譚建平

(重慶江北機(jī)械有限責(zé)任公司，重慶 210037)

在純堿生產(chǎn)過(guò)程中，重堿(NaHCO3)晶漿液的過(guò)濾是制堿的重要工序，對(duì)制堿的原材料消耗有很大的影響，是成品純堿中氯化鈉含量的決定性工序，尤其是對(duì)聯(lián)合制堿系統(tǒng)的母液能否平衡影響極大。目前國(guó)內(nèi)外大都采用真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)(濾堿機(jī))來(lái)進(jìn)行重堿的過(guò)濾，該機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是完全自動(dòng)化和連續(xù)化、易調(diào)節(jié)產(chǎn)量、適應(yīng)生產(chǎn)的波動(dòng)要求、處理能力較大、操作比較簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪聲、運(yùn)行安全可靠。但也存在明顯的缺點(diǎn)：過(guò)濾推動(dòng)力小，分離的重堿含水量偏高。目前純堿生產(chǎn)中轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)出來(lái)的濕重堿水分大約為17.5%，水分的高低，直接影響煅燒蒸汽的消耗。一般情況下，重堿水分每升高1%，可導(dǎo)致煅燒蒸汽消耗升高30 kg/t堿，若能進(jìn)一步降低重堿水分，將大大減低煅燒汽耗，同時(shí)提高煅燒爐的生產(chǎn)能力。在保證碳化、過(guò)濾工序生產(chǎn)裝置及操作條件已經(jīng)達(dá)到優(yōu)化的狀態(tài)下，降低重堿水分含量的方法主要有兩個(gè)：一是在重堿過(guò)濾、洗滌過(guò)程中，向洗水中加助濾劑，加入助濾劑后重堿水分可降低3%左右，但此法帶來(lái)了諸多不利因素，如產(chǎn)品溶液濁度升高，影響產(chǎn)品質(zhì)量等；二是使用活塞推料離心機(jī)對(duì)重堿進(jìn)行二次脫水，該方法可使重堿水分降低4%左右，使用重堿二次脫水技術(shù)，也可進(jìn)一步降低純堿鹽分，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。

1 重堿二次脫水工藝現(xiàn)狀

1.1 二次脫水用離心機(jī)處于國(guó)外壟斷局面

為了降低進(jìn)入煅燒工序濕重堿的含水量，上世紀(jì)90年代初我國(guó)大型純堿企業(yè)采用重堿二次脫水工藝先后從國(guó)外引進(jìn)了大口徑三級(jí)活塞推料離心機(jī)和柱錐形兩級(jí)活塞推料離心機(jī)對(duì)真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)出來(lái)的濕重堿進(jìn)行二次脫水，取得了成功，為企業(yè)帶來(lái)了良好的綜合效益，從那時(shí)開(kāi)始，國(guó)內(nèi)重堿二次脫水工藝的純堿企業(yè)多采用國(guó)外的、直徑1 000 mm的多級(jí)推料離心機(jī)。

由于純堿廠都是規(guī)模化生產(chǎn)，隨著國(guó)內(nèi)的純堿生產(chǎn)線產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大和改建，對(duì)用于重堿二次脫水用的離心機(jī)單機(jī)產(chǎn)量要求不低于35 t/h。這種應(yīng)用于重堿二次脫水的大規(guī)格活塞推料離心機(jī)因國(guó)內(nèi)離心機(jī)生產(chǎn)企業(yè)受設(shè)計(jì)和制造能力等問(wèn)題限制一直無(wú)法量產(chǎn)，在重堿二次脫水工藝上無(wú)應(yīng)用業(yè)績(jī)和應(yīng)用數(shù)據(jù)支撐，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有能夠打破這種進(jìn)口離心機(jī)一枝獨(dú)秀的壟斷局面，直到近年這種局面才得到改善。

1.2 離心機(jī)細(xì)晶無(wú)法回收

重堿過(guò)濾分離后的母液中含有重堿細(xì)晶，這一問(wèn)題幾十年來(lái)一直困繞純堿企業(yè)，各個(gè)純堿廠都曾想方設(shè)法對(duì)母液中重堿細(xì)晶進(jìn)行回收，但設(shè)計(jì)的回收裝置使用效果不盡如人意，至今還沒(méi)有成熟可靠的技術(shù)及裝置能有效回收母液中的重堿細(xì)晶。由于真空過(guò)濾推動(dòng)力小，濾布間隙可以控制，因此母液中含有的細(xì)晶不多，約為2‰；而活塞推料離心機(jī)對(duì)重堿進(jìn)行二次脫水受過(guò)濾網(wǎng)制造技術(shù)限制，網(wǎng)縫間隙不能做得太小，而離心推動(dòng)力比真空推動(dòng)力大得多，母液中的重堿細(xì)晶相對(duì)于真空過(guò)濾機(jī)脫水的母液中含量要多得多，約為30%。目前實(shí)施離心機(jī)重堿二次脫水的純堿廠，活塞推料離心機(jī)分離后的母液都直接回系統(tǒng)，致使重堿細(xì)晶一直在系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)，造成過(guò)濾損失。當(dāng)系統(tǒng)中細(xì)晶量達(dá)到一定程度后，會(huì)影響活塞推料離心機(jī)的濾餅均勻，造成分離困難，可能引起離心機(jī)的振動(dòng)；甚至最終還會(huì)因細(xì)晶過(guò)多致使真空過(guò)濾機(jī)堿餅表面出現(xiàn)龜裂，造成真空損失直接影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。因此，對(duì)采用重堿二次脫水工藝后母液中的細(xì)晶回收必須引起足夠重視。

1.3 重堿二次脫水用離心機(jī)國(guó)產(chǎn)化之路

青海某堿廠擁有100萬(wàn)t/a純堿生產(chǎn)裝置，2020年該公司為了節(jié)能增效，決定采用重堿二次脫水工藝以降低進(jìn)入煅燒工序的濕重堿含水量。公司通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)純堿企業(yè)和離心機(jī)制造企業(yè)的調(diào)研考查后得出結(jié)論是國(guó)產(chǎn)大規(guī)格活塞推料離心機(jī)技術(shù)已基本成熟并在其它行業(yè)已得到應(yīng)用，但純堿行業(yè)暫無(wú)應(yīng)用業(yè)績(jī)；為此，該公司發(fā)揮國(guó)有企業(yè)的擔(dān)當(dāng)作用，以振興民族工業(yè)為己任，積極促進(jìn)、支持國(guó)產(chǎn)離心機(jī)在純堿行業(yè)的使用，決定邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)離心機(jī)制造企業(yè)提供離心機(jī)到公司現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試用，為國(guó)產(chǎn)大規(guī)格活塞推料離心機(jī)在重堿二次脫水的應(yīng)用提供驗(yàn)證平臺(tái)及數(shù)據(jù)收集渠道。

2 國(guó)產(chǎn)推料離心機(jī)重堿二次脫水試驗(yàn)

重慶江北機(jī)械有限責(zé)任公司始建于1941年，至今已有八十年的悠久歷史；1964年，根據(jù)國(guó)家三線建設(shè)戰(zhàn)略部署，該公司開(kāi)始專業(yè)生產(chǎn)制造離心機(jī)產(chǎn)品，成為中國(guó)早期大型的離心機(jī)專業(yè)制造廠，公司主要產(chǎn)品有GK/GKH系列臥式刮刀、HY/HR系列活塞推料、LW/LWZ系列臥式螺旋卸料、PD/PLD系列平板四大類離心機(jī)。為了配合青海某堿廠重堿二次脫水離心機(jī)國(guó)產(chǎn)化試驗(yàn)，重慶江北機(jī)械有限責(zé)任公司提供一臺(tái)HRZ1000-N雙級(jí)活塞推料離心機(jī)到用戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。

HRZ1000-N活塞推料離心機(jī)主要由螺旋進(jìn)料裝置、機(jī)殼、轉(zhuǎn)鼓組合、篩網(wǎng)、機(jī)座、油路系統(tǒng)、推料機(jī)構(gòu)等部件組成。

圖1 HRZ1000-N離心機(jī)主要結(jié)構(gòu)圖

HRZ1000-N活塞推料離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：

轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑 948/1 030 mm

轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 950 r/min

分離因數(shù) 520

推料次數(shù) 60～80(可調(diào)) 次/min

推料行程 65～75 mm

主電機(jī)功率 75 kW

油泵電機(jī)功率 55 kW

螺旋減速機(jī)功率 11 kW

活塞推料離心機(jī)為連續(xù)操作的過(guò)濾式離心機(jī)，具有自動(dòng)連續(xù)操作、連續(xù)排渣、生產(chǎn)能力高、功率消耗低且均勻、無(wú)峰值負(fù)荷、結(jié)構(gòu)緊湊、干燥快、對(duì)晶體破碎少、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)使用。

通過(guò)前期技術(shù)調(diào)整后，重慶江北機(jī)械的HRZ1000活塞推料離心機(jī)于2021年5月進(jìn)入連續(xù)不間斷帶料運(yùn)行，運(yùn)行過(guò)程中對(duì)離心機(jī)的機(jī)械性能和工藝性進(jìn)行了考核，各項(xiàng)工藝指標(biāo)、工藝參數(shù)在控制范圍內(nèi)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求：進(jìn)離心機(jī)重堿水分在17.5%時(shí)，活塞推料離心機(jī)處理能力≥38 t/h，出離心機(jī)重堿含水≤12.5%，通過(guò)近三個(gè)月的連續(xù)試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)情況及數(shù)據(jù)收集分析，國(guó)產(chǎn)大規(guī)格活塞推料離心機(jī)在重堿二次脫水中各項(xiàng)性能指標(biāo)與進(jìn)口離心機(jī)相當(dāng)，達(dá)到當(dāng)期國(guó)際先進(jìn)水平，完全能替代進(jìn)口，該企業(yè)最終10臺(tái)用于重堿二次脫水的活塞推料離心機(jī)全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。

3 虹吸刮刀卸料離心機(jī)回收細(xì)晶

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行重堿二次脫水的試驗(yàn)，結(jié)合對(duì)重堿生產(chǎn)工藝的了解，我們認(rèn)為目前采用的活塞推料離心機(jī)重堿二次脫水工藝中細(xì)晶沒(méi)有進(jìn)行回收，存在產(chǎn)能損失和對(duì)生產(chǎn)造成影響的風(fēng)險(xiǎn)，該工藝有待完善。

虹吸刮刀卸料離心機(jī)是一種連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、間歇卸料的過(guò)濾式離心機(jī)，它可在工作轉(zhuǎn)速下完成反沖、進(jìn)料、撇液、洗滌、脫水、卸料等工序。與普通刮刀卸料離心機(jī)所不同的是，虹吸離心機(jī)的過(guò)濾推動(dòng)力除離心力外，還有類似于真空的抽力，因此比普通刮刀卸料離心機(jī)具有更高的生產(chǎn)能力及更佳的分離效果。由于虹吸刮刀卸料離心機(jī)具有虹吸室，通過(guò)虹吸室可以引入反沖水對(duì)過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行反沖洗以達(dá)到過(guò)濾介質(zhì)的再生。其工作原理見(jiàn)圖2，主機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)后物料由進(jìn)料管進(jìn)入機(jī)內(nèi)，濾液由轉(zhuǎn)鼓上的斜孔進(jìn)入虹吸室并由虹吸管排出機(jī)外，物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成濾餅，經(jīng)刮刀刮下由出料裝置排出機(jī)外，反沖水經(jīng)反沖管進(jìn)入虹吸室并經(jīng)轉(zhuǎn)鼓上的斜孔進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行反沖再生。

1.轉(zhuǎn)鼓 2.進(jìn)料管 3.出料裝置 4.濾餅 5.虹吸室 6.反沖管 7.虹吸管 8.刮刀圖2 虹吸刮刀卸料離心機(jī)

重慶江北機(jī)械有限責(zé)任公司曾在四川某堿廠用GKH1250虹吸刮刀卸料離心機(jī)進(jìn)行了替代真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)分離重堿試驗(yàn)，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，控制系統(tǒng)操作靈活，在相同進(jìn)料工況下，虹吸刮刀卸料離心機(jī)相比真空過(guò)濾機(jī)表現(xiàn)出了優(yōu)異的脫水效果，離心機(jī)分離后的濾餅含水量低于10%，重堿產(chǎn)量約8～10 t/h；分離液中細(xì)晶含量極少，通過(guò)試驗(yàn)論證了虹吸刮刀卸料離心機(jī)可通過(guò)反沖洗有效解決純堿板結(jié)問(wèn)題從而使分離過(guò)程可持續(xù)進(jìn)行。由于純堿的年產(chǎn)量太大，如果全部采用虹吸刮刀離心機(jī)替代真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)，所需離心機(jī)數(shù)量太多，因此該方案最終未得到工業(yè)化應(yīng)用。采用活塞推料離心機(jī)進(jìn)行二次脫水后的細(xì)晶回收量相比重堿的直接脫水量要小得多，這就使得虹吸刮刀卸料離心可以用來(lái)進(jìn)行細(xì)晶的回收，真空轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)、活塞推料離心機(jī)、虹吸刮刀卸料離心機(jī)的組合使用可形成完善的重堿二次脫水工藝，徹底解決細(xì)晶引起的機(jī)器振動(dòng)、分離困難等問(wèn)題，減少過(guò)濾損失，提高產(chǎn)能。

1.堿液桶 2.堿液泵 3.出堿槽 4.真空過(guò)濾機(jī) 5.濕重堿皮帶 6.洗水桶 7.活塞離心機(jī) 8.干重堿皮帶 9.母液桶 10.母液泵 11.稠厚器 12.堿液泵 13.虹吸離心機(jī) 14.反沖罐 15.堿液泵圖3 重堿二次脫水工藝流程

4 重堿離心過(guò)濾工藝流程

由真空過(guò)濾機(jī)刮下的濕重堿經(jīng)濕重堿皮帶輸機(jī)5并被犁式刀閘閥分配給雙級(jí)活塞推料離心機(jī)7的進(jìn)料螺旋送入離心機(jī)進(jìn)行二次脫水，經(jīng)活塞離心機(jī)二次脫水后得到含濕量12%～14%的干重堿經(jīng)干重堿皮帶8送入煅燒工序；雙級(jí)活塞推料離心機(jī)系過(guò)濾式離心機(jī)，受活塞推料離心機(jī)過(guò)濾網(wǎng)的限制，分離后母液中存在約30%左右的重堿細(xì)晶，為了對(duì)這部分重堿細(xì)晶進(jìn)行回收，活塞推料離心機(jī)分離后的母液進(jìn)入母液桶9內(nèi)經(jīng)堿液泵10送入稠厚器11經(jīng)進(jìn)料閥進(jìn)入虹吸刮刀卸料離心機(jī)13進(jìn)行離心分離，經(jīng)虹吸刮刀卸料離心機(jī)分離后得到含濕量10%左右的干重堿與雙級(jí)活塞推料離心機(jī)分離后的干重堿混合，經(jīng)干重堿皮帶8送入煅燒工序，虹吸刮刀離心機(jī)分離后的母液由虹吸管打入反沖罐14然后由堿液泵15打回洗水桶作為真空過(guò)濾機(jī)的洗水，當(dāng)虹吸刮刀離心機(jī)需要反沖洗時(shí)打開(kāi)反沖閥門用反沖罐中的母液對(duì)離心機(jī)進(jìn)行反沖洗使過(guò)濾介質(zhì)得到再生。各設(shè)備分離效果見(jiàn)表1。

表1 重堿二次脫水工藝設(shè)備分離效果

5 結(jié) 語(yǔ)

重堿二次分離技術(shù)的應(yīng)用是通過(guò)專用離心機(jī)及其配套流程的改造對(duì)固相重堿所含水分進(jìn)行再次分離, 此分離過(guò)程可以大幅度降低進(jìn)入純堿煅燒工段的濕重堿含水量，減少了煅燒的蒸汽耗量，起到了節(jié)能減排、增產(chǎn)增收的目的，同時(shí)對(duì)成品堿的質(zhì)量也有極大的提高，可以為企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，完整的重堿過(guò)濾工藝可以減少出現(xiàn)過(guò)濾損失，提高生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性，該項(xiàng)技術(shù)思路合理，綜合考慮并解決了生產(chǎn)工藝各個(gè)環(huán)節(jié)所面臨的問(wèn)題，配套的設(shè)備性能優(yōu)良，完全能滿足生產(chǎn)工藝的技術(shù)要求，具有綜合投資效益高的特點(diǎn)，隨著國(guó)產(chǎn)大規(guī)格活塞推料離心機(jī)替代進(jìn)口離心機(jī)在重堿二次脫水中的成功應(yīng)用，離心機(jī)的采購(gòu)成本會(huì)大幅下降，越來(lái)越多的純堿生產(chǎn)企業(yè)會(huì)對(duì)重堿、輕灰系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能增效技術(shù)改造，該工藝非常值得推廣應(yīng)用。