蒸汽煅烧炉换热系统能力提升

2021-10-21

纯碱工业 2021年5期

(山东海化股份有限公司纯碱厂，山东潍坊 262737)

煅烧炉是纯碱生产的主要设备之一，国内普遍采用蒸汽煅烧炉，分为无返碱蒸汽煅烧炉、自身返碱蒸汽煅烧炉等。我厂轻灰工序采用无返碱蒸汽煅烧炉，2.8～3.2 MPa的加热蒸汽由炉尾通过一个能随炉体转动的带有固定外套的空心轴进入炉内蒸汽室，套上配有蒸汽入口管线和冷凝水出口管线，蒸汽借空心轴分别由三根管线平行进入，再传送至各加热管内，蒸汽在与煅烧炉内重碱进行间接换热后冷凝，冷凝水则由原管返回，流入位于外轴外层固定套中的汽轴冷凝水总管内，经回水管线流至冷凝水储罐中。

煅烧炉内部热交换能力直接决定煅烧炉生产能力的高低，热交换能力主要体现在两个方面：一是蒸汽煅烧炉换热面积；二是蒸汽煅烧炉蒸汽进气量的大小，我们从以上两个方面入手提升单台煅烧炉生产能力。

1 项目实施背景

我厂煅烧车间7#、8#、9#轻灰煅烧炉为同一时期同步安装的同型号、同批次设备，炉体规格：内径3 600 mm，长度30 000 mm，钢板厚度18 mm，倾斜角度3.0%，转速4.7 r/min。炉内为4层加热管，加热管规格自内到外φ63.5×4.5～φ114×5.5。三台煅烧炉的设计生产能力相同，均为1 000 t/d。

在实际生产过程中，7#、8#煅烧炉投用后的生产能力明显小于9#煅烧炉，7#、8#、9#煅烧炉生产能力分别是720 t/d、760 t/d、950～1 000 t/d，最大蒸汽进气量分别是21 t/h、26 t/h、30 t/h。针对相同型号设备而生产能力不同的问题，车间多次组织人员对生产能力相对小的7#、8#煅烧炉进行检查，包括煅烧炉运碱设备检查、煅烧炉汽室拆除检查、煅烧炉汽轴进气回水管线检查、煅烧炉加热管反吹、煅烧炉加热管清洗等，虽然采取了一系列的处理措施，但是无明显效果。

在对7#、8#煅烧炉进行检查的过程中，检查人员发现了两个问题：对煅烧炉炉体进行检查中发现7#、8#煅烧炉汽轴下沉，汽轴回水管线在下沉后呈“V”字形；7#、8#煅烧炉相较其它煅烧炉料位偏低。针对上述问题技术人员进行了会议讨论，讨论后认为：“V”字形管线有可能产生“气封液”现象，影响汽轴回水回流至冷凝水储罐；煅烧炉料位低，煅烧炉内物料与加热管接触面积减少，影响煅烧炉换热。

2 煅烧炉换热系统能力提升方案

2.1 汽轴回水管线“V”字形管线改造

7#、8#煅烧炉汽轴回水管线由竖管及横管两部分组成，管径为DN150， 7#、8#煅烧炉汽轴下沉，导致回水管线由“L”形变为“V”形，由于冷凝水储罐内压力高(3.2 MPa)及回水管线形状改变，导致“气封液”现象的发生，增大了煅烧炉冷凝水回水的阻力,对煅烧炉汽轴回水量产生影响，进而影响煅烧炉汽轴进汽量，从而限制了煅烧炉的生产能力。

为了降低冷凝水回水管线阻力，保证冷凝水回水出液畅通，避免“V”形管线的产生，就需要将7#、8#煅烧炉回水管线进行改造，我们将7#、8#煅烧炉回水管线横管部分由“V”形管线改为“〈” 形管线，管线与水平面夹角在5～10°左右，因为角度的改变，使原本容易形成气封液的“V”形的阻力点消失,且因为有了一个向下倾斜的角度,确保回水畅通。

2.2 煅烧炉料位低问题处理

因7#、8#、9#煅烧炉倾斜角度3.0%，转速4.7 r/min，斜度大，转速快，为保证煅烧炉内存有一定料位，煅烧炉内部在离尾部1 m左右有一圈挡灰圈，7#、8#、9#挡灰圈在现场测量中发现高度为140 mm、160 mm、180 mm，造成煅烧炉内料位有所不同，7#、8#料位偏低，造成物料与加热管接触面积减少，降低了煅烧炉换热能力，可通过增加煅烧炉挡灰圈高度，来提升煅烧炉料位，增加煅烧炉换热面积，提升煅烧炉能力。

通过数据计算，挡灰圈高度在300 mm左右时，煅烧炉内物料可与加热管完全接触，煅烧炉换热面积做到最大，因此我们确定在原有挡灰圈基础上焊接钢板将7#、8#煅烧炉挡灰圈尺寸增加到300 mm。