浅谈重灰煅烧炉抄板改造技术应用

浅谈重灰煅烧炉抄板改造技术应用

  ,孔繁梅 ,刘菊

中盐青海碱业有限公司 青海省德令哈市 817099

摘要：本文主要对我公司重灰煅烧炉炉头抄板改造过程进行了概述，阐述了为提升产量降低能耗，将重灰煅烧炉原设计为三根返碱一根出碱螺旋管，改为了“两出碱，两返碱”，经过大量的正交试验数据分析了对炉头抄板改造后的应用效果，解决重灰煅烧炉带来的各种不利问题。

关键词：重灰；自身返碱蒸汽煅烧炉；抄板；螺旋倒碱管

1前言

煅烧车间重灰煅烧炉是生产重灰的核心设备，我公司使用的6台煅烧炉是四川川矿的煅烧炉，为了提升产量降低能耗，将重灰煅烧炉原设计为三根返碱一根出碱螺旋管，改为了“两出碱，两返碱”。改造后煅烧炉生产能力从原设计的600T/D 提升到800T/D，但随着能力的提升，后续出现螺旋倒碱管频繁堵塞，炉头冒压、现场环境差，增加员工的劳动强度等问题。同时加快了炉头总成及下流程设备（刮板）的腐蚀。从使用寿命6年的刮板用不到2年，就开始进行整体更换。从而增加了生产费用，并导致了生产的不连续性。因此对重灰煅烧炉炉头抄板改造具有重要意义。

管式自身返碱蒸汽煅烧炉系用四条缠绕炉体外壁的螺旋形方管将已分解干燥的碱从炉尾运送至炉头，其中两根管作为返碱输送管与用螺旋绞龙投入的一水碱在炉头预混段在抄板的作用下进行混合推入炉内干燥分解。另外两根螺旋方形管则用作成品碱的输送，这部分成品碱由专设的密闭罩子将成品引出，经过出碱星型下料器进入运碱刮板、斗提机等设备。

炉体的安装斜度为2.5%，外壳直径为2.5米，炉体转动的速度为6.17转每分钟。螺旋方管是借炉体炉尾部位开孔作为出料，螺旋方管是焊接在炉体外壁上，随炉体一体旋转，将物料从炉尾运至炉头。

螺旋方管的平均运碱量可以由下式计算：

Q=φbhr【S2+(πD)2】-2

φ为螺旋方管填充系数  b为螺旋方管宽度  h为螺旋方管高度

S为螺旋方管螺距   D为螺旋方管的节圆直径  r为物料的堆积密度

轻灰工段送来的轻质纯碱通过固相水合法生成一水碱，游离水的含量在8%左右，带有游离水的一水碱进入重灰煅烧炉内与返碱进行混合，再由蒸汽加热管间接加热干燥、分解，制得重灰产品，经重灰运输设备送至粉体流冷却工序，反应式为：

Na2CO3(s)+ H2O(l)＝Na2CO3.H2O(s) -14.1kJ/mol

Na2CO3.H2O(s) ≜Na2CO3(s)+ H2O(l) +14.1kJ/mol

国内纯碱行业大型化明显提高，煅烧工序设备的优化改造尤为重要，其中蒸汽煅烧炉单炉能力的提高呈大型化发展。目前公司煅烧车间重灰自身返碱蒸汽煅烧炉共6台，自提产以来正常生产时六台炉全开无备用炉，当一台煅烧炉出现故障时，对产量影响较大。

2项目情况简介

我公司以氨碱法生产纯碱为主，生产重质纯碱采用固相水合法，使用腰鼓式水合机和自身返碱蒸汽煅烧炉（简名重灰煅烧炉），此工艺流程及设备，广泛应用于各大化工行业，为了满足日益增长的纯碱需求，公司开始进行提产，但提高产量的同时又出现了一系列问题，生产人员对重灰蒸汽煅烧炉出现的一系列问题进行了分析和总结。

2.1原因分析

2.1.1扩产后单位时间的物料输送量增大，原设计中水合机绞龙的输送能力不能满足生产需求，绞龙螺距太小超出了绞龙的负荷，加大了输送阻力，导致输送能力较差。

2.1.2提产后炉气方箱中过气量太大，以至于造成方箱内部结疤较为频繁，导致炉内气体不能及时抽走，增加了运行操作清理频率，同时恶化现场，安全得不到保障。

2.1.3将三条返碱螺旋管，一条出碱螺旋管，技改为两条出碱管和两条返碱管后，产量虽然提升上来，但是抄板长度较短，推送能力较差，投入的一水碱不能及时推入到炉中，导致法兰与加热管之间料层过高，炉尾加热反应产生的气体不能及时抽走，导致炉气顺缠绕在炉体上的倒碱螺旋管从炉头溢出，出碱星型上方也出现正压，长期的倒碱螺旋管中水蒸气和成品碱的混合流通，导致倒碱螺旋管结疤，造成堵塞，同时导致生产环境恶化。

2.2改进原理

由于煅烧炉的斜度、直径、长度及煅烧炉转速是原厂家设计，改变以上参数需要重新对煅烧炉基础进行设计改造，不但投入资金很大且需要停产停车。因此我公司只对煅烧炉炉头推料部分进行了改造。

根据螺旋绞龙的原理，增加了煅烧炉的推料能力，运送量可以通过下列公式进行计算：Q=47D2SNPCφ

Q为抄板的推送量   S为抄板之间的距离（螺距）

D为抄板高度（螺旋叶片直径）  N为炉体的转速（螺旋轴转速）

φ为混合碱的填充系数  P为物料容重  C为炉体的倾角系数 。

目前我公司煅烧炉的生产能力为34吨/小时，那么抄板的推送量约为68吨/小时（返碱量为34吨，一水碱量为34吨），螺距取原有的螺距0.4米，抄板高度为原有的抄板高度0.38米，混合碱的填充系数为100%。

3正交试验分析

3.1抄板的安装角度不同，对物料推料能力的变化情况

抄板安装角度30°时，物料的推送能力较好，且一水碱和成品碱混合均匀，既能抽走炉内分解出来的气体，又能保证加热管及预混段部分不粘结，保证了很好的工况。

3.2抄板的高度不同，对物料推料能力的变化情况

抄板高度为420mm时；抄板往前推料的能力特别好，炉头部分的物料高度为900mm，剩余的空间有炉头横截面的50%，抽气效果好，但炉内预混段一水碱和成品碱混合均匀，不造成加热管粘结，且换热效果好，保证产品质量。

3.3抄板的长度不同，对物料推料能力的变化清况

抄板安装角度30°，抄板高度420mm,长度为1400mm时，煅烧炉工况达到最佳效果。不但物料的推送能力较好，而且一水碱和成品碱混合均匀，既能抽走炉内分解出来的气体，又能保证加热管及预混段部分不粘结，保证了很好的工况。

4改进方案

由此可见，分别通过加大水合绞龙螺距和安装炉气方箱击振电机，得到了合理的解决。本篇文章主要讲述关于重灰蒸汽煅烧炉炉头抄板的改造内容。煅烧炉炉头内部预混段共有24块抄板,分为四排。最下面一排是最靠近炉内加热管的一排(即预混段最后一排),其与前面三排抄板方向完全相反，作用也与前三排抄板作用不同。前三排抄板主要起到对一水碱和炉头返碱进行混合，同时对混合后的混合碱通过螺旋向炉内推料的作用,而最下面一排主要是减缓物料向炉内推进的速度，确保炉头预混段有足够的存灰，从而避免炉头出现结疤现象;最上面一排(即炉头最前面一排)抄板长度较长，焊接在内筒体与炉头圆板上,该排抄板主要是为了将被大右螺旋板从返碱道出口带出来的返碱推入到预混段与一水碱进行混合,同时保证返碱道的返碱能够源源不断的进入到预混段，确保炉头预混段一水碱不出现堆碱及沾炉现象。

经过观察分析并结合存在类似问题的文献进行参考，发现导致炉头堆碱、炉气不能及时抽走造成正压操作、返碱道结疤堵塞、炉气溢出等问题的主要原因是：原设计中炉头抄板较短，推送能力不够。

煅烧炉炉头预混段抄板在生产过程中起着至关重要的作用，为了解决以上问题，技术组将最下面一排抄板进行了切割，将原设计尺寸为420×620mm的抄板改为420×400mm，在炉头预混段距离法兰710mm处增加了一排尺寸为420×1400mm的抄板。

5投资费用

每台重灰煅烧炉安装改造材料人工费用约为30000元/台，5台炉总共费用为：30000元/台×5=15万元

6效益分析

6.1节电方面：改造后，重灰蒸汽煅烧炉可以开4台炉备1台炉，每套系统301KW·h（0.37元/KW.h）每年可节约电费为:

301 KW·h×24h×360d×0.037元/ KW·h =88.422万元

6.2节约热损失方面：改造后，重灰蒸汽煅烧炉可以开4台炉备1台炉，单台炉生产能力为800t/d，蒸汽消耗为0.48t/t碱 ，蒸汽70元/吨，每年可节约热损失为：

800t/d×0.48t/t碱×3%×70元/吨汽×360d=29.03万元

6.3检修费用方面：根据检修提供每套煅烧炉检修费用为15万元/套/年（15万的组成）。

每年产生的直接总效益为：88.422+29.03+15=132.452万元。

投资回收期=投资额/总效益=（直接成本+间接成本）/当年产生直接效益=15/132.482=0.1132年。预计42天该项目改造费用收回，同时随着产能的提升，重灰1-5#煅烧炉具备4000t/d生产能力。

7综述

公司秉承节能降耗是企业可持续发展的重要条件，是车间完善管理、成本核算和提高经济效益的基础。通过一系列优化改造与消缺，使重灰煅烧炉运行更加稳定，提高了设备产能，改善了现场环境，降低了员工劳动量，设备的综合性能更加完善，同时也为公司的成本做出一定的贡献。

参考文献

[1]陈学勤.氨碱法纯碱工艺[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1989.

[2]张磊.氨碱法制碱工艺中的节能措施[J].大化科技,2015,7(01).

[3]朱光荣.关于氨碱法纯碱的生产技术及设备的改进分析[J].工艺与设备,2016,7(10):88.