張國(guó)豐，張 彪，楊 洋

（唐山三友化工工程設(shè)計(jì)有限公司，河北 唐山 063305）

1 引 言

作為化工企業(yè)，能源消耗是制約企業(yè)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵，國(guó)家也大力提倡新上節(jié)能降耗項(xiàng)目，公司生產(chǎn)系統(tǒng)屬于傳統(tǒng)化工原材料生產(chǎn)系統(tǒng)，對(duì)節(jié)能降耗項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)尤為重要，經(jīng)調(diào)查、論證，重灰涼堿系統(tǒng)工藝流程中沸騰涼堿爐可以采用能耗極低的粉體流冷卻器來(lái)替換進(jìn)行涼堿，達(dá)到降低能耗的目的。

2 工藝流程設(shè)計(jì)

2.1 重灰涼堿系統(tǒng)工藝流程

原重灰涼堿系統(tǒng)工藝流程為建廠時(shí)所設(shè)計(jì)，重灰煅燒爐出料經(jīng)爐尾出料斜刮板輸送至高溫重灰斗提機(jī)提升，提升后進(jìn)入高溫重灰轉(zhuǎn)篩進(jìn)行篩分，篩上物（不合格物料）運(yùn)送至破碎系統(tǒng)進(jìn)行破碎，破碎合格后重新運(yùn)送至高溫重灰斗提機(jī)并入系統(tǒng)；篩下物（合格物料）通過(guò)篩下刮板輸送至分配刮板，分配刮板出料通過(guò)沸騰涼堿爐進(jìn)料絞龍進(jìn)入沸騰涼堿爐進(jìn)行涼堿，降溫后低溫重灰通過(guò)重灰成品刮板、成品皮帶進(jìn)入成品車間進(jìn)行包裝銷售，原重灰涼堿系統(tǒng)工藝流如圖1所示。

圖1 原重灰涼堿系統(tǒng)工藝流程圖

2.2 沸騰涼堿爐工藝流程

高溫重灰經(jīng)沸騰涼堿爐進(jìn)料絞龍進(jìn)入涼堿爐，鼓風(fēng)機(jī)將外界空氣鼓入涼堿爐底部，使重灰在涼堿爐內(nèi)成沸騰狀態(tài)，涼堿爐內(nèi)置冷卻水管，沸騰狀態(tài)的重灰與冷卻水管接觸并與水管內(nèi)冷卻水進(jìn)行間接熱交換使重灰降溫，冷卻后低溫重灰經(jīng)下料器運(yùn)送至重灰成品刮板。涼堿尾氣經(jīng)布袋除塵器、旋風(fēng)分離器分離出大部分堿塵后進(jìn)入涼堿尾氣洗滌塔洗滌后，由引風(fēng)機(jī)送至涼堿擴(kuò)容器排空；布袋除塵器、分離器分離下來(lái)的堿塵經(jīng)卸料器、重灰堿塵小絞龍進(jìn)入輕灰成品刮板；洗滌液由泵打去重灰工序。沸騰涼堿爐涼堿系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

2.3 粉體流涼堿器工作原理

粉體流冷卻器由四部分組成：進(jìn)料倉(cāng)、板箱（換熱板組）、出料倉(cāng)和料位控制系統(tǒng)，板箱是由中空的不銹鋼板片垂直緊密排列組成的換熱板組。待冷卻的物料均勻進(jìn)入換熱板組間隔中，在重力的作用下，物料從換熱板組間均勻可控的自上而下緩慢通過(guò)，并與換熱板組內(nèi)的冷卻水進(jìn)行間接換熱，料位控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻器下部的出料倉(cāng)振動(dòng)器頻率來(lái)調(diào)節(jié)出料速率，確保適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)間，實(shí)現(xiàn)最佳出料溫度。

圖2 沸騰涼堿爐工藝流程圖

2.4 粉體流涼堿器與沸騰涼堿爐應(yīng)用的比較

工藝指標(biāo)方面，粉體流涼堿器試運(yùn)行能力約30 t／h，已達(dá)設(shè)計(jì)能力（設(shè)計(jì)能力25t／h）。方案制定初期，考慮到一水堿結(jié)晶差，結(jié)晶不夠密實(shí)，容易產(chǎn)生較多的堿塵（0.075mm篩下物），容易引發(fā)重灰粒度低于70%的產(chǎn)品質(zhì)量事故（GB210.4－2001標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的優(yōu)級(jí)品重灰粒度≥70%），在應(yīng)用涼堿爐涼堿時(shí)，堿塵由引風(fēng)機(jī)抽吸帶走進(jìn)入除塵系統(tǒng)，而粉體流涼堿器無(wú)引風(fēng)裝置，故堿塵無(wú)法排除，會(huì)對(duì)產(chǎn)品粒度造成影響。通過(guò)對(duì)粉體流出料粒度與重灰皮帶粒度對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，粉體流涼堿器涼堿后的重灰粒度平均水平優(yōu)于涼堿爐降溫后重灰，其平均值略高于涼堿爐粒度值3.0%左右。分析原因：從數(shù)據(jù)來(lái)看，一水堿結(jié)晶差時(shí)，篩下堿塵相對(duì)較多，因?yàn)橹鼗翌w粒在涼堿爐內(nèi)呈現(xiàn)沸騰狀態(tài)，顆粒與顆粒、顆粒與器壁以及可以與換熱水管之間碰撞、摩擦較劇烈，可能會(huì)引起不夠密實(shí)的重灰顆粒的二次破碎，雖然涼堿爐引風(fēng)裝置帶走部分的粉塵，但是一同隨著重灰出料粉塵同樣也相應(yīng)的有所增加；然而，在粉體流涼堿器內(nèi)，重灰受重力作用，緩慢的自上向下移動(dòng)，幾乎不會(huì)產(chǎn)生二次破碎效應(yīng)，從而不會(huì)破壞重灰的粒度。粉體流冷卻器冷卻水溫升高于沸騰涼堿爐冷卻水，換熱效率提高。

運(yùn)行設(shè)備方面，與沸騰爐涼堿器相比，應(yīng)用粉體流冷卻器進(jìn)行涼堿，可以省掉涼堿鼓風(fēng)機(jī)、布袋、旋風(fēng)分離器、尾氣洗滌塔、涼堿引風(fēng)機(jī)、涼堿擴(kuò)容器、涼堿洗滌泵等設(shè)備及附屬管道，縮短工藝流程，減少生產(chǎn)設(shè)備，其中涼堿鼓風(fēng)機(jī)、涼堿引風(fēng)機(jī)、涼堿洗滌泵用電功率較大，省掉后能大幅度節(jié)約電能，工藝生產(chǎn)操作更簡(jiǎn)單。

3 設(shè)備布置設(shè)計(jì)

現(xiàn)有涼堿設(shè)備為兩臺(tái)沸騰涼堿爐，本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為新增加一臺(tái)粉體流冷卻器進(jìn)行試驗(yàn)，若粉體流冷卻器能達(dá)到預(yù)期目的，后期將再上兩臺(tái)粉體流冷卻器替換沸騰涼堿爐。本設(shè)計(jì)為在原有生產(chǎn)設(shè)備布置基礎(chǔ)上，增加新設(shè)備設(shè)計(jì)，由于原工藝流程所對(duì)應(yīng)設(shè)備布置比較緊湊、合理，設(shè)備布置時(shí)既要考慮增加一臺(tái)粉體流冷卻器，同時(shí)又需要考慮后期用三臺(tái)粉體流冷卻器整體取代兩臺(tái)沸騰涼堿爐的設(shè)備布置，設(shè)計(jì)難度在于粉體流冷卻器的布置位置和取料位置及方式。

3.1 粉體流冷卻器的布置位置

考慮到后期三臺(tái)粉體流冷卻器替換兩臺(tái)沸騰涼堿爐，結(jié)合新加粉體流冷卻器高度，平面上所占空間大小，現(xiàn)有兩臺(tái)涼堿爐位置應(yīng)為后期兩臺(tái)粉體流冷卻器位置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定新粉體流冷卻器位置位于兩臺(tái)沸騰涼堿爐之間，且東、西方向與兩臺(tái)沸騰涼堿爐軸線重合，粉體流冷卻器安裝框架基礎(chǔ)在一樓地面上，土建設(shè)計(jì)基礎(chǔ)承臺(tái)時(shí)同時(shí)考慮后期兩臺(tái)基礎(chǔ)承臺(tái)施工空間，并保證后期三臺(tái)基礎(chǔ)承臺(tái)單獨(dú)承受各自粉體流冷卻器載荷。

3.2 取料位置及方式

現(xiàn)有運(yùn)輸設(shè)備受安裝位置限制，無(wú)法進(jìn)行取料，后經(jīng)比較確定沿長(zhǎng)篩下刮板至東側(cè)沸騰涼堿爐進(jìn)料絞龍上方位置，在老煅燒廠房三樓篩下刮板下方加進(jìn)料絞龍，并利用三樓框架梁起進(jìn)料絞龍前、后軸承座及傳動(dòng)部分基礎(chǔ)，受篩下刮板安裝高度限止，新起基礎(chǔ)標(biāo)高低于框架三層標(biāo)高，進(jìn)料絞龍安裝三層樓面上便于安裝、檢修。

3.3 粉體流冷卻器出料

利用粉體流冷卻器框架起平臺(tái)支撐出料絞龍，降溫后重灰經(jīng)出料絞龍向北運(yùn)送至重灰成品刮板、成品皮帶，進(jìn)入成品車間包裝銷售。

3.4 短路分配刮板

篩下刮板沿長(zhǎng)后，篩下物直接通過(guò)溜管進(jìn)入兩臺(tái)沸騰涼堿爐進(jìn)料絞龍，通過(guò)進(jìn)料絞龍進(jìn)入沸騰涼堿爐進(jìn)行涼堿，短路分配刮板，從而停分配刮板，減少運(yùn)行設(shè)備數(shù)量，降低能耗。待后期上三臺(tái)粉體流冷卻器時(shí)拆除分配刮板。

4 結(jié) 論

應(yīng)用粉體流冷卻器替換沸騰涼堿爐滿足生產(chǎn)能力要求，新設(shè)備同老設(shè)備相比，具有占地空間小、附屬設(shè)備少、換熱效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)用粉體流冷卻器后減少多個(gè)用電設(shè)備，大幅度降低電能消耗，從而進(jìn)一步降低了生產(chǎn)產(chǎn)本，屬于節(jié)能降耗項(xiàng)目。

［1］ 王凱.化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書——換熱器［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003

［2］ 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)編輯委員會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999