蒸汽進(jìn)入0.4 MPa蒸汽管網(wǎng)，冷凝水自壓去凝結(jié)水回收裝置。

1.2　主要設(shè)備參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能

1.2.1蒸汽煅燒爐

圖1　蒸汽煅燒爐爐頭

蒸汽煅燒爐是用鋼板焊接成的圓筒形爐體，φ3000×30000，通過兩個(gè)滾圈以1.8%的傾斜度，架在四個(gè)采用滾動軸承的托輪上，爐后端裝有防串擋輪，進(jìn)堿采用把重堿與返堿的混合與輸送結(jié)為一體的混堿機(jī)，爐頭、爐尾旋轉(zhuǎn)部位采用氣缸壓緊的端面密封，防止堿粉漏出和空氣進(jìn)入。爐內(nèi)以同心圓排列的三排加熱管，由管架支撐在爐體上，管外焊有螺旋加熱片，傳熱面積為2 700 m2，螺距和翅高為32 mm×20 mm，管子前端(爐頭)有為防止結(jié)疤的3 m光管，中后段為了增大加熱面積采用了小螺距和矮翅片即10 mm×10 mm，三排管規(guī)格分別為φ114×5.5、φ89×5和φ63.5×4.5，每排44根，加熱管后端固定在汽室管板上，每根加熱管中各有一根不凝氣排放管穿過汽室，連接在不凝氣集氣管上，并設(shè)有不凝氣排出閥，汽室在爐尾接有隨爐體旋轉(zhuǎn)的空心夾套進(jìn)汽軸，軸外套有架在彈簧支架上的進(jìn)汽箱，進(jìn)汽軸與進(jìn)汽箱之間用柔性石墨填料密封。

1.2.2貯水槽

貯水槽是鋼制圓筒形容器，φ1600×3376，入口裝有緩沖板，器壁裝有液位與電動調(diào)節(jié)閥構(gòu)成回路，自動調(diào)節(jié)液位，頂部有放空閥。

1.2.3閃發(fā)器

閃發(fā)器是鋼制圓筒形容器，在頂部有放空閥、安全閥，側(cè)面有液位計(jì)，下部有排污管，蒸汽冷凝水由中部入口以切線方向進(jìn)入，由于壓力突然下降，冷凝水閃發(fā)成低壓蒸汽，蒸汽通過器頂除霧裝置進(jìn)入蒸汽管網(wǎng)，冷凝水自下部自壓去凝結(jié)水回收裝置。

2　改造的必要性分析

我公司輕灰工序4臺煅燒爐，目前處于開3備1的運(yùn)行狀態(tài)，輕灰煅燒的能耗占聯(lián)堿生產(chǎn)能量消耗的70%以上，如何降低煅燒蒸汽消耗回收熱量對聯(lián)堿生產(chǎn)成本有著非常重要的意義。

本工序采用來自電廠的4.0 MPa蒸汽與來自合成氨廠的3.2 MPa蒸汽混合后進(jìn)煅燒爐的工藝，(大部分采用來自合成氨廠的3.2 MPa蒸汽煅燒)，由于3.2 MPa蒸汽含水量較大，蒸汽潛熱焓值利用率低，來自碳化工序的含水20%左右的重堿在煅燒爐內(nèi)經(jīng)加熱管內(nèi)3.2 MPa蒸汽加熱，將游離水蒸發(fā)同時(shí)，碳酸氫鈉分解成碳酸鈉、CO2和H2O,20%的游離水加碳酸氫鈉分解產(chǎn)生的水，生產(chǎn)一噸純堿排出的水汽在500 kg左右。而原來設(shè)計(jì)的蒸汽煅燒爐進(jìn)汽軸外層直徑為φ420,受回水截面積的影響，產(chǎn)生的蒸汽冷凝水排出不暢，造成出堿溫度低、出氣溫度低等問題。出堿溫度低會造成成品純堿含重堿、質(zhì)量不合格。出氣溫度低會造成出氣箱結(jié)疤、粘爐，從而影響壓縮工序回收CO2，甚至可能影響整個(gè)聯(lián)堿大生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。

針對冷凝水排出不暢問題，經(jīng)過幾年來的不斷研究與改革，并借鑒于其他聯(lián)堿廠的經(jīng)驗(yàn)，2016年對1#、3#煅燒爐進(jìn)汽軸外層直徑進(jìn)行了改造，將進(jìn)汽軸外層直徑由原來的φ420改為φ480，加大蒸汽冷凝水的排出量，增強(qiáng)了加熱管的換熱效果，有效的提高煅燒爐的生產(chǎn)能力。

3　存在的問題和改進(jìn)措施

3.1　煅燒爐進(jìn)汽軸外層直徑過小，冷凝水回水受阻

改造前，煅燒爐進(jìn)汽軸外層直徑是φ420，冷凝水回水截面積：

S回=π·(r1-r0)2

=3.14×(210-109.5)2

=0.031 7 m2

冷凝水受回水截面積所限，回水速度較慢，導(dǎo)致煅燒爐三排加熱管內(nèi)積冷凝水，嚴(yán)重影響加熱管的換熱效果。

為了加強(qiáng)傳熱強(qiáng)度和提高生產(chǎn)能力，將煅燒爐進(jìn)汽軸外層直徑由φ420改為φ480，冷凝水回水截面積：

S回=π·(r2-r0)2

=3.14×(240-109.5)2

=0.053 4 m2

冷凝水回流截面積增加了0.053 4-0.031 7=0.021 7 m2，回水截面積增加了0.021 7÷0.031 7×100%=68.45%，使冷凝水在煅燒爐加熱排管內(nèi)的停留時(shí)間變短，增加了加熱管的換熱效果。改造前單臺煅燒爐3.2 MPa蒸汽進(jìn)汽量為14 m3/h，產(chǎn)生的冷凝水排出不暢，貯水槽內(nèi)經(jīng)常是處于空液位狀態(tài)，大量蒸汽夾帶少量的冷凝水高壓進(jìn)入閃發(fā)器，對閃發(fā)器及低壓管網(wǎng)都有很大的沖擊，同時(shí)損失大量的蒸汽，且極易發(fā)生設(shè)備損壞及安全事故。改造后，單臺煅燒爐3.2 MPa蒸汽進(jìn)汽量為25 m3/h，冷凝水排出通暢，貯水槽處于工藝控制的液位之內(nèi)，既減少蒸汽對設(shè)備的沖擊，也降低了蒸汽的消耗，而單臺煅燒爐下重堿量由原來的50 t/h增加為55 t/h，煅燒爐的出堿溫度也能控制在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，φ3000蒸汽煅燒爐單臺生產(chǎn)能力提高了10%，達(dá)到了預(yù)期目的，將大大緩解三臺煅燒爐作業(yè)的緊張局面，為大化贏得了效益。

3.2　對輸出設(shè)備的改進(jìn)

原有的煅燒爐出堿下料器的減速機(jī)是擺線減速機(jī)，電機(jī)功率是4 kW，輸出能力低，經(jīng)常憋停，影響產(chǎn)量，現(xiàn)將擺線減速機(jī)改為SEW減速機(jī)，電機(jī)功率改為5 kW，增加了輸出能力。

斜坡刮板機(jī)轉(zhuǎn)動小齒輪為17個(gè)，輸送量相對較小。對斜坡刮板機(jī)進(jìn)行了改造，將原來17個(gè)傳動小齒輪改為19個(gè)，提高刮板運(yùn)行速度7%，從而提高了斜坡刮板機(jī)的輸送能力。

4　改造總結(jié)

煅燒爐進(jìn)汽軸及輸出設(shè)備改造后，經(jīng)過一年多的試運(yùn)行，生產(chǎn)平穩(wěn)，能力有了很大的提高。改造前單臺煅燒爐的重堿進(jìn)料量50 t/h，出堿溫度偏低，生產(chǎn)負(fù)荷不足。改造后，單臺煅燒爐重堿進(jìn)料量55 t/h，出堿溫度很平穩(wěn)的控制在工藝指標(biāo)范圍之內(nèi)，生產(chǎn)能力提高了10%，單臺煅燒爐一年多生產(chǎn)1.8萬t純堿，1#、3#煅燒爐一年多生產(chǎn)3.6萬t純堿，改造后，兩臺煅燒爐一年節(jié)省中壓汽和電總價(jià)值為51.78萬元，為企業(yè)贏得了效益。

5　結(jié)　語

通過上述一系列的改進(jìn)和完善，目前煅燒爐的生產(chǎn)能力已超過設(shè)計(jì)能力，而且產(chǎn)品質(zhì)量也得到了保證，各項(xiàng)工藝指標(biāo)均達(dá)到操作要求，可以滿足市場需求，提高了產(chǎn)品的市場競爭力，為企業(yè)節(jié)能增效提供了保障。