蒸汽煅燒爐換熱系統(tǒng)能力提升

(山東海化股份有限公司純堿廠，山東 濰坊 262737)

煅燒爐是純堿生產(chǎn)的主要設(shè)備之一，國內(nèi)普遍采用蒸汽煅燒爐，分為無返堿蒸汽煅燒爐、自身返堿蒸汽煅燒爐等。我廠輕灰工序采用無返堿蒸汽煅燒爐，2.8～3.2 MPa的加熱蒸汽由爐尾通過一個能隨爐體轉(zhuǎn)動的帶有固定外套的空心軸進入爐內(nèi)蒸汽室，套上配有蒸汽入口管線和冷凝水出口管線，蒸汽借空心軸分別由三根管線平行進入，再傳送至各加熱管內(nèi)，蒸汽在與煅燒爐內(nèi)重堿進行間接換熱后冷凝，冷凝水則由原管返回，流入位于外軸外層固定套中的汽軸冷凝水總管內(nèi)，經(jīng)回水管線流至冷凝水儲罐中。

煅燒爐內(nèi)部熱交換能力直接決定煅燒爐生產(chǎn)能力的高低，熱交換能力主要體現(xiàn)在兩個方面：一是蒸汽煅燒爐換熱面積；二是蒸汽煅燒爐蒸汽進氣量的大小，我們從以上兩個方面入手提升單臺煅燒爐生產(chǎn)能力。

1 項目實施背景

我廠煅燒車間7#、8#、9#輕灰煅燒爐為同一時期同步安裝的同型號、同批次設(shè)備，爐體規(guī)格：內(nèi)徑3 600 mm，長度30 000 mm，鋼板厚度18 mm，傾斜角度3.0%，轉(zhuǎn)速4.7 r/min。爐內(nèi)為4層加熱管，加熱管規(guī)格自內(nèi)到外φ63.5×4.5～φ114×5.5。三臺煅燒爐的設(shè)計生產(chǎn)能力相同，均為1 000 t/d。

在實際生產(chǎn)過程中，7#、8#煅燒爐投用后的生產(chǎn)能力明顯小于9#煅燒爐，7#、8#、9#煅燒爐生產(chǎn)能力分別是720 t/d、760 t/d、950～1 000 t/d，最大蒸汽進氣量分別是21 t/h、26 t/h、30 t/h。針對相同型號設(shè)備而生產(chǎn)能力不同的問題，車間多次組織人員對生產(chǎn)能力相對小的7#、8#煅燒爐進行檢查，包括煅燒爐運堿設(shè)備檢查、煅燒爐汽室拆除檢查、煅燒爐汽軸進氣回水管線檢查、煅燒爐加熱管反吹、煅燒爐加熱管清洗等，雖然采取了一系列的處理措施，但是無明顯效果。

在對7#、8#煅燒爐進行檢查的過程中，檢查人員發(fā)現(xiàn)了兩個問題：對煅燒爐爐體進行檢查中發(fā)現(xiàn)7#、8#煅燒爐汽軸下沉，汽軸回水管線在下沉后呈“V”字形；7#、8#煅燒爐相較其它煅燒爐料位偏低。針對上述問題技術(shù)人員進行了會議討論，討論后認為：“V”字形管線有可能產(chǎn)生“氣封液”現(xiàn)象，影響汽軸回水回流至冷凝水儲罐；煅燒爐料位低，煅燒爐內(nèi)物料與加熱管接觸面積減少，影響煅燒爐換熱。

2 煅燒爐換熱系統(tǒng)能力提升方案

2.1 汽軸回水管線“V”字形管線改造

7#、8#煅燒爐汽軸回水管線由豎管及橫管兩部分組成，管徑為DN150， 7#、8#煅燒爐汽軸下沉，導(dǎo)致回水管線由“L”形變?yōu)椤癡”形，由于冷凝水儲罐內(nèi)壓力高(3.2 MPa)及回水管線形狀改變，導(dǎo)致“氣封液”現(xiàn)象的發(fā)生，增大了煅燒爐冷凝水回水的阻力,對煅燒爐汽軸回水量產(chǎn)生影響，進而影響煅燒爐汽軸進汽量，從而限制了煅燒爐的生產(chǎn)能力。

為了降低冷凝水回水管線阻力，保證冷凝水回水出液暢通，避免“V”形管線的產(chǎn)生，就需要將7#、8#煅燒爐回水管線進行改造，我們將7#、8#煅燒爐回水管線橫管部分由“V”形管線改為“〈” 形管線，管線與水平面夾角在5～10°左右，因為角度的改變，使原本容易形成氣封液的“V”形的阻力點消失,且因為有了一個向下傾斜的角度,確保回水暢通。

2.2 煅燒爐料位低問題處理

因7#、8#、9#煅燒爐傾斜角度3.0%，轉(zhuǎn)速4.7 r/min，斜度大，轉(zhuǎn)速快，為保證煅燒爐內(nèi)存有一定料位，煅燒爐內(nèi)部在離尾部1 m左右有一圈擋灰圈，7#、8#、9#擋灰圈在現(xiàn)場測量中發(fā)現(xiàn)高度為140 mm、160 mm、180 mm，造成煅燒爐內(nèi)料位有所不同，7#、8#料位偏低，造成物料與加熱管接觸面積減少，降低了煅燒爐換熱能力，可通過增加煅燒爐擋灰圈高度，來提升煅燒爐料位，增加煅燒爐換熱面積，提升煅燒爐能力。

通過數(shù)據(jù)計算，擋灰圈高度在300 mm左右時，煅燒爐內(nèi)物料可與加熱管完全接觸，煅燒爐換熱面積做到最大，因此我們確定在原有擋灰圈基礎(chǔ)上焊接鋼板將7#、8#煅燒爐擋灰圈尺寸增加到300 mm。

圖1 煅燒爐改造后示意圖

3 改造效果

本次改造實施結(jié)束后，我們進行了30天查定，通過改造前后30天數(shù)據(jù)對比，可以發(fā)現(xiàn)7#、8#煅燒爐能力有了明顯提升, 解決了因7#、8#煅燒爐能力不足而制約生產(chǎn)的問題。

車間對9#煅燒爐進行了相同的改造，同樣取得了較好的效果。本次改造的成功具有一定的參考價值，為解決因各種原因產(chǎn)生的“V”形、“U”形類管線改造提供了一種新的思路。

表1 實施效果對比表