联碱轻灰粉体流凉碱器中试小结

包友兴，夏文菊

（中盐昆山有限公司，江苏昆山 215335）

联碱轻灰粉体流凉碱器中试小结

包友兴，夏文菊

（中盐昆山有限公司，江苏昆山 215335）

为实现联碱轻灰粉体流凉碱的工艺创新，拟采用密相输送与板式换热相结合技术，达到轻灰凉碱过程节能减排目的，为此而进行轻灰粉体流凉碱器的工厂试验，并取得较好的工艺结果。

纯碱；设备；粉体流凉碱；中试

1 中试背景

目前，我国纯碱行业包括氨碱法和联碱法生产过程都采用凉碱工艺，适应内衬膜双层编织袋包装物对纯碱包装温度的要求。国内凉碱设备主要是螺旋浆式凉碱机、回转式凉碱机、流化床沸腾凉碱炉等。国外纯碱有许多生产厂采用粉体流凉碱工艺，主要技术是密相输送与板式换热相结合，其优点是节能减排，把动设备凉碱机改为静设备凉碱器，既可节约电能，又避免碱粉尘飞扬，改善车间环境。

国外纯碱是以重质碱（重灰）占主导地位，他们应用的是重灰粉体流凉碱器。国内青海昆仑碱业引进重灰粉体流凉碱工艺取得比较好效果。我们要利用工厂搬迁的机会，实现技术和设备的创新，其中就包括纯碱冷却工艺的创新。

鉴于目前还没有轻质纯碱（轻灰）粉体流凉碱器应用实例的情况下，我们设想通过试验验证粉体流技术适用于轻灰凉碱工艺的可能性。为此，我们通过上海夏勒工业设备有限公司与加拿大Solex公司商定，共同进行轻质纯碱（轻灰）粉体流凉碱器中间试验。

2 中试目的

1）通过轻灰粉体流凉碱器中间试验，验证轻灰粉体流凉碱器应用于联碱装置轻灰冷却可能性。为轻灰粉体流凉碱器设计提供基础数据。要求设备能力：联碱轻灰冷却能力：37.5t／h·台（30万t／a·台），轻灰冷却工艺要求：180℃降到70℃。

2）证实Solex粉体流凉碱器在轻灰领域的适应性并评估试验装置在真实条件下的运行情况。

3）核实轻灰物料在所选择的传热板间距的流动情况，是否满足并维持密相输送（采用振动式下料器）。

4）证实在该范围的参数下不会出现物料在传热板表面堆积或结块。

加拿大Solex公司粉体换热技术有效地将固体颗粒密相输送原理与板式换热器技术创新的结合在一起，使粉体流换热器能有效的冷却物料，是一种低能耗，低运行成本，操作环境较好的一种先进工艺。

粉体换热技术要求粉体物料具有较好的流动性，粉体物料流动性与密度呈正相关。轻灰密度为0.5g／cm3，重灰密度为1g／cm3左右，两者密度相差1倍。轻灰是否具有良好的流动性，这就是我们所要关注的技术问题之一。另外要关注轻灰物料在冷却过程中在换热板表面的会不会结疤和如何防止结疤的问题。

3 中试装置

3.1 中试装置

3.1.1 换热板组结构双层板组，每组7块，我们实测每块换热板：

δ＝3mm L＝885mm S＝305mm

按换热要求计算的总面积7.56m2，总高度约3.54m。

换热板平均间距28mm。

容积：3.54×0.238×0.305＝0.257m3。

3.1.2 轻灰物料流程

联碱厂南片煅烧五楼轻灰埋刮机开口→简易碱筛→轻灰粉体流凉碱器→1＃碱仓→包装计量。

3.1.3 冷却水流程

联碱厂南片煅烧二楼软水管开口→水表→水温加热器→水质过滤器→水流量调节器→轻灰粉体流凉碱器下板组→上板组→排出。

轻灰粉体流凉碱器上部进料仓接有吹扫干空气。

采用振动式下料器出料。

图5 轻灰凉碱器中试装置示意图

3.2 试验装置能力

可以使用40℃的冷却水将400～450kg／h的物料由180℃冷却到≤70℃。

4 试验时间

安装时间：2012年5月23日下午至27日。

测试时间：2012年5月28日至6月10日为第一阶段，6月11日～6月22日为第二阶段。

5 中试数据处理

中试数据见表1。

5.1 换热板传热系数K值计算

轻灰碱进料151.43℃，冷却后出料75.2℃。

冷却水进口43.15℃，出水61.53℃。

表1 轻灰粉体流凉碱器样机试验操作报表

1）逆流换热操作平均温度差：

2）热负荷Q计算：

3）传热系数K

5.2 轻灰物料停留时间

中试轻灰密度：450kg／m3。

6 中试结果与讨论

6.1 中试结果

1）轻灰具有较好流动性，从破坏性试验中也说明这一点。粉体换热技术适用于轻灰凉碱过程。

2）初步核定换热板间距和传热系数及轻灰物料停留时间。

3）认识到轻灰粉体流凉碱过程中换热板表面结疤现象和防止换热板表面结疤技术。

6.2 防止换热板表面结疤技术

据了解到的情况，粉体流换热工艺应用在化肥尿素、复混肥等吸潮（湿）性物料时，换热板表面要发生结疤现象。目前轻灰冷却方法螺旋浆式凉碱机、流化床凉碱机、回转炉式凉碱机等也存在结疤现象。结疤现象是凉碱过程的共性问题，螺旋浆式凉碱机的浆叶表面结疤是严重的。

从换热板表面发生结疤的机理分析是水与轻灰Na2CO3反应生成Na2CO3.xH2O过程，换热板表面积水滴（水雾）是主要因素。换热板表面温度低于周围空间的空气的露点时，积水滴（水雾）形成。好象夏天，经冷藏后的冰啤酒放在饭桌上，会在冰啤酒瓶外表面出现露水的道理一样。所以，防止换热板表面结疤技术就是防止换热板表面积水滴（水雾）。

从理论上分析清楚之后，我们就要严格控制换热板周围空气的露点值。在换热板垂直的层面，要做到物料轻灰温度＞冷却水温＞露点。主要办法有：

1）提高冷却水进口到40℃左右；

2）充入少量干空气；

3）保持轻灰满料位操作。

通过轻灰粉体流凉碱器中间试验取得工艺基础数据，为设计制造大型轻灰粉体流凉碱器奠定技术基础。

TQ 114.15

A

1005－8370（2012）06－17－03

2012－08－24