带滤机蒸汽罩的改造应用

2017-06-19沈波

纯碱工业 2017年3期

关键词：投用滤饼真空

沈波

(广东南方碱业股份有限公司，广东广州 510760)

参考文献

带滤机蒸汽罩的改造应用

沈波

(广东南方碱业股份有限公司，广东广州 510760)

针对RPA带滤机投用后，重碱水分指标未达到技术要求，进行了蒸汽罩的应用改造，从模拟试验、系统设计到试运行整改，最终实现了蒸汽罩的正常操作和重碱水分的降低。

带滤机；重碱水分；蒸汽罩；试验；改进

1 背景

公司2013年新投用的法国RPA带滤机，过滤面积108 m2，年生产能力达60万t。投用后，其重碱水分指标为17%～17.5%，未达到设备采购合同中的技术要求(≤16.5%)。

重碱滤过水分含量的高低，既是衡量重碱中NaHCO3含量高低的一项技术指标，又是影响后续煅烧炉能力和煅烧能耗高低的主要因素。所以，降低重碱水分，提高重碱烧成率，具有相当重要的意义。

2 模拟试验与方案设计

早在20世纪30年代，德国人贝加兹就提出在过热蒸汽的热能作用下，减小液体的粘度和流动阻力，达到降低滤饼水分的想法。1962年，伯顿首次将蒸汽用于真空过滤机的细煤泥脱水。由于蒸汽的热能作用，导至滤饼内，使得液体的表面张力和粘度

降低，并伴有蒸发现象的发生，大大降低了滤饼的残余水分，脱水效果得到改善。

通过与厂家的沟通及查阅资料，初步确定了带滤机降低重碱水分的改造思路：即外接低压蒸汽，将其导入带滤机蒸汽罩，使之喷射到重碱表面，在真空抽吸作用下，渗透到重碱滤饼，加热以降低水分的表面张力，使其易于被真空吸走，促成重碱水分的进一步降低。

图1 带滤机蒸汽罩

考虑重碱(NaHCO3)的介质颗粒特性，为检验技术路线的可行性，决定先进行现场模拟试验。

模拟试验过程如下：通过相关试验仪器与设备，先取出一定量的出碱液，按照实际洗水当量、真空度、过滤时间，精确模拟真空过滤、三次洗涤之后，生成每组两份相同样品，其中一份不烘干，另一份进行烘干。试验完成后，分别对每组两份样品进行重碱水分含量分析、对比。为检验效果，对烘干所用热源选择了低压蒸汽与热空气两种，分两次试验。

模拟试验的结果如表1、表2显示。相比热空气，采用低压蒸汽，效果更为显著，模拟试验中重碱水分降低达5%。

表1 重碱水分模拟试验结果(热源：热空气)

表2 重碱水分模拟试验结果(热源：低压蒸汽)

模拟试验确认了技术可行，接着开始了带滤机蒸汽罩的系统设计。

先是汽源的选择。根据厂家提供的蒸汽参数(工作温度120～140 ℃，工作压力0.2～0.3 MPa，蒸汽量25～35 kg/t纯碱)，经现场查看，有两个可以选择。一个是碳滤厂房内的低压蒸汽管支管，其压力≤0.2 MPa、温度150 ℃。另一个是煅烧工序外煅烧冷凝水储罐顶部的外排蒸汽管，其压力为0.15～0.2 MPa、温度140～150 ℃，流量约1 t/h。从效益最大化的角度出发，选用煅烧冷凝水储罐的外排蒸汽管，最具经济性。

蒸汽罩作为蒸汽喷射到滤饼的关键部件，需要满足多个条件：喷射有效+分布均匀+热量损耗小，以确保在滤饼表面形成合适、有效的蒸汽分布。

图2 蒸汽罩结构

筛孔结构简单、布置均匀、稳定可靠，作为蒸汽罩的内部结构最为合适，可形成较好的蒸汽喷射效果。即在一张钢板上按照一定的尺寸和布置、开圆形筛孔。而且筛板成本低，制造安装维护方便。

为减少热量损耗，在蒸汽罩两端设封闭挡边、两侧加装两道密封胶板，形成一定的密闭、烘干空间。

根据带滤机的支撑框架，采用方框结构将蒸汽罩固定，并使其与滤布和滤饼保持合适距离，整体直接支撑在带滤机两侧的框架梁上。材质方面，选用和带滤机零部件相同材料(不锈钢)。

对蒸汽罩及配套管道的布置上，结合带滤机工艺流程，确定蒸汽罩的安装位置在三段洗水、压辊之前的某段滤饼区域。配套蒸汽管道结合现场实际情况具体布置，考虑保温及安装流量计、温度计等仪表，以便计量、控制。

3 试运行与改进

蒸汽罩、管道及仪表的安装完成后，即开始了蒸汽罩的试投用。试投用后的重碱水分数据如表3所示(两小时取样分析一次；滤饼厚度37～40 mm；碳化出碱液放量500 m3/h)。

表3 蒸汽罩试投用水分指标

从一个月的试运行可以看出，蒸汽罩投用后效果显著，重碱水分指标在15%左右。与此同时，随着投用时间的推移，也出现了新的情况，影响到蒸汽罩的持续使用。主要问题是，滤布两侧颜色变黄，孔隙变大，怀疑蒸汽对其造成了局部烫坏，影响到滤布的正常使用寿命，增加了使用成本。基于滤布的保护，暂时停用了蒸汽罩，以便进一步的改造处理。

经分析，滤布局部烫坏的可能原因有：①带滤机皮带两侧真空偏小，蒸汽滞留滤饼时间偏长，间接影响到滤布；②受皮带裙边影响，两侧滤饼厚度薄些，蒸汽穿透滤饼后影响滤布；③蒸汽温度偏高。

对此，综合考虑蒸汽、滤布、真空度等各种因素，对蒸汽罩进行了如下改进处理：①蒸汽罩筛孔区域两端用0.5 m长的钢板封住，缩小蒸汽喷射范围，控制烘干区域，避免损坏两侧滤布(同时对进入蒸汽罩的两侧若干蒸汽通道进行封闭处理)；②在蒸汽主管道上增加喷水装置，使用清洗滤布的脱盐水，调节蒸汽温度，控制进入蒸汽罩的蒸汽不超过100 ℃，保证滤布不被烫坏。

经过上述改进之后，再次投用蒸汽罩，连续运行了三个月，滤布正常，没有损坏，重碱水分也降低了，且持续稳定，效果良好。在连续运行三个月期间，重碱水分指标为16%～16.5%，平均下降了1%。

按每降低1%重碱水分、一吨碱可节约39 kg中压蒸汽计算，年产50万t纯碱，可节约后续煅烧工序中压汽消耗量：1×39×500 000÷1 000=19 500 t。根据蒸汽采购成本分析，直接节约外购中压蒸汽约350万元。结合蒸汽罩制安成本、自身蒸汽消耗及母液蒸馏负荷消耗，其综合经济效益超300万元。