高樹森

（石家莊雙聯(lián)化工有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050200）

石家莊雙聯(lián)化工有限責(zé)任公司于1999年投運了一臺φ2 500×15 000回轉(zhuǎn)式?jīng)鰤A爐，設(shè)計能力為15萬t／a，投運后，冷卻效果良好。但使用幾年后，由于生產(chǎn)負荷的提高、純堿中含鹽及露點腐蝕等原因，涼堿爐爐頭彎管處經(jīng)常出現(xiàn)泄漏，嚴重時每月需要處理2～3次，泄漏造成爐頭結(jié)疤、涼堿效果變差。2006年以后，夏季在純堿日產(chǎn)能超過700t（24萬t／a）時，涼堿后溫度高達110℃，純堿包裝袋燙損現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，影響了正常生產(chǎn)。

為了徹底解決涼堿爐爐頭彎管泄漏問題和滿足生產(chǎn)能力不斷提高的需求，2007年雙聯(lián)化工對φ2 500回轉(zhuǎn)涼堿爐進行了技術(shù)更新改造，將煅燒爐加熱系統(tǒng)使用的翅片管應(yīng)用于涼堿爐冷卻系統(tǒng)，增大了冷卻系統(tǒng)面積，提高了涼堿能力。

1 技術(shù)改造方案

1）涼堿能力由20萬t／a增大到40萬t／a（原設(shè)計能力15萬t／a）。

2）冷卻進水溫度50℃ ，出水溫度60℃。

3）輕灰進堿溫度180℃ ，出堿溫度70℃。

4）進水箱按三進一出（原流程二進一出）流程重新設(shè)計分水箱。重新設(shè)計冷卻系統(tǒng)，冷卻水管采用翅片管，翅片高度15mm，螺距25mm，重新設(shè)計管支架。

2 技術(shù)改造數(shù)據(jù)計算

2.1 冷卻系統(tǒng)熱平衡核算

按輕灰進入涼堿爐溫度t1＝180℃，涼堿后出爐溫度t2＝70℃，爐的生產(chǎn)能力40萬t／a進行計算。

輕灰比熱容：C＝1.15kJ／（kg·K）；

爐體散熱系數(shù)：αf＝14.3kJ／（m2·h·℃）；

爐體散熱表面積：A＝（3.14×2.52／4）×2＋2.5×3.14×15＝127.56m2；

爐體表面溫度：tb＝110℃；

室內(nèi)溫度：tn＝30℃；

冷卻水溫度差：△t＝10℃；

生產(chǎn)能力：mz＝400 000／8 000＝50t／h。

熱平衡計算：

1）輸入熱量

輕灰?guī)霟崃浚?/p>

q＝1 000Ct1＝1000×1.15×180＝207 000kJ／t

2）輸出熱量

輕灰?guī)ё邿崃浚?/p>

q1＝1 000Ct2＝1 000×1.15×70＝80 500kJ／t

爐體散熱：

q2＝αfA（tb－tn）mz－1＝14.3×127.56×（110－30）×50－1＝2 918.57kJ／t

輸出總熱量：

Q2＝q1＋q2＝80 500＋2 918.57＝83 418.57kJ／t

3）熱負荷

Q＝q－Q2＝207 000－83 418.57＝123 581.43kJ／t

4）冷卻水消耗量

mw＝0.239Q△t－1＝0.239×123 581.43×10－1＝2 953.60kg／t

5）熱平衡表

表1 φ2500回轉(zhuǎn)涼堿爐熱平衡表

2.2 冷卻系統(tǒng)換熱面積計算

傳熱溫度差△t（取對數(shù)平均溫差）：

（T進、T出輕灰進、出爐溫度，t進、t出冷卻水進、出溫度，℃）

總傳熱系數(shù)K在全是光管前提下其值可在140～250kJ／（m2·h·K）范圍選用，但翅片管時，其總傳熱系數(shù)K值要進一步降低，取K＝140kJ／（m2·h·K）。

生產(chǎn)能力：mz＝50t／h。

換熱面積計算：

由公式：A＝mzQ／K△t

＝50×123 581.43／140×55.87

＝789.98m2

2.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計

依據(jù)設(shè)計改造方案：涼堿爐進水管三圈，出水管一圈。經(jīng)核算φ108×4出水管39根，布置在第一圈（最外圈）；φ89×4進水管39根，布置在第二圈，φ60×4進水管39根，布置在第三圈；φ60×4進水管26根，布置在第四圈。進、出水管全部采用無縫鋼管制作，所有冷卻管接頭焊接后無損探傷。連接管采用φ32×4（原為φ32×4）無縫管，所有連接部位均預(yù)焊連接管座進行加強。

涼堿爐所有翅片管在進堿端一米長度范圍內(nèi)管壁加厚1mm，提高抗磨損、腐蝕能力，延長使用周期；所有支撐管架板內(nèi)孔安裝長60mm套管，可起到良好支撐作用，防止使用中冷卻管變形；經(jīng)核算主電機由45kW改進為75kW。

3 涼堿爐改造后效果

項目投運后，由于公司整體技改方案的變化，又投運一套TB－2型漿葉式?jīng)鰤A機，使改造后φ2 500×15 000涼堿爐未具備實現(xiàn)40萬t／a設(shè)計生產(chǎn)能力的條件，2007年純堿實際生產(chǎn)量25萬t／a時，投運后生產(chǎn)運行平穩(wěn)，涼堿溫度50～60℃；2008年也曾達到30萬t／a產(chǎn)量，應(yīng)該說還具有一定的潛在涼堿能力。

由于實際生產(chǎn)中涼堿爐冷卻水進、出溫度相差最多僅7～9℃，而且進水溫度（冬季25℃，夏季35℃）比較低，造成熱堿（180℃）與冷卻水溫差太大，在熱氣不能及時導(dǎo)出時，易在翅片管表面形成一層薄堿疤，從而影響熱傳導(dǎo)，使涼堿效果不同程度降低，從投運后停爐檢查結(jié)疤情況看證實了這一點。通過改進涼堿爐除塵抽風(fēng)系統(tǒng)，基本解決此問題，此外，適當(dāng)提高冷卻水溫度，翅片管結(jié)疤情況會減輕，涼堿效果還會進一步提高。

［1］ 王楚.純堿生產(chǎn)工藝與設(shè)備計算［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995

［2］ 上海化工學(xué)院.基礎(chǔ)化學(xué)工程［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1978