重堿離心機崗位除氨系統改造

(連云港堿業有限公司，江蘇 連云港 222042)

重堿離心機在純堿生產行業得到了越來越廣泛的應用，它可以改善氨堿法純堿生產工藝中能耗的“瓶頸”，提高產品產量、質量，降低生產成本。我公司于2004年、2007年共引進7臺德國Krauss-Maffei公司的SZ1000/2—12/4K10推料式離心機。重堿離心機將濕重堿完成脫水后，最終將重堿卸到離心機3#皮帶上，重堿經過在離心機內部旋轉、翻滾，其中的大量游離氨直接揮發出來，使離心機3#皮帶現場氨味較大，嚴重影響了職工的身心健康，且惡化生產操作環境。經過考察研究，在離心機重堿3#皮帶東側增設除氨風機，減少離心機現場氨味。

1 離心機崗位生產工藝過程簡介

來自重堿車間碳濾崗位的濕重堿(主要成分NaHCO3)，由重堿車間1#皮帶機輸送到煅燒車間離心機2#帶式輸送機，再由7臺犁式卸料器分配到7臺離心機，濕重堿通過離心機給料螺旋送入離心機，隨離心機轉鼓高速旋轉，部分液體會穿過濾網形成濾液進入濾液桶，固料被濾網擋住，逐漸形成環狀的濾餅，隨內轉鼓的每次往復運動，逐漸移到外轉鼓并最終進入固體卸料區，通過溜管落入離心機3#帶式輸送機，經3#帶式輸送機、重堿車間4#帶式輸送機送到煅燒車間重堿大皮帶運輸機。另外，重堿也可不經離心機，由2#帶式輸送機經溜管直接到3#帶式輸送機；還可由重堿車間1#帶式輸送機通過犁式卸料器直接到重堿車間4#帶式輸送機。

2 離心機3#皮帶現場狀況和原因分析

2.1 離心機3#皮帶現場狀況

我公司自2004年使用重堿離心機以來，大大降低了進輕灰煅燒爐的濕重堿水分，提高了輕灰煅燒爐的生產能力，同時節約了輕灰煅燒爐的中壓蒸汽消耗。但是重堿離心機在運行中會使大量游離氨直接揮發出來，使離心機3#皮帶現場氨味較大，其空氣中氨含量在每年的一定時期內嚴重偏高，一般情況下是每年的5～9月份氨含量出現異常偏高，隨著氣溫的上升，氨含量越來越高，尤以7～8月份為重(國家標準：空氣中氨含量應小于或等于30 mg/m3), 現場氨味刺鼻，生產操作環境惡化，給職工的身心健康造成不良影響。

2.2 現場氨味大原因分析

針對上述現場狀況，主要是工藝設備原始設計上存在缺陷，導致現在的后果。具體缺陷表現在以下方面:

1)空間受限。離心機廠房與煅燒老廠房相距太近，且離心機廠房西側窗戶被煅燒老廠房擋住，使離心機廠房東西窗戶通風受阻，導致重堿中揮發出的游離氨大量聚集在離心機3#皮帶廠房內，廠房內空氣不流通，造成現場氨味大，操作環境差。

2)設備方面。離心機3#皮帶未密封，皮帶上重堿完全曝空，由于重堿中含15%左右的水分，水分中含7 tt左右(到夏季高達21 tt左右)的游離氨，導致重堿水分中的游離氨隨氣溫上升，揮發到廠房中。

離心機3#皮帶東西廠房雖然安裝了排風扇，但是排風口離廠房窗口很近，使得含氨氣體產生回流，導致排風扇使用效果很不明顯。

3)工藝方面。重堿7臺離心機長期使用，因進口備件緊缺，重堿離心機得不到充分輪休，造成運行不穩定，出力率降低，皮帶上的重堿不能全部通過重堿離心機進行脫水，約有10%的重堿量直接走大溜子未進行脫水處理，導致重堿水分偏大，重堿中的游離氨偏大，游離氨隨氣溫上升，揮發到廠房中。

表1 改造前離心機崗位危害因素監測值

3 離心機除氨系統改造及效果

3.1 第一次改造

2013年7～8月份實施了在離心機生產現場使用玻璃鋼離心通風機來進行除氨系統改造，針對存在的現狀，在離心機3#皮帶樓層東側安裝1臺離心通風機，在重堿3#皮帶1#～7#離心機出料溜子附近共設6根DN300送風玻璃鋼支管抽風，通過離心通風機引出DN600玻璃鋼管后放空，降低離心機生產現場氨含量。離心通風機性能參數:

風機型號：B14-72

配套電機：11 kW

轉速：2 000 rpm

風壓：2 099 Pa

風量：14 453 m3/h

第一次改造后，離心機3#皮帶現場氨含量由20.5 mg/m3減少到18 mg/m3；現場碳酸鈉含量由1.7 mg/m3減少到1.6 mg/m3。但是現場游離氨含量仍然偏高，氨味較重，改造效果不明顯，使用過程中存在玻璃鋼管內易積堿，1臺離心通風機功率偏小，嚴重影響離心通風機除氨效果，還需繼續探討改造。

表2 第一次改造后危害因素監測值

3.2 第二次改造

在第一次改造的基礎上，再次組織技術人員根據存在的問題繼續對離心通風機風量的選擇、風壓的控制、離心機選型進行核算；同時對現場風管的布置及走向重新設計。

1)風機風量的選擇核算：

氣體流量計算公式Q=S×V×3 600,根據離心機3#皮帶現場狀況，風管直徑D=400 mm,風速為22 m/s，風道截面積S為πr2=0.1256,即風量Q為：

Q=S×V×3 600

=0.1256×22×3 600

=9 947.5 m3/h

2)風壓的選擇核算：

風壓計算公式Re=(D×V/0.0000151)，根據離心機3#皮帶現場狀況，風管直徑D=400 mm,風速為22 m/s，即風壓Re為：

Re=(D×V/0.0000151)

=(0.4×22)/0.0000151

=582 781

3)計算總阻力：

根據Re數值查取風管摩擦阻力系數莫臺圖，λ取0.066，計算管道沿程摩擦阻力：

R=(λ/D)×(V2×γ/2)(其中γ取1.2)

=(0.066/0.4)×(222×0.6)

=48 Pa

總阻力計算公式H=RL(由于阻力與風管材質、形狀、風壓、溫度等諸多因素有關，工程上不易處處計算，而是參照相同工程或經驗確定)，根據離心機3#皮帶現場狀況，R為48 Pa,風管長度為70 m,即總阻力H為：

H=RL

=48×70

=3 360 Pa

風壓根據除塵的要求，另外增加10%～15%風壓儲備，結合現場情況，此處風壓儲備選取15%。

H總=3 360×1.15

=3 864 Pa

4)離心通風機的選型：

按無因次特性參數選型，首先要確定風機比轉速。求比轉速(ns)

ns=Q0.5/P0.75n

得到ns=(9 947.5/3 600)0.5/(3 864/9.81)0.75×n

由于電機轉速一般為2 900 r/min、1 450 r/min、960 r/min、730 r/min，結合實際現場情況，風機選用，選用效率較高，風機較小，調節范圍較大的風機，來滿足系統可接受的性能，效率和質量要求。此處選用2 900 r/min，得到ns=54(30～60屬于中壓風機)。

綜合考慮，按照以上數據，參照風機手冊參數，現選用Y8-39型風機，此風機選角位置為左右0°～ 225°，間隔45°。

3臺同類型離心通風機性能參數:

風機型號：Y8-39

風壓：4 011 Pa

配套電機：22 kW

風量：10 555 m3/h

轉速：2 960 rpm

風機選型確定后，2018年4～5月份再次優化實施重堿離心機除氨系統改造，針對第一次改造存在的離心通風機功率偏小，除氨效果不明顯狀況，本次改造由原來1臺離心通風機改型增加為3臺離心通風機(為保證除氨效果，3臺離心通風機開2備1。)，電機功率由原來11 kW增大為22 kW。離心通風機功率增大后，為保證離心通風機穩定運行，防止離心通風機抽風量過大，造成離心通風機過流自停，本次改造在進口總管安裝2臺DN400蝶閥，3臺重堿離心機入口管又各安裝1臺DN400蝶閥，在離心通風機運行中，通過調節進口總管、各臺離心通風機入口管蝶閥開度來控制離心通風機風量，避免風機的運轉電流超過額定電流。最后通過3臺離心通風機各引出DN400鋼管至廠房頂部后排空。

針對風管內易結疤狀況，首先將原風管材質由玻璃鋼管改為卷制鋼管，其次根據風管在離心通風機抽風過程中，重堿中的水分和揮發出的游離氨在分管內會冷凝成水，風管內會堆積大量堿和冷凝水，影響離心通風機穩定運行和除氨效果，為快速清理和消除隱患，在6根送風支管與總管交匯處底部各增加DN300清理孔，在3臺離心通風機入口管與總管交匯處左側上部各增加DN300清理孔，在總管2臺蝶閥右側上部各增加DN300清理孔，根據離心通風機運行狀況定期對各清理孔進行檢查清理，確保離心通風機穩定運行。

對離心機3#皮帶進行密封處理，在皮帶架上用鋼板進行焊接完全密封罩住，最大程度的將皮帶上濕重堿進行全密閉處理，皮帶上重堿被罩住，進一步降低了離心機生產現場氨含量。

第二次改造現場圖1。

圖1 第二次改造現場圖示

表3 第二次改造后危害因素監測值

第二次改造后，離心機3#皮帶現場氨含量由20.5 mg/m3減少到4.65 mg/m3；現場碳酸鈉含量由1.7 mg/m3減少到0.3 mg/m3，現場已基本無氨味，現場環境得到有效控制，改造效果顯著。