純堿蒸汽煅燒爐生產(chǎn)運行及溫度影響因素分析

1水化程度好目前，我國各地的純堿烤爐主要有兩種類型：外回堿爐和自己回堿爐。由于每個方面的不同程度的研究、應(yīng)用和開發(fā)。外返堿蒸汽煅燒爐由于重堿與返堿強制混合充分,一水化程度較高,爐內(nèi)傳熱效果好,因而具有單位容積生產(chǎn)能力高,爐氣溫度高、濃度高、夾帶堿塵少,技術(shù)成熟等優(yōu)點,被各大型制堿廠廣泛采用。近年來,大化集團(tuán)大連設(shè)計研究院結(jié)合市場實際需要,在開發(fā)了>3000×30000純堿蒸汽煅燒爐之后,對>2100、>2500、>3600純堿蒸汽煅燒爐進(jìn)行了系列化的創(chuàng)新設(shè)計,不僅實現(xiàn)了引進(jìn)設(shè)備的國產(chǎn)化,同時實現(xiàn)了產(chǎn)品的出口,為國內(nèi)外不同規(guī)模純堿廠應(yīng)用外返堿蒸汽煅燒爐提供了技術(shù)保證。2經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)影響因素分析純堿蒸汽煅燒爐作為特種干燥設(shè)備,生產(chǎn)能力是其主要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),影響純堿蒸汽煅燒爐生產(chǎn)能力的因素很多,分析影響因素及其規(guī)律,是純堿蒸汽煅燒爐系列化設(shè)備工藝設(shè)計的前提條件,也是能否保證設(shè)備生產(chǎn)能力的關(guān)鍵。2.1煅燒制度的影響煅燒溫度對煅燒爐的能力產(chǎn)生直接影響,煅燒爐的工作曲線與一般干燥設(shè)備的工作曲線沒有原則的區(qū)別,也存在恒速和降速干燥階段。當(dāng)重堿進(jìn)入煅燒爐時,重堿中存在的大量水份及少量銨鹽首先分解汽化,并同時伴有少量的重堿開始分解,這時需要大量的熱量供應(yīng),此階段煅燒溫度基本保持不變,屬于恒速煅燒階段。當(dāng)水分蒸發(fā)到一定程度后,爐內(nèi)物料溫度開始上升,當(dāng)上升到一定溫度時,重堿的分解速度加快,需要的熱量迅速增加,此時爐內(nèi)的物料又處于恒速煅燒階段,溫度基本保持恒定。當(dāng)重堿的分解量達(dá)到一定程度后,此時消耗的熱量小于傳入的熱量,致使?fàn)t內(nèi)物料溫度開始上升,煅燒速度進(jìn)入降速煅燒階段,爐內(nèi)純堿溫度逐漸升高,直至煅燒爐的出堿口。出堿溫度習(xí)慣上理解為煅燒溫度,出口溫度低意味著傳熱溫差大,因而,爐的能力也大。但是,出口溫度過低,影響燒失量,使產(chǎn)品質(zhì)量下降,因而出堿溫度的下限不能低于165℃。出口溫度高可保證產(chǎn)品的質(zhì)量,但是,出堿溫度太高會導(dǎo)致能耗增加,煅燒爐的能力下降,涼堿熱負(fù)荷增大等不利的影響。但實際上,提高煅燒溫度可以縮短重堿在爐內(nèi)的停留時間,同樣意味著煅燒爐生產(chǎn)能力的提高。在相同條件下,煅燒溫度從160℃提高到205℃,煅燒時間大約縮短一半,意味著煅燒爐的生產(chǎn)能力提高一倍,因此工藝設(shè)計時都采用較高的煅燒溫度。保持適宜的煅燒溫度是煅燒爐工藝設(shè)計的關(guān)鍵,煅燒爐最佳的出堿溫度,應(yīng)控制在180~200℃之間。2.2冷凝水排出從換熱的角度分析,重堿煅燒所需的熱量來自于蒸汽冷凝放出的潛熱,蒸汽壓力越高其飽和溫度也隨之增高,從而保證有足夠的傳熱溫差和熱量傳遞。在相同條件下,采用壓力2MPa蒸汽與采用壓力為3MPa的蒸汽相比,其生產(chǎn)能力降低約40%。冷凝水的順利排出是保證傳熱速率的重要條件,對生產(chǎn)能力產(chǎn)生直接影響。冷凝水排出與進(jìn)汽軸和汽室結(jié)構(gòu)、爐體斜度及爐體轉(zhuǎn)速有關(guān)。平板結(jié)構(gòu)的汽室和采用三螺旋式結(jié)構(gòu)的進(jìn)汽軸可保證疏水暢通;爐體斜度i為0.015時,對滿足排水要求實踐證明已經(jīng)足夠;爐體轉(zhuǎn)速提高,能增加單位時間冷凝水的排出次數(shù),對順利排水有利。同時在設(shè)備布置上,要考慮冷凝水出水口與儲水槽之間要有足夠的垂直高度,保證排水動力。2.3提高燒爐生產(chǎn)能力重堿水份含量的高低,直接影響到煅燒過程耗熱量的多少和返堿用量,從而對煅燒爐的生產(chǎn)能力產(chǎn)生影響,對于外返堿蒸汽煅燒爐,降低重堿水份含量對降低蒸汽消耗和提高煅燒爐生產(chǎn)能力都具有一定的影響。在相同條件下,重堿水份含量增加1%,返堿用量約需增加0.244t,蒸汽耗量約需增加0.3t/t純堿。2.4增加接觸面積及換熱管的設(shè)計純堿蒸汽煅燒爐的傳熱強度與傳熱推動力——溫差的大小密切相關(guān),同時取決于加熱面積的大小。增加換熱面積對換熱有利,保證運轉(zhuǎn)過程中堿粉與加熱管的接觸面積尤為重要。增加換熱面積的方法是采用翅片管,翅片的翅距和翅高要結(jié)合煅燒過程特點宜采取分段設(shè)計,單位產(chǎn)量需要的換熱面積的經(jīng)驗值為4.44~4.85m2/t·d,換熱管的設(shè)計應(yīng)與爐體斜度、轉(zhuǎn)速等因素綜合考慮,煅燒爐的爐體斜度、轉(zhuǎn)速及規(guī)格尺寸決定了物料的停留時間,直接影響煅燒爐的生產(chǎn)能力。不凝氣的排放曾經(jīng)歷了排與不排的多次實踐,換熱管中不凝氣排放不凈對換熱會產(chǎn)生影響,筆者認(rèn)為設(shè)計中考慮不凝性氣體排放是必要的。3堿蒸汽煅燒爐的示范和示范大化公司自行開發(fā)設(shè)計、制造的>2500外返堿純堿蒸汽煅燒爐已于1964年投入聯(lián)堿生產(chǎn)運行,并逐步推廣到青島、應(yīng)城等國內(nèi)純堿廠,經(jīng)過行業(yè)專家們25年的攻關(guān)改造,>2500外返堿純堿蒸汽煅燒爐逐步得到完善,并積累了較為豐富的經(jīng)驗。1989年至1991年,大化集團(tuán)大連設(shè)計研究院結(jié)合大化煅燒改造工程,在深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,繼承大化>2500蒸汽煅燒爐的長處,消化吸收國內(nèi)外蒸汽煅燒爐的優(yōu)點,創(chuàng)新設(shè)計了>3000純堿蒸汽煅燒爐,并在大化制造、應(yīng)用獲得成功,在獲得專有技術(shù)后陸續(xù)推廣應(yīng)用到連云港、伊化集團(tuán)、湖北雙環(huán)、山東?；燃儔A廠。2000年至2001年,該院配合中國天辰化學(xué)工程公司設(shè)計的伊朗20萬噸純堿廠項目,重新設(shè)計了>2500純堿蒸汽煅燒爐,并由大化機械廠制造出口到伊朗。2000年至2002年期間,作為技術(shù)儲備該院進(jìn)行了>2100、>3600蒸汽煅燒爐的系列開發(fā)設(shè)計工作,使得外返堿純堿蒸汽煅燒爐實現(xiàn)了系列化。系列化蒸汽煅燒爐在進(jìn)堿混合裝置、進(jìn)堿密封、加熱管、進(jìn)汽軸、汽室、大滾圈與托輪、出堿密封、傳動裝置、不凝氣排放裝置等部件,結(jié)合生產(chǎn)實際,不斷進(jìn)行了完善和創(chuàng)新,保持其高產(chǎn)、低耗、運轉(zhuǎn)周期長等特點。外返堿蒸汽煅燒爐系列其主要工藝技術(shù)指標(biāo)見表1。4煅燒爐對傳熱面積及物料停留時間的影響(1)純堿蒸汽煅燒爐的生產(chǎn)能力與煅燒溫度、蒸汽壓力和冷凝水排出情況、重堿水份