轻质纯碱流化床煅烧系统的开发与应用

轻质纯碱流化床煅烧系统的开发与应用

该公司于2006年8月建成了600吨纯碱洗脱液装置。与回转式蒸汽洗脱液装置相比，具有小占地面积、小投资、建设速度快等优点。设备国产化率100%，市场广阔。投产后我们边摸索边改进,使得生产日趋稳定,各项指标基本达到设计要求,经过进一步创新和改进,使得传统的流化床煅烧工艺有了较大突破。1流化床技术在我国的应用情况流化床又称沸腾床,流化床技术最早应用于干燥工业是1948年在美国建立多尔-奥列弗固体流化装置,而我国是在1958年以后开始应用流化床技术的,首先是在食盐工业上应用,继后被广泛应用于化肥、颜料、塑料、制药等方面,而应用于纯碱行业的重碱煅烧是在1980年以后,如塘沽的东方红化工厂;2003年10月,山东海化股份有限公司建成投产了500t/d轻质纯碱高效沸腾煅烧床。1.1物料颗粒流态化热循环炉气在鼓风机的作用下,经布风板均匀分配后进入加热床层,使自上而下的物料颗粒和热炉气在直接接触下呈现沸腾状态,形成流态化。呈流态化的物料颗粒与热气流充分接触,同时与蛇形加热管内的蒸汽间接接触,进行强烈的传热,从而使重碱迅速分解制得轻灰。1.2床层内温度大、热容量高由于物料和干燥介质接触面积大,同时物料在床内不断地进行激烈搅动,所以表现为传热效果良好及床层内温度比较均匀,具有很高的热容量系数(或体积传热系数),一般可达8~25MJ/(m3·h·℃),中压蒸汽消耗稍低;可以进行连续生产,具有生产能力大的特点;该装置转动部件少,因而设备的投资和维护费用低,维修工作量较小。1.3物料返混,影响合理被煅烧重碱的粒度一般要求≥30μm,≤4mm为合适,粒度太小易被气流夹带,粒度太大不易流化;重碱含水量过高,物料在流化过程中易产生结疤现象,清理、清洗困难;由于流化床煅烧的物料返混比较激烈,所以大型连续式流化装置中,物料停留时间不均匀,出碱不稳定;重碱煅烧产生的炉气温度高,对布袋除尘器内布袋抗热性能要求高,使布袋的使用时间缩短;离心鼓风机电耗较大,开、停车时电网波动大。2回用纯碱和含碱的流化床气重碱由运碱设备送入预混器,在预混器内和一定比例的返碱混合后进入流化床,在从流化床布风板进入的高温炉气的吹动下,在流化床内形成固体流态化,和加热管内的中压蒸汽间接换热,从而产出合格的轻质纯碱和高浓度的二氧化碳。轻质纯碱一部分经返碱加料器进入预混器作返碱,另一部分进入碱筛、凉碱机后去成品皮带。炉气经流化床上部集气罩分作两部分:一部分进入旋风分离器除去部分碱尘,再经布袋除尘器除尘净化后进入塔区回收系统;一部分经同样除尘净化后,通过离心鼓风机加压进入流化床风室作流化介质循环使用。重碱煅烧汽源来自3.5MPa蒸汽管网,蒸汽换热后进入闪发器闪发。3主要技术和技术3.1生产控制指标3.2主要消耗指标4炉气系统改造该套装置目前为我国最大的流化床煅烧重碱生产轻灰装置,自动化水平高,流程简单,占地面积少,主体厂房仅为25m×19m。全部设备实行DCS控制,自动开、停车,连锁,故障报警;下碱量实现微调,便于精细操作;关键部位实施监视,及时发现堵料。设置双炉气系统。除尘效率高;主炉气及循环炉气双系统控制,使得主炉气CO2浓度高且利于炉内压力实现自动控制,即送出量均匀、循环量稳定。采用2台布袋除尘器除尘,效率可达97%,5设备主要介绍5.1离心鼓风机鼓风机类型：d750-23g5.2风作用的流化床支腿:由槽纲焊接构成,支撑流化床煅烧机。风室:由板及加强筋组成的焊接结构,分5个进风室。主要起进风,均风作用,以保证流化床正常的流态化。布风板:面积17m2,采用先进的侧出风结构,既能很好地保证正常的流态化,又能防止漏料,还有利于大块料的排出。流化段:由流化箱体和内置式换热器共同组成。内置换热器使用压力3.4MPa,设计压力4.0MPa;使用温度350℃,设计温度380℃。吸气壳体:由板及加强筋组成的焊接结构。6对设备和工艺系统故障的分析和改进6.1混合粗提物制备原预混器混料段叶片采用了螺旋排布形式,推料快、但搅动混合效果低,物料停留时间短,重碱与返碱不能在短时间内充分混合。改造后叶片由螺旋排布改为“+”字形式布置(见图1、图2),提高了混合效果。6.2改进碱尘床重碱煅烧过程除了保证生产出合格轻灰外,还要产出高浓度的CO2来满足碳化过程的需要。生产初期流化床炉气的CO2浓度表现为不稳定和总体平均浓度低。系统密封不良和炉内压力调节不及时是导致上述问题的主要原因。因此,进行了以下改进。1)增加行星下料器在分离器下的碱尘刮板机至成品转运刮板机溜管和分离器下溜管上增加碱尘阀。减少了漏入空气量的同时又增加了旋风分离器的除尘效率。2)改造清理孔将运碱刮板、预混器、碱筛、分离器、布袋除尘器等设备清理孔由快开门型改为螺栓紧固型;并将石棉垫更换为皮带垫。消除了因设备内外部压差及高温、水汽引起的石棉垫损坏和孔盖连接不紧密所造成的泄漏。3)在主布袋除尘器后增加炉气调节碟阀因流化床炉气需要并入老系统进行回收,炉气管道很长。波纹管换热器后的炉内压力调节阀无法实现对流化床内压力的及时调节,造成瞬时真空过大或正压过大,影响炉气CO2%浓度,改造后情况好转,并且稳定了床层料位。6.3床内流化效果重碱含18%左右的水分,因而它有粘结的倾向,含水量超过9.5%时,遇到较高温度的加热管壁就会粘结而形成碱疤。加热管间隙形成碱疤后,床层的流化状态急剧恶化,造成生产能力迅速降低,被迫停车洗炉。于是,做了以下改进。1)改变预混器下料位置预混器出口处有一长500mm并向下倾斜的簸箕,混合碱在预混器绞龙叶片的推动下以一定的速度斜向下滑落,下落到第2段加热管组上,很容易形成结疤。按原尺寸重新计算抛物线下落点,将簸箕口进行切割,使混合碱下落至流化床的下料空段内,彻底解决了第二段加热管组上结疤和在第二、三段加热管上部积碱现象,改善了床内流化效果。2)稳定出碱量原出碱溜管,下部为粗料出口,上部为细料出口。流化床内存碱少时,溜管内形成由下出料口至上出料口的风道,导致上部出料阻力很大,此时流化床出碱少或不出碱而造成断返碱;流化床内存碱达到一定程度后,溜管内被大量涌出的碱粉充满,这样就造成间歇性出碱。改进措施是增加1条出碱斜溜管和出碱阀。原溜管下部出碱阀改型,由直联改为链传动以利于出碱阀被蹩停时盘车清理。正常操作时底部出碱阀保持较小转速,少出碱或瞬时不出碱,使溜管内部充满碱粉密封,隔离底部出碱口窜出的较高压力气体。新增溜管出碱阀保持一定转速稳定出碱量。达到了稳定返碱和平稳出碱的目的。6.4增加炉气回流装置鼓风机转速约5400r/min,开、停车频繁对鼓风机和增速器的轴瓦造成很大磨损,而且对增速器的齿轮冲击很大,同时对公司电网影响较大。所以对鼓风机进出气管线进行技术改造,增加炉气回流装置。实现了不停机检修及清理。7动态画面,方便监视流化床煅烧采用DCS控制,对工艺参数进行连续自动检测、控制并对电气设备进行监控、连锁。该操作站性能优良,方便快捷,简单易学,具有分组控制与显示、趋势图、动态流程、报警管理、报表及记录、系统维护等监控功能。操作员通过丰富的动态画面,可以在窗口上进行工艺参数的监视、操作。满足了技术人员直观地分析、比较工艺状况,为稳定生产、提供产品质量提供可靠的数据。投用后不仅减少了工人的劳动强度,提高了生产率,而且改善了工人的工作环境,方便了操作,实现了自动化。8流化床内水平集内排列密度对流化状态的影响1)含氨炉气在湿度、温度均较高状况下,对除尘布袋影响较大,缩短其使用寿命,造成停产及检修费用增加。2)流化床内水平加热管组的排列密度对流化状态影响较大。各管壁迎气流、背气流等部位所处的气——固流动条件都不同,比垂直管所受影响更为严重。较小的管间间隙不但增大粘连结疤的可能性,而且对床