孟 磊，趙 軍，李 濤，鹿 福

(江蘇蘇鹽井神股份有限公司第三分公司，江蘇淮安 223200)

我公司重質(zhì)純堿生產(chǎn)裝置為兩臺(tái)φ2500×27000自身返堿蒸汽加熱煅燒爐，單臺(tái)爐換熱面積2 200 m2，設(shè)計(jì)能力600 t/d。通過(guò)部分改造及日常設(shè)備管理與維護(hù)，重灰爐系統(tǒng)運(yùn)行整體平穩(wěn)，產(chǎn)量能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。但是在前期運(yùn)行期間抄板脫落問(wèn)題影響重灰系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)爐頭預(yù)混段內(nèi)抄板僅可維持4個(gè)月左右即開(kāi)始大面積脫落，導(dǎo)致重灰爐無(wú)法正常生產(chǎn)運(yùn)行，需停爐對(duì)爐頭預(yù)混段實(shí)施大修。本文簡(jiǎn)單介紹了重灰煅燒爐爐頭預(yù)混段基本結(jié)構(gòu)及其相關(guān)組件作用，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中爐頭抄板脫落的原因進(jìn)行了一些探討，并提出了相應(yīng)的解決措施，確保重灰煅燒爐平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)就目前仍然存在的問(wèn)題，希望能夠與從事純堿生產(chǎn)的同仁一起探討解決方法。

1 爐頭預(yù)混段結(jié)構(gòu)及其作用介紹

爐頭預(yù)混段部分包括外筒體和內(nèi)筒體，外筒體主要起固定與支撐作用。內(nèi)筒體與爐體相連，內(nèi)筒體分內(nèi)側(cè)、外側(cè)兩個(gè)結(jié)構(gòu)功能區(qū)。內(nèi)筒體外側(cè)主要焊接有成品管、返堿管、小左螺旋抄板、大左螺旋抄板、動(dòng)浮環(huán)及支撐圓板的圓轂；內(nèi)筒體內(nèi)側(cè)主要焊接有長(zhǎng)左螺旋抄板、左螺旋抄板、右螺旋抄板。

1.1 內(nèi)筒體外側(cè)結(jié)構(gòu)及功能

內(nèi)筒體外側(cè)有兩根成品管，如圖1所示，主要作用是將煅燒完成的重灰送至成品管出料口，然后進(jìn)入出料箱，通過(guò)星形下料器作為成品進(jìn)入涼堿后系統(tǒng)；還有兩根返堿管，主要作用是將煅燒完成的重灰送至返堿管出料口，然后進(jìn)入爐頭預(yù)混段，與一水堿混合降低其水分，以防止加熱管結(jié)疤。內(nèi)筒體外側(cè)焊有12塊大左螺旋抄板，主要作用是將返堿管出堿口出來(lái)的成品返堿推向爐頭前端；焊有4塊大右螺旋抄板，主要作用是將大左螺旋抄板推向爐頭前端的返堿抄起，使之能進(jìn)入內(nèi)筒體內(nèi)側(cè)；焊有圓轂及圓板，圓轂的作用主要是通過(guò)鋼管支撐圓板及大左螺旋抄板，圓板的主要作用是通過(guò)在內(nèi)筒體前端構(gòu)建一定的空間，利于返堿由外側(cè)推向內(nèi)側(cè)，防止?fàn)t頭端面的結(jié)疤擠壓返堿空間而導(dǎo)致返堿減小。

圖1 重灰煅燒爐爐頭內(nèi)筒體外側(cè)結(jié)構(gòu)展開(kāi)示意圖

內(nèi)筒體外側(cè)成品管出料口與后側(cè)動(dòng)浮環(huán)間、返堿管出料口與前側(cè)動(dòng)浮環(huán)之間分別均勻分布有一定數(shù)量的小左螺旋抄板，如圖2所示，主要作用是防止出堿口、返堿口的成品沿內(nèi)筒體與外筒體的夾層向后竄至動(dòng)靜浮環(huán)密封處，返堿管出料口與前側(cè)動(dòng)浮環(huán)之間的小左螺旋抄板兼具防止一水堿沿內(nèi)筒體與外筒體的夾層向后竄至成品出料箱處混入成品中。

圖2 重灰爐爐頭內(nèi)筒體外側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 內(nèi)筒體內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)及功能

內(nèi)筒體內(nèi)側(cè)焊有6塊長(zhǎng)左螺旋抄板，如圖3所示，主要作用是將大右螺旋抄板抄起的成品返堿推向內(nèi)筒體內(nèi)，與一水堿混合；焊有兩排共12塊左螺旋抄板，主要作用是推料與混合，將一水堿與返堿混合，以降低入爐物料的水分，防止加熱管結(jié)疤；焊有6塊右螺旋抄板，主要作用是減緩物料的入爐速度，維持爐頭預(yù)混段有一定高度的料位，防止抄板結(jié)疤。

圖3 內(nèi)筒體內(nèi)側(cè)抄板布置展開(kāi)示意圖

2 運(yùn)行中的主要問(wèn)題及改造方案

2.1 運(yùn)行中的主要問(wèn)題

在重灰生產(chǎn)過(guò)程中，爐頭預(yù)混段存在的主要問(wèn)題是圓板、大右螺旋抄板、長(zhǎng)左螺旋抄板、左螺旋抄板等不同程度的變形脫落。圓板的脫落主要是由于在煅燒爐運(yùn)行一段時(shí)間后，爐頭外筒體前端面逐漸結(jié)疤，不斷增加的結(jié)疤擠壓圓板導(dǎo)致圓板受力變形，加之支撐圓板的鋼柱與圓板焊接處腐蝕脫焊。圓板變形脫落后，導(dǎo)致與其相連的大右螺旋抄板、長(zhǎng)左螺旋抄板前端失去支撐，受到堿疤擠壓及返堿的反向推力后，很快的變形，脫焊。長(zhǎng)左螺旋抄板的脫落一方面由于前端失去了圓板的支撐，另一方面與左螺旋抄板脫落的原因相同，主要是因?yàn)槠涮幵谝凰畨A下料的落點(diǎn)處，受到的軸向反推力大，同時(shí)又是高水分的堿性環(huán)境，焊縫邊緣腐蝕較快。

2.2 采取的改造方案

通過(guò)多次的總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)每次檢修結(jié)束運(yùn)行一段時(shí)間后，總是圓板最先脫落，圓板脫落后，大右螺旋抄板、長(zhǎng)左螺旋抄板前端失去支撐開(kāi)始變形，繼而脫落。因此我們采取的首要措施是取消了圓板及其支撐鋼管、大右螺旋抄板。長(zhǎng)左螺旋抄板前端采用槽鋼支撐，并將長(zhǎng)左螺旋抄板設(shè)置成與筒體垂直橫截面的夾角為45°，以增加長(zhǎng)左螺旋抄板在內(nèi)筒體的焊接長(zhǎng)度，同時(shí)提高其向爐內(nèi)抄料的速度。同時(shí)增加三角槽鋼刮刀用來(lái)防止堿疤擠壓長(zhǎng)左螺旋抄板。為了防止抄板與內(nèi)筒體焊接處脫焊，我們采取了兩個(gè)辦法，一是一水堿進(jìn)料絞龍向內(nèi)延長(zhǎng)500 mm，以確保一水堿落點(diǎn)處有足夠的返堿，減緩焊縫邊緣的腐蝕速度；二是在抄板兩側(cè)增加三角形加強(qiáng)筋板，以增加抄板抗軸向反推力的能力。改造如圖4所示。

圖4 改造后爐頭內(nèi)抄板結(jié)構(gòu)圖

2.3 改造方案的實(shí)施

實(shí)施時(shí)需要6塊長(zhǎng)度為2 280 mm的φ2500/φ2000 δ8的長(zhǎng)左螺旋抄板，6根由12號(hào)槽鋼按700 mm長(zhǎng)度，一端為45°切角的槽鋼支撐，6塊δ8的斜邊為45°角的直角梯形加強(qiáng)筋板(高125 mm上底長(zhǎng)60 mm下底長(zhǎng)185 mm)，若干塊150 mm邊長(zhǎng)δ8的等腰直角加強(qiáng)筋板，3組由12號(hào)槽鋼按600 mm長(zhǎng)度30°夾角組成的三角槽鋼刮刀。將原重灰爐進(jìn)料絞龍改型，長(zhǎng)度由1 450 mm延長(zhǎng)至1 950 mm。

實(shí)施時(shí)，首先將圓板及支撐鋼管割除，將大右螺旋抄板割除，再將原有長(zhǎng)左螺旋抄板割除，對(duì)原焊接位置進(jìn)行打磨，然后將長(zhǎng)左螺旋抄板按照與筒體垂直截面45°夾角、抄板最前端伸出筒體350mm布置，如圖5所示，采用CO2保護(hù)焊的方式焊接，接縫焊接完后，在長(zhǎng)左螺旋抄板左右兩側(cè)分別布置兩處加強(qiáng)筋板，加強(qiáng)筋板一邊與筒體內(nèi)壁夾角為45°，一邊與長(zhǎng)左螺旋抄板垂直，采用CO2保護(hù)焊的方式焊接。然后將槽鋼支撐的槽口向下，槽腿邊緣與筒體焊接，45°斜角頭部與長(zhǎng)左螺旋抄板焊接，用梯形加強(qiáng)筋板封槽口，連接長(zhǎng)左螺旋抄板與槽鋼支撐補(bǔ)強(qiáng)。在6塊長(zhǎng)左螺旋抄板與內(nèi)筒體形成的6個(gè)間隔內(nèi)，每隔一個(gè)間隔，布設(shè)一個(gè)三角槽鋼刮刀，槽口向下槽腿邊緣與內(nèi)筒體焊接。在每塊左螺旋抄板兩側(cè)均布置兩塊加強(qiáng)筋板，將原重灰爐進(jìn)料絞龍拆除，更換為加長(zhǎng)型絞龍。

圖5 改造后爐內(nèi)抄板結(jié)構(gòu)切面圖

3 改造后的效果及進(jìn)一步的改進(jìn)計(jì)劃

3.1 改造后的效果

按照上述方案改造后，從目前的使用數(shù)據(jù)看，可以將抄板的使用時(shí)間由5個(gè)月延長(zhǎng)至15個(gè)月，主要是因?yàn)槿∠藞A板，可以有效防止因圓板變形、脫落導(dǎo)致長(zhǎng)左螺旋抄板伸出部位變形、脫落。在長(zhǎng)左螺旋抄板前端增加槽鋼支撐，使長(zhǎng)左螺旋抄板前端伸出筒體懸空部位更加穩(wěn)定、牢固。使每塊長(zhǎng)左螺旋抄板形成一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，避免了現(xiàn)有方法長(zhǎng)左螺旋抄板與圈板連接時(shí)各長(zhǎng)左螺旋抄板之間的互相影響，避免了一塊長(zhǎng)左螺旋抄板變形時(shí)對(duì)其他長(zhǎng)左螺旋抄板的影響。將左螺旋抄板的加強(qiáng)筋板由單側(cè)2塊增加至兩側(cè)各2塊，使得左螺旋抄板與爐頭筒體連接更加牢固。將加強(qiáng)筋板與內(nèi)筒體內(nèi)壁夾角由90°改為45°，同樣的高度，可使加強(qiáng)筋板更大，使得加固效果更好。將加強(qiáng)筋板與內(nèi)筒體內(nèi)壁夾角由90°改為45°，可避免對(duì)物料的阻擋。增加了3個(gè)三角槽鋼刮刀，在重灰蒸汽煅燒爐運(yùn)行過(guò)程中，刮刀可以將爐頭堿疤刮除，減少長(zhǎng)左螺旋抄板及其支撐受力，延長(zhǎng)長(zhǎng)左螺旋抄板的使用時(shí)間。

3.2 進(jìn)一步的改進(jìn)計(jì)劃

圓板的變形主要是由于運(yùn)行過(guò)程中受到爐頭外筒體前端堿疤擠壓所致，雖然取消了圓板可以延長(zhǎng)長(zhǎng)左螺旋抄板的使用時(shí)間，但是并未解決外筒體前端結(jié)疤的問(wèn)題，從目前運(yùn)行情況看，取消圓板后，外筒體結(jié)疤情況有一定程度的加劇，擠占了一定的返堿空間，雖然未影響返堿量，但是這一問(wèn)題還需想辦法解決，同時(shí)結(jié)疤嚴(yán)重后，三角槽鋼刮刀受力較大，出現(xiàn)變形脫落的情況。針對(duì)這一問(wèn)題，我們計(jì)劃通過(guò)進(jìn)一步的完善爐頭外筒體伴熱保溫措施來(lái)試著解決。另一個(gè)問(wèn)題是雖然通過(guò)采用CO2保護(hù)焊和增加加強(qiáng)筋板的數(shù)量的方式可以提高抄板的牢固性，但是在使用12個(gè)月以后，還是出現(xiàn)了抄板根部腐蝕的現(xiàn)象，并且腐蝕位置主要在抄板焊接時(shí)的熱影響區(qū)，如果能夠解決焊接時(shí)對(duì)不銹鋼板焊縫邊緣的熱影響問(wèn)題，將從根本上解決抄板的脫落問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，我們的思路有兩個(gè)方面，一個(gè)是采取措施，將焊縫及其邊緣熱影響區(qū)覆蓋保護(hù)，使之與物料隔離，另一個(gè)是進(jìn)一步的改善焊接工藝，具體方法還在進(jìn)一步的探索。