延长固碱锅使用寿命的探讨

李文超

（天津渤天化工有限责任公司，天津 300480）

延长固碱锅使用寿命的探讨

李文超

（天津渤天化工有限责任公司，天津 300480）

介绍了天津渤天化工有限责任公司固碱锅的使用情况，分析了损坏原因，提出了延长固碱锅使用寿命的措施。

固碱；固碱锅；使用寿命

目前，固碱生产主要有大锅熬制法和熔盐加热降膜法2种工艺，天津渤天化工有限责任公司（以下简称“渤天化工”）采用传统的锅式法，2个固碱工段共有锅位27个，前后锅共54口，99%片碱产量为6万t/a。锅式法熬制固碱是在碱锅里用火直接加热进行，火焰温度为1 000℃以上，高温浓碱对碱锅腐蚀性极强，造成大锅损坏严重,长的可以熬制200锅次以上，短的只能熬制20锅次左右，每口大锅价值为9万元左右，因此，延长固碱锅的使用寿命对于降低固碱生产成本、减少碱液流失有很重要的意义。

1 固碱锅的材质和使用环境

渤天化工使用的固碱锅为含镍铸铁锅，容积为11 m3。碱锅内部接触介质主要是烧碱，熬制固碱时，先将NaOH质量分数为45%、温度为40~50℃的碱液加入预热锅，通过烟道余热将其加热至140~180℃，之后，用泵打入熬制锅，碱锅外部由燃料加热，燃料为天然气和氢气，熬制22~27 h后，碱液温度达到450℃（新锅为500℃），NaOH质量分数为 99%，然后，封火保温。在390~420℃时，进行调色处理，之后沉降8 h或8 h以上，在370~380℃时出碱，然后处理锅底碱，清洗碱锅。

2 固碱锅主要的损坏情况

2.1 固碱锅损坏部位

固碱锅损坏部位大部分都位于锅底部，裂纹呈放射性向上延伸，并伴有因碱液腐蚀而出现的小坑、麻点；其次位于锅侧壁，特别是火焰直接加热一侧；还有少部分是由于铸造缺陷如结渣、砂眼等造成的泄漏。

2.2 固碱锅损坏原因

由于固碱锅是铸造而成的，在铸造工艺中，高温铁水由液态转为固态，由于锅壁较厚，铁水冷却温度内外不一样，就会产生应力。固碱锅在使用过程中熬制碱液时，锅外温度达到1 000℃以上，锅内壁温度为450℃左右，也使碱锅产生热应力，这种在高温浓碱中产生的应力腐蚀现象称为碱脆，碱脆是造成固碱锅损坏的主要原因，只要采取此种熬制方法则不可避免。

3 延长固碱锅使用寿命的方法

3.1 提高碱液起始温度

目前，普遍做法是设置预热锅，利用烟道余热加热锅中碱液。渤天化工每个锅位设有前后2口锅，45%碱液从贮罐中先加入到预热锅中，温度为40~50℃，在加热前锅的同时烟道余热预热后锅碱液，温度可达140~180℃，再将后锅碱液倒入前锅加热，这样，可大大缩短熬制时间，达到延长固碱锅使用寿命的目的。2种温度碱液熬制时间见表1。

表1 2种起始温度碱液熬制时间对比

熬制锅中的碱液沸腾后，由于水分蒸发，还要不断向锅中兑入碱液，使碱液面保持在指定液位，兑入锅中碱液的温度也影响熬制时间，渤天化工兑碱用的是40~50℃的原料碱液，效果不好。因此，应提高兑入锅中碱液的温度，可考虑用烟道余热预热或蒸汽伴热等方法。

3.2 选用优质燃料

尽量使用优质燃料，以减少熬制时间，避免碱锅较长时间处于高温浓碱腐蚀状态。渤天化工2009年进行燃料改造，2#固碱工段燃料由重油改为天然气后，有效地延长了固碱锅的使用寿命，2种燃料熬制锅次对比见表2。

尽量采用同一种燃料熬制，避免本锅次用一种燃料，下一锅次改用其他燃料多种燃料混烧。由于不同燃料燃烧热值不同，造成碱锅每次升温不均匀，经常受到不均匀的周期性加热会降低碱锅的使用寿命。渤天化工2#固碱工段燃料为天然气，碱锅平均熬制锅次为121次，1#固碱工段燃料为天然气和氢气，碱锅平均熬制锅次仅为103次。

表2 2#固碱工段燃料改造前后熬制锅次对比

3.3 选择合理燃烧设备

火焰加热的位置对锅的使用寿命有较大的影响，要选用合理的加热方式，淘汰单喷嘴中心喷射的加热方式。渤天化工燃料改造前，重油通过单喷嘴油枪喷射燃烧，燃烧火焰过于集中，改造后，天然气燃烧设备选用一体化燃烧机，多喷嘴喷射燃烧，并且，火焰长度、火焰加热位置可进行调节，碱锅受热更加均匀。为了避免火焰集中加热同一部位，定期转锅，每隔30锅次沿一个方向转锅90°，改变加热位置以消除热应力。

3.4 其他措施

（1）在熬制过程中要盖严锅盖，排气筒排气量要能保证使高温碱蒸汽迅速抽出。

（2）清洗锅底碱，尽量采用热水或热碱，避免温差过大炸裂锅底。

（3）碱锅继续熬制要保持连续性，尽量避免间隔太久，减少温差变化。

（4）炉灶设计要合理，确保碱锅均匀受热；损坏要及时修理，避免局部过热；同时要保证烟道畅通。

（5）有条件的应使碱锅停用一段时间，进行自然时效反应，消除热应力后再继续熬制。

Discussion of prolong service life of solid caustic soda pots

LI Wen-chao
(Tianjin Botian Chemical Co.，Ltd.，Tianjin 300480，China)

The service condition of the solid caustic soda pots were introduced,and the damage reasons were analyzed.The measures of prolong the service life of solid caustic soda pots were put forward.

solid caustic soda；solid caustic soda pot；service life

TQ114.26+8

B

1009－1785(2012)03-0013-02

李文超（1978—），男，工程师，现为天津渤天化工有限责任公司制碱厂设备员。

2011-11-27