(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

1 爐氣回收流程

濕重堿經(jīng)離心機(jī)二次脫水后，與足量的返堿混合進(jìn)入煅燒爐，煅燒分解產(chǎn)生純堿及大量的氣體，氣體中含有二氧化碳、氨、水蒸汽和堿粉等物質(zhì)及大量的熱量。爐氣經(jīng)回收工序旋風(fēng)分離器、熱堿液塔、母液洗滌塔、換熱器、爐氣洗滌塔等設(shè)備，以達(dá)到洗滌、凈化和降溫目的。在回收爐氣中有用介質(zhì)的同時(shí)將母液預(yù)熱、回收熱量，以降低重堿蒸氨工序的蒸汽消耗；將洗滌堿塵后的低濃度熱堿液配入一定量的重灰高鹽鹵或落地堿，制成合格的純堿液送到鹽水精制工序制作苛化液，減少成品堿的使用量。

2 爐氣三通存在問題

在純堿生產(chǎn)工藝中，重堿煅燒過程所產(chǎn)生爐氣夾帶大量堿塵，含塵爐氣經(jīng)旋風(fēng)分離器進(jìn)行一級(jí)除塵后，大部分堿塵回收返回煅燒爐，含有少量堿塵的爐氣進(jìn)入下一級(jí)爐氣洗滌塔，利用循環(huán)熱堿液洗滌，爐氣中的堿塵完全溶解回收。為防止含塵平管氣道堿塵降落堆積造成不暢，旋風(fēng)分離器與爐氣洗滌塔之間氣道設(shè)置熱堿液噴淋管。為防止噴淋熱堿液回流分離器，旋風(fēng)分離器與爐氣洗滌塔之間氣道一般采用下U形防回水彎管設(shè)計(jì)型式。此型式在我公司已使用多年，運(yùn)行過程中出現(xiàn)了各種問題，制約著煅燒系統(tǒng)生產(chǎn)能力，具體總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

1)雖然采用循環(huán)熱堿液進(jìn)行氣道噴淋洗滌，使大部分氣道保持通暢，但是在下U形彎頭部位無法進(jìn)行噴淋洗滌，否則會(huì)出現(xiàn)堿液噴濺直接回流分離器。因此，在下U形彎頭部位仍會(huì)產(chǎn)生堿塵堆積及管壁結(jié)疤。為保證爐氣系統(tǒng)暢通，每班定期清理，倒換停爐，提高真空控制，打開下U形彎頭三通清理孔蓋進(jìn)行人工清理。清理頻繁，增加化工勞動(dòng)強(qiáng)度。

2)化工頻繁開蓋清理易造成系統(tǒng)真空波動(dòng)，同時(shí)破壞生產(chǎn)系統(tǒng)連續(xù)作業(yè)工況。開蓋清理，系統(tǒng)漏人大量空氣，影響爐氣二氧化碳濃度，對(duì)純堿煅燒、碳化制堿等工序指標(biāo)控制造成較大影響，并直接影響純堿產(chǎn)量及消耗。開蓋清理時(shí)，如司爐真空控制不當(dāng)，高溫爐氣噴出易引發(fā)灼燙事故發(fā)生，存在安全隱患。

3)循環(huán)熱堿液濃度高，熱堿液塔阻力大，存在熱堿液填料堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。且操作中需系統(tǒng)提供較大的真空，真空增大，系統(tǒng)存在漏入空氣的風(fēng)險(xiǎn)，影響爐氣濃度的同時(shí)增加了壓縮工序消耗。

4)三通結(jié)疤堵塞，流通面積不足，導(dǎo)致爐氣系統(tǒng)出氣不暢，煅燒爐內(nèi)壓力大，爐頭、爐尾密封面冒堿，產(chǎn)生了大量的落地堿，增加了成品堿的損失。

圖1 改造前下U形彎管氣道結(jié)構(gòu)示意圖(A-A剖視圖)

3 改進(jìn)方案

我公司利用4#輕灰爐更新機(jī)會(huì)，主要針對(duì)旋風(fēng)分離器與洗滌塔之間的氣道及噴淋結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改造。具體是對(duì)純堿制造工藝中重堿煅燒爐氣處理系統(tǒng)旋風(fēng)分離器與洗滌塔之間下U形彎管氣道及噴淋結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，使之達(dá)到免清理維護(hù)，高效連續(xù)運(yùn)行的目的。采用垂直隔板折流及噴淋區(qū)氣道擴(kuò)容方式，并在噴淋區(qū)設(shè)置溶解池，替代現(xiàn)有下U形等徑彎管設(shè)計(jì)，消除無法利用熱堿液噴淋而產(chǎn)生粉塵降落堆積的彎管段，從而保證氣道通暢、無結(jié)疤。

與原有下U形彎管氣道結(jié)構(gòu)相比，新折流氣道結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)如下：

1)連通開口面積及右側(cè)緩沖噴淋區(qū)容積放大，氣流速度下降，降低了氣流所夾帶的粉塵顆粒對(duì)氣道側(cè)壁慣性粘附。

2)取消了三通彎頭，兩側(cè)氣道直接以垂直立板分割，從而消除了粉塵顆粒在原有彎管氣道垂直投影面，粉塵顆粒直接下落至噴淋區(qū)，被噴淋液溶解沖走，下部設(shè)立溶解池，防止局部死角位置結(jié)疤掉落在氣道底部堆積。因此，除φ1800筒體與φ1200筒體焊接死角處存在少量結(jié)疤，但不影響氣流流通，而在其他氣道各處不存在粉塵堆積。

4 具體實(shí)施方式

將分離器與洗滌塔之間原有下U形彎管連通氣道，改為隔板折流連通氣道。如圖2去除原有三通彎管(φ1200)，右側(cè)以φ1800筒體替代，與左側(cè)立管徑線相貫焊接，以左側(cè)分離器出氣管作為兩側(cè)氣流隔板，并在上部以等直徑高度方孔(1200×1200 mm)聯(lián)通兩側(cè)。右側(cè)φ1800筒體氣道下部與入塔φ1200橫管貫通連接，底板低于橫管，形成溶解池，可防止底部結(jié)疤，堿液隨進(jìn)氣管進(jìn)入熱堿液塔內(nèi)。在右側(cè)φ1800筒體內(nèi)部裝設(shè)洗滌液中心噴淋管，使用循環(huán)熱堿液作為噴淋液，噴水高度低于隔板上沿，可防止堿液進(jìn)入爐氣豎管從而進(jìn)入分離器，導(dǎo)致分離器及其出氣管線結(jié)疤堵塞，影響爐氣系統(tǒng)正常運(yùn)行。新氣道結(jié)構(gòu)外部全部敷設(shè)蒸汽伴熱管，蒸汽壓力不低于7 MPa并增加保溫，防止熱量損失，保證爐氣溫度在水露點(diǎn)以上。

圖2 改造后結(jié)構(gòu)示意圖(A-A剖視圖)

4#輕灰爐更新改造完成后，試運(yùn)行階段煅燒爐生產(chǎn)作業(yè)量較正常值偏低，新折流氣道結(jié)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，結(jié)疤較少，清理周期可延長(zhǎng)至每個(gè)月一次。使用一段周期后發(fā)現(xiàn)，受真空波動(dòng)，三通頂部氣流不能按照氣道正常流通，部分爐氣形成亂流，且由于中心噴淋面積小，且高度低，無法對(duì)筒體頂部進(jìn)行清洗，造成三通器壁粘堿。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，φ1800筒體頂部出現(xiàn)結(jié)疤嚴(yán)重現(xiàn)象，氣道變窄，致使?fàn)t氣阻力增大。

通過將中心噴淋高度提高50 mm，并沿三通頂部增加一環(huán)形噴淋，實(shí)現(xiàn)三通筒體無死角噴淋，加強(qiáng)噴淋效果，減少結(jié)疤。此方法的弊端為：環(huán)形噴淋液量小，效果不明顯；噴淋液量大，造成堿液隨爐氣亂流回流至旋風(fēng)分離器出氣豎管，造成豎管結(jié)疤，且結(jié)疤較硬清理困難。鑒于以上原因，我單位決定利用三通清理時(shí)間打開環(huán)形噴淋液，清洗頂部結(jié)疤。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉頂部環(huán)形噴淋液，只利用中心噴淋進(jìn)行爐氣洗滌。利用此方法后，φ1800筒體頂部堿疤較之前減少，且硬度低，易于清理，縮短了清理時(shí)間，同時(shí)降低熱堿液濃度，優(yōu)化生產(chǎn)工況。

5 結(jié) 語

4#爐氣U形彎管氣道結(jié)構(gòu)改造經(jīng)驗(yàn)，為此類設(shè)備的改造提供了有利的依據(jù)和參考價(jià)值。在今后我們將繼續(xù)對(duì)不同爐氣三通結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)設(shè)備使用周期，降低崗位職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高煅燒爐生產(chǎn)能力；大幅度降低熱堿液濃度，消除生產(chǎn)隱患，為實(shí)現(xiàn)落地堿的回收打下了基礎(chǔ)；進(jìn)一步提高CO2濃度，優(yōu)化碳化塔生產(chǎn)工藝，同時(shí)降低石灰石煅燒消耗；維持生產(chǎn)無間斷運(yùn)行，大大優(yōu)化輕灰爐、碳化塔等工序設(shè)備作業(yè)工況及控制指標(biāo)，壓縮工序的真空資源得到高效利用的目的。