纯碱蒸汽煅烧炉生产运行及温度影响因素分析

纯碱蒸汽煅烧炉生产运行及温度影响因素分析

1水化程度好目前，我国各地的纯碱烤炉主要有两种类型：外回碱炉和自己回碱炉。由于每个方面的不同程度的研究、应用和开发。外返碱蒸汽煅烧炉由于重碱与返碱强制混合充分,一水化程度较高,炉内传热效果好,因而具有单位容积生产能力高,炉气温度高、浓度高、夹带碱尘少,技术成熟等优点,被各大型制碱厂广泛采用。近年来,大化集团大连设计研究院结合市场实际需要,在开发了>3000×30000纯碱蒸汽煅烧炉之后,对>2100、>2500、>3600纯碱蒸汽煅烧炉进行了系列化的创新设计,不仅实现了引进设备的国产化,同时实现了产品的出口,为国内外不同规模纯碱厂应用外返碱蒸汽煅烧炉提供了技术保证。2经济技术指标影响因素分析纯碱蒸汽煅烧炉作为特种干燥设备,生产能力是其主要的经济技术指标,影响纯碱蒸汽煅烧炉生产能力的因素很多,分析影响因素及其规律,是纯碱蒸汽煅烧炉系列化设备工艺设计的前提条件,也是能否保证设备生产能力的关键。2.1煅烧制度的影响煅烧温度对煅烧炉的能力产生直接影响,煅烧炉的工作曲线与一般干燥设备的工作曲线没有原则的区别,也存在恒速和降速干燥阶段。当重碱进入煅烧炉时,重碱中存在的大量水份及少量铵盐首先分解汽化,并同时伴有少量的重碱开始分解,这时需要大量的热量供应,此阶段煅烧温度基本保持不变,属于恒速煅烧阶段。当水分蒸发到一定程度后,炉内物料温度开始上升,当上升到一定温度时,重碱的分解速度加快,需要的热量迅速增加,此时炉内的物料又处于恒速煅烧阶段,温度基本保持恒定。当重碱的分解量达到一定程度后,此时消耗的热量小于传入的热量,致使炉内物料温度开始上升,煅烧速度进入降速煅烧阶段,炉内纯碱温度逐渐升高,直至煅烧炉的出碱口。出碱温度习惯上理解为煅烧温度,出口温度低意味着传热温差大,因而,炉的能力也大。但是,出口温度过低,影响烧失量,使产品质量下降,因而出碱温度的下限不能低于165℃。出口温度高可保证产品的质量,但是,出碱温度太高会导致能耗增加,煅烧炉的能力下降,凉碱热负荷增大等不利的影响。但实际上,提高煅烧温度可以缩短重碱在炉内的停留时间,同样意味着煅烧炉生产能力的提高。在相同条件下,煅烧温度从160℃提高到205℃,煅烧时间大约缩短一半,意味着煅烧炉的生产能力提高一倍,因此工艺设计时都采用较高的煅烧温度。保持适宜的煅烧温度是煅烧炉工艺设计的关键,煅烧炉最佳的出碱温度,应控制在180~200℃之间。2.2冷凝水排出从换热的角度分析,重碱煅烧所需的热量来自于蒸汽冷凝放出的潜热,蒸汽压力越高其饱和温度也随之增高,从而保证有足够的传热温差和热量传递。在相同条件下,采用压力2MPa蒸汽与采用压力为3MPa的蒸汽相比,其生产能力降低约40%。冷凝水的顺利排出是保证传热速率的重要条件,对生产能力产生直接影响。冷凝水排出与进汽轴和汽室结构、炉体斜度及炉体转速有关。平板结构的汽室和采用三螺旋式结构的进汽轴可保证疏水畅通;炉体斜度i为0.015时,对满足排水要求实践证明已经足够;炉体转速提高,能增加单位时间冷凝水的排出次数,对顺利排水有利。同时在设备布置上,要考虑冷凝水出水口与储水槽之间要有足够的垂直高度,保证排水动力。2.3提高烧炉生产能力重碱水份含量的高低,直接影响到煅烧过程耗热量的多少和返碱用量,从而对煅烧炉的生产能力产生影响,对于外返碱蒸汽煅烧炉,降低重碱水份含量对降低蒸汽消耗和提高煅烧炉生产能力都具有一定的影响。在相同条件下,重碱水份含量增加1%,返碱用量约需增加0.244t,蒸汽耗量约需增加0.3t/t纯碱。2.4增加接触面积及换热管的设计纯碱蒸汽煅烧炉的传热强度与传热推动力——温差的大小密切相关,同时取决于加热面积的大小。增加换热面积对换热有利,保证运转过程中碱粉与加热管的接触面积尤为重要。增加换热面积的方法是采用翅片管,翅片的翅距和翅高要结合煅烧过程特点宜采取分段设计,单位产量需要的换热面积的经验值为4.44~4.85m2/t·d,换热管的设计应与炉体斜度、转速等因素综合考虑,煅烧炉的炉体斜度、转速及规格尺寸决定了物料的停留时间,直接影响煅烧炉的生产能力。不凝气的排放曾经历了排与不排的多次实践,换热管中不凝气排放不净对换热会产生影响,笔者认为设计中考虑不凝性气体排放是必要的。3碱蒸汽煅烧炉的示范和示范大化公司自行开发设计、制造的>2500外返碱纯碱蒸汽煅烧炉已于1964年投入联碱生产运行,并逐步推广到青岛、应城等国内纯碱厂,经过行业专家们25年的攻关改造,>2500外返碱纯碱蒸汽煅烧炉逐步得到完善,并积累了较为丰富的经验。1989年至1991年,大化集团大连设计研究院结合大化煅烧改造工程,在深入调查研究的基础上,继承大化>2500蒸汽煅烧炉的长处,消化吸收国内外蒸汽煅烧炉的优点,创新设计了>3000纯碱蒸汽煅烧炉,并在大化制造、应用获得成功,在获得专有技术后陆续推广应用到连云港、伊化集团、湖北双环、山东海化等纯碱厂。2000年至2001年,该院配合中国天辰化学工程公司设计的伊朗20万吨纯碱厂项目,重新设计了>2500纯碱蒸汽煅烧炉,并由大化机械厂制造出口到伊朗。2000年至2002年期间,作为技术储备该院进行了>2100、>3600蒸汽煅烧炉的系列开发设计工作,使得外返碱纯碱蒸汽煅烧炉实现了系列化。系列化蒸汽煅烧炉在进碱混合装置、进碱密封、加热管、进汽轴、汽室、大滚圈与托轮、出碱密封、传动装置、不凝气排放装置等部件,结合生产实际,不断进行了完善和创新,保持其高产、低耗、运转周期长等特点。外返碱蒸汽煅烧炉系列其主要工艺技术指标见表1。4煅烧炉对传热面积及物料停留时间的影响(1)纯碱蒸汽煅烧炉的生产能力与煅烧温度、蒸汽压力和冷凝水排出情况、重碱水份