純堿蒸汽煅燒爐生產(chǎn)運行及溫度影響因素分析

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,技術成熟等優(yōu)點,被各大型制堿廠廣泛采用。近年來,大化集團大連設計研究院結合市場實際需要,在開發(fā)了>3000×30000純堿蒸汽煅燒爐之后,對>2100、>2500、>3600純堿蒸汽煅燒爐進行了系列化的創(chuàng)新設計,不僅實現(xiàn)了引進設備的國產(chǎn)化,同時實現(xiàn)了產(chǎn)品的出口,為國內(nèi)外不同規(guī)模純堿廠應用外返堿蒸汽煅燒爐提供了技術保證。2經(jīng)濟技術指標影響因素分析純堿蒸汽煅燒爐作為特種干燥設備,生產(chǎn)能力是其主要的經(jīng)濟技術指標,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備工藝設計的前提條件,也是能否保證設備生產(chǎn)能力的關鍵。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。當重堿進入煅燒爐時,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,此階段煅燒溫度基本保持不變,屬于恒速煅燒階段。當水分蒸發(fā)到一定程度后,爐內(nèi)物料溫度開始上升,當上升到一定溫度時,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。當重堿的分解量達到一定程度后,此時消耗的熱量小于傳入的熱量,致使爐內(nèi)物料溫度開始上升,煅燒速度進入降速煅燒階段,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)品的質量,但是,出堿溫度太高會導致能耗增加,煅燒爐的能力下降,涼堿熱負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計的關鍵,煅燒爐最佳的出堿溫度,應控制在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。冷凝水排出與進汽軸和汽室結構、爐體斜度及爐體轉速有關。平板結構的汽室和采用三螺旋式結構的進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,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合煅燒過程特點宜采取分段設計,單位產(chǎn)量需要的換熱面積的經(jīng)驗值為4.44~4.85m2/t·d,換熱管的設計應與爐體斜度、轉速等因素綜合考慮,煅燒爐的爐體斜度、轉速及規(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,筆者認為設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、應城等國內(nèi)純堿廠,經(jīng)過行業(yè)專家們25年的攻關改造,>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,大化集團大連設計研究院結合大化煅燒改造工程,在深入調(diào)查研究的基礎上,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)新設計了>3000純堿蒸汽煅燒爐,并在大化制造、應用獲得成功,在獲得專有技術后陸續(xù)推廣應用到連云港、伊化集團、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工程公司設計的伊朗20萬噸純堿廠項目,重新設計了>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,作為技術儲備該院進行了>2100、>3600蒸汽煅燒爐的系列開發(fā)設計工作,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堿混合裝置、進堿密封、加熱管、進汽軸、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,結合生產(chǎn)實際,不斷進行了完善和創(chuàng)新,保持其高產(chǎn)、低耗、運轉周期長等特點。外返堿蒸汽煅燒爐系列其主要工藝技術指標見表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