浅谈降低重质纯碱凉碱床出碱温度的措施

2013-09-15项自根

纯碱工业 2013年5期

项自根

（青海碱业有限公司，青海德令哈 817000）

青海碱业有限公司原设计重质纯碱生产能力为90万t／a，随着填平补齐项目的完善，2012年重质纯碱产量达到101.7万。市场对重质纯碱的需求量不断增加，轻质纯碱需求量降低，公司根据销售需求，有时停止生产轻质纯碱，全部生产重质纯碱，致使重质纯碱装置超负荷。

我公司重质纯碱生产采用固相水合法，将由轻灰工段煅烧炉烘干分解后的轻质纯碱通过刮板运输机拉至水合料仓，由变频螺旋输送至水合机内加水混合，水碱比控制在1／0.317～0.415，形成一水碱结晶体；一水碱经水合机溜管，通过螺旋输送机进至重灰煅烧炉内进行烘干，煅烧炉出来后的重质纯碱温度达到160℃；经高温刮板输送机、斗提机、分配刮板进入凉碱流化床（重质碱冷却机）进行冷却；冷却温度至85℃以后，进入振动筛筛分，经成品刮板运输至包装车间进行包装。

重质纯碱的凉碱设备采用的是GLWN5.0型号的流化床冷却设备，由金属机壳、蛇形换热管、挡料板、出料板、进碱口、出气口、风室、分布板等组成，简单结构及工艺流程如图1，设备特性、操作条件如表1。

图1 流化床结构及工艺流程示意图

表1 流化床设备特性及操作条件

重质纯碱冷却流化床的生产原理：高温重质纯碱由进料口送入凉碱床内，0～25kPa的过滤空气由流化床风室进入，促使重质纯碱在床内处于流化状态，与换热管内25℃、0.3～0.5MPa循环水间接换热，循环水水温上升，而凉碱床温度降低至指标范围。流化床内料位控制在挡料板的2／3处，通过进碱量、气量大小控制出碱温度。

重灰工序6台凉碱床按照重质纯碱90万t／a配套设计，如今重质纯碱产量提升了，但凉碱装备没有增加，时常出现出碱温度高，最高温度达到140℃左右，导致重质纯碱停止包装，即便在冬季也会超温。因此，凉碱床凉碱能力成为制约产量和质量的瓶颈。我们通过控制凉碱床料位、定期清理结疤、酸洗换热管等方法，降低出碱温度。

1 控制床层料位

控制凉碱床料位是降低高温重质纯碱（≥160℃）温度的基本条件之一，也是设备稳定运行的基础。鼓入空气压力控制在0～25kPa范围内，一般在9kPa左右，使料位保持在挡碱板2／3处，此高度与冷却蛇形管高度相一致，即保证了两种流体间接接触，又提高了物料的停留时间，增强了流体的换热效率。

2 定期清理凉碱除尘塔

凉碱除尘塔是尾气除尘和碱液回收设备，也是除尘热气排气口。由于循环槽补给的软化水中钙质及杂质较多，随着运行周期的增加，造成除尘塔填料区堵塞，风室气压无法加压，热气置换效率较差，最终导致凉碱床温下降缓慢。

每月定期清理凉碱除尘塔填料，除去填料内的水垢及泥沙，保证除尘气路畅通。清理前出碱温度平均112℃，清理后，降至目前的80.1℃。

3 定期酸洗凉碱床内换热管

凉碱床内的蛇形换热管是传热的主要介质，保障凉碱床循环水流量，提高换热管的传热效率，是解决出料温度的主要途径。

凉碱床冷却换热管是由45＃、304L不锈钢加工而成，由于循环水水质硬度较大，Ca2＋、Mg2＋含量较高，导致管内壁结垢，随着运行周期延长，管壁内结垢加厚，蛇形换热管换热效率急剧下降。每月定期以0.5mol／L的盐酸，通过0.4MPa的酸洗泵打压至蛇形管内，酸洗液在管内循环大致2h左右，换热管内壁垢层溶解。

4 定期清理凉碱床内碱疤

清理凉碱床内碱疤对稳定操作，降低出料温度有非常重要的意义，由于设备自身、指标及操作不稳定等因素，在实际操作中，时常出现重灰大颗粒及碱疤。

4.1 炉气管线局部堵塞产生窜汽导致的碱疤

重质纯碱采用卧式回转（自身返碱）煅烧炉，由于自身返碱炉出碱口、返碱口转动至上位时，炉内炉气从出碱口、返碱口窜出，而且炉头浮环由于磨损出现间隙或意外局部断裂（也可导致炉内一水碱物料流入刮板内，产生气体），或者炉气管线局部堵塞出气不畅从炉头浮环窜汽，气体进入刮板后由于温差凝结冷凝，与刮板内的重质纯碱发生二次反应（产物Na2CO3·NaHCO3·2H2O、NaHCO3、Na2CO3·nH2O等，此类物质失去游离水后变成硬质碱疤），最终导致刮板内结疤。在设备运行过程中，脱落的结疤会重置于床底，从而凉碱床失去了流化状态，导致床温持续偏高。

每周循环清理一台凉碱床，定期清理床内碱疤，即加大了鼓入空气量（最适宜的风量控制在8kPa～12kPa），又保证了高温重质纯碱与换热管的良好接触，促使凉碱床处于流化态，从而有效的降低了出料温度。

4.2 氨盐水中镁含量过低导致的碱疤

在高原地区，生产重质纯碱的过程中，严格控制氨盐水中镁的最低含量（Mg2＋含量控制在20～40 tt内），镁含量过低不产生一水碱结晶，镁含量过高则出现大颗粒。在实际操作中，由于氨盐水镁含量的低度超标，导致出现大颗粒，颗粒循环进入凉碱床内，出现碱疤。而在设备的倒停过程中，水合机频繁开、停也容易生成碱疤，碱疤最终流进凉碱床，重置于床底，致使凉碱床产生死床，失去换热效率，造成凉碱碱温严重超标。