纯碱厂液相重灰流化床能力提升

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(山东海化股份有限公司纯碱厂，山东潍坊 262737)

流化床做为重灰生产的一种重要设备，有着自己独特的优势，尤其是在生产特种重灰方面，更是有着不可替代的作用，我们通过对其不断改造与技术创新，使得流化床在产量与消耗方面有着不输煅烧炉的能力。

1 项目实施背景

流化床相对煅烧炉有占地面积少，操作简便，附属设备少，事故率低，维护保养简单，维修费用少等优点；但也有消耗高，抗生产波动能力差，对重灰结晶要求较高等缺点。我车间4#重灰流化床自2008年投用以来，由于受外部因素影响，开停频繁，加之投用时间长，导致在生产使用过程中出现一系列问题，流化床实际产能在750～800 t/d左右，远低于1 200 t/d的初始设计能力，且蒸汽消耗超过700 kg/t，消耗过高，造成吨碱成本居高不下。2016年8月份开始，我车间实施4#重灰流化床能力提升计划。

2 工艺控制指标提升

针对重灰流化床在生产过程中存在的问题，首先对流化床的几项重要控制指标进行查定。为保证查定时生产稳定及各项指标的准确性，在查定前先对重灰流化床及附属设备进行检修，对影响流化床生产的设备问题进行了初步处理。

2.1 结晶温度

结晶温度直接影响重灰结晶质量，过高或过低都会造成重灰结晶差，结晶粒度低，我车间4#重灰原结晶温度控制在95～98 ℃，我们在此次查定中将温度提高到98～100 ℃，发现重灰结晶较原来有明显改善，粒度提高，结晶速度加快。

2.2 结晶器进液量

结晶器进液量大会造成结晶循环速度过快，结晶时间减少，造成结晶粒度偏低；进液量少会造成结晶器内晶浆浓度过高，损坏结晶器搅拌。我车间原结晶器进液量为100 m3/h以上，我们通过对结晶器容积、结晶时间、投料量等综合计算，发现结晶器进液量控制在80～90 m3/h较为适宜。

2.3 流化床风压

开始查定时我们将风压定在32 kPa，但这造成流化床除尘碱量过大，同时，遇到几次小的生产波动便造成流化床工况恶化，不得不停流化床，试验说明在较小风压下流化床抗波动能力较差；将风压提高到38 kPa以后，流化床流动性变差，返碱温度降低，工况恶化。风压在35 kPa时，流化床各项指标最好。

2.4 返碱量

返碱量大，会造成系统循环量增大，大量优质重灰颗粒在循环过程中被破坏，变为碱尘进入除尘系统，降低产量，增加消耗；返碱量过低，会造成预混器内混合碱温度低、水分含量高，造成预混器结疤及流化床下料区死区。我们在生产过程中不断调整返碱量，并观察其对流化床与预混器影响，最终确定操作返碱量。

而理论上，我车间重灰一水碱含水量为16%～20%左右，为保证预混器不结疤，正常情况下返碱量与投料量之比为1.2∶1，按50 t/h设计能力计算，投料量在60 t/h左右，返碱量应为72 t/h，在实际生产中4#流化床返碱量为74 t/h，与理论值基本相符。

2.5 鼓风量

通过对比，我们发现在正常生产时，干燥风量增加到23 500 m3/h ，冷却风在5 200 m3/h左右的时候，流化床出碱温度在160～170 ℃之间, 出气温度130 ℃以上，返碱温度在170 ℃以上, 凉碱温度 100 ℃左右, 流化床流化效果好，分离器除尘灰粒度较低，产量高， 消耗低。

3 生产系统能力提升

3.1 蒸汽系统

4#流化床原设计有7组加热管及1个空气加热器，其中第6、7组加热管位于流化床加热段末端作用不大，反倒会提高出料段温度，增加汽耗及冷却段压力。改造过程中，在第6、7组加热管各增加一组阀门，在开车与流化床工况不佳时打开阀门，在正常生产时关闭阀门，这样可有效降低汽耗，降低凉碱温度。同时，我们在空气加热器上也增加1个自调阀，可随时调整进加热器蒸汽量。

图1 蒸汽系统改造后

3.2 除尘系统

布袋除尘粒度低、含盐高，进入结晶器后影响结晶质量；分离器除尘颗粒直径大于180 μm的纯碱占总质量的50%，并且量大，我们在查定时发现4#流化床两台分离器每小时可产生除尘12.5 t，每天可产生300 t左右，回收部分甚至全部分离器除尘可有效提升流化床产量，降低消耗。原有除尘系统所有布袋除尘碱全部进入轻灰运输系统，并随重碱拉料螺旋重新进入重灰结晶器，造成重灰结晶差；分离器除尘一部分进入轻灰运碱系统，另一部分直接进入成品皮带，由于分离器除尘碱粒度较低，在成品皮带上与成品碱混合不均匀易产生重灰粒度低次品。

改造后，布袋除尘碱全部进入轻灰运碱系统末端，不再进入结晶器，可有效改善结晶质量；分离器除尘一部分直接进入流化床冷却段，混合均匀后进入成品皮带。

图2 除尘系统改造后流程

3.3 母液系统

我车间重灰结晶器原进液量为100 m3/h以上，我们根据重灰结晶器容积、结晶成长时间、离心机功率等综合计算每台结晶器进液量为90 m3/h左右较为适宜。我们又通过去除一根上液管线，对母液管线回流进行缩口，减少回流量，降低母液泵输出量，可通过计算(母液回流管线流速在2.5 m/s左右)得到母液泵输出总量：

90+90+3.14×0.04×2.5×3 600=225 m3/h

我车间母液泵设计流量300 m3/h，原开两台母液泵浪费大量电力，现开一台，可计算母液泵出力率在225/300×100%=75%左右，完全满足需求。

3.4 降温系统

4#流化床由于设计原因，冷却段较短，降温能力差，气温高时制约产量提升，最有效的解决方法是降低冷却循环水温度。我们在此次改造中，给母液槽增加了降温循环水，并将结晶器与母液槽降温回水通过原有波纹管换热器利用厂降温循环水降温，降低了冷却水循环温度，提高了流化床冷却段处理能力，提高了流化床产量。

同时，在结晶器夹套降温循环水回水上增加放气管线，直接进入循环水槽，加之波纹管换热器位置较低，可有效降低结晶器降温循环水回水压力，避免了结晶器夹套因压力过高造成破裂。

图3 降温系统改造后流程

3.5 隔板系统

流化床内冷却区与干燥区隔板高度非常重要，挡板过低时，碱由挡板上方流动，较重的碱球则在挡板底部附近堆积，造成流化床死床，且挡板过低时，冷却段与干燥段碱互串，造成干燥段汽耗升高，冷却段降温困难。挡板高时，碱由挡板底部流动，较重的碱球被强制由干燥段从挡板底部带入冷却段，避免碱球堆积，延长流化床使用周期。

图4 隔板系统改造前后示意图

4 结 语

通过对流化床的改造，消除了设备隐患，稳定了工艺操作，降低了消耗指标，提高了生产产能。由改造前的能力750～800 t/d，提高到1 100～1 200 t/d，基本达到初始设计能力1 200 t/d。蒸汽消耗由700 kg/t，降低到500 kg/t左右，达到了降低消耗、节约成本的目的。