浅析水合机结疤的原因及防结疤技术

付生鹏

（中盐青海昆仑碱业有限公司，青海 海西州德令哈 817099）

浅析水合机结疤的原因及防结疤技术

付生鹏

（中盐青海昆仑碱业有限公司，青海 海西州德令哈 817099）

长期以来，中盐青海昆仑碱业有限公司的氨碱系统固相水合法生产重质纯碱装置存在着水合机内部易结疤及结疤后清理困难的问题，严重影响了公司的生产效率。文章在分析了水合机在实际工况中结疤的原因基础上，并提出相应的解决防结疤技术及建议，通过实践总结出水合机自身防结疤的特点及生产过程中的防结疤技术。

结疤；水合机；重质纯碱；固相水合法；水碱比

0 引言

中盐青海昆仑碱业有限公司氨碱系统固相水合法生产重质纯碱装置，自2011年投产以来，其重灰工序的关键岗位——水和岗位，存在着水合机内部易结疤及结疤后清理困难的问题。这两个问题一方面影响了重质纯碱产品的产量与质量；另一方面在清理结疤过程中，大大增加了操作人员的劳动强度。本文从水合机的构造以及水合机工作原理分析入手，结合长期以来的实践经验，分析并总结了φ3144mm×5200mm型水合机在实际生产工况中结疤的原因以及相应的防结疤技术改造，实践总结了一套清理结疤的方法。

1 水合机的结构简介

水合机由成都天保重型装备股份有限公司制造，主体是不锈钢（304）材质制成的卧式回转设备，由于外形像一个腰鼓，所以也叫腰鼓式水合机。外形尺寸为φ3144mm×5200mm，并以360°螺旋点阵分布安装抄板，主要由进、出料装置，托轮，滚圈，挡轮，大、小齿轮，进料绞刀，进水口，观察口，传动装置等组成。水合机生产能力为600～760吨/天（以干重灰产品计）。

水合机三维成型模型，如图1所示。

图1 水合机三维成型模型

2 水合机工作原理

水合机是以轻质纯碱为原料，在回转式水合机内与一定比例的化合水进行水合反应。在一定温度下生成一水碳酸钠，即一水碱，反应时放出大量的热，其化学反应方程式为：Na2CO3（s）+H2O（l）= Na2CO3·H2O（s）+14.1kJ/mol，水合反应在不同的温度下生成不同的水合产物，因此水合反应的最佳温度应控制在95～105℃之间，保证进水合机的轻质纯碱温度＞150℃，出料温度控制在85～95℃范围内。

3 水合机结疤的原因

通过以上简介，结合实践操作经验，分析可以得出水合机结疤主要有以下4种原因。

3.1 水合反应温度控制不当

通过实践与理论分析得出，水合反应温度过高或过低对水合反应都是不利的。通过实践观察，水合反应温度过低，主要发生在刚开车或轻灰工序过来的轻质纯碱，水合机出料结晶细、游离水含量高，易造成水合机结疤；而当水合反应温度过高，水合机出料发白，高温还促使水合反应逆反应生成碳酸钠和过饱和碱液的混合物，造成水合机结疤。

3.2 水碱比控制不当

对于采用固相水合法生成重质纯碱的工艺系统，水碱比的控制非常重要。若投入化合水过多，即水碱比过大，不仅增加了煅烧炉的蒸汽消耗，而且造成煅烧炉、水合机内刷浆，导致煅烧炉炉头抄板、水合机抄板结疤。如果投入化合水过少，即水碱比过小，会造成水合反应率下降，负压操作所带走的碱尘增加，严重时造成产品质量事故，即重灰粒度低。

3.3 轻质纯碱结晶不好

如果碳化工序重碱结晶不好，在轻灰工序通过煅烧炉煅烧，输送到水合机，在水合机里反应的轻质纯碱含有重碱成分，在这种情况下水合反应不完全，再加上反应温度控制不当，水碱比控制不好，此时水合反应效果极差，水合机出料松散发白，容易结疤。

3.4 化合水管线腐蚀

在水合机进料端，有一根DN50管线（碳钢材质）进入水合机，即水合反应所需的化合水管线，此管线由于使用期限较长，加上管线内介质化合水具有一定的腐蚀性，管线腐蚀严重，所加的化合水在水合机内无规则地流淌，造成水合机进料绞刀底部易结疤，致使在生产过程中绞刀结疤越严重造成绞刀负荷过大自停，严重影响生产。

4 防结疤的方法

4.1 控制好水合反应温度

水合反应的操作，不仅要负压操作，还需要将水合反应产生的热量带走，保证水合反应的温度控制在95～105℃范围内。

4.2 控制好水碱比

中盐青海昆仑碱业有限公司固相水合法的水碱比控制是采用变频调节进料绞刀的转速，控制轻质纯碱进入量，人工调节化合水配比量。这种方法不可避免受到人为调节滞后因素，导致水碱比控制不够及时、准确。建议将进碱量与进水量通过自动化控制，设定碱量与水量的配比，能进多少碱就能进符合工艺要求的多少水，不进碱则不进水，实现即时、精确的水碱比。此法若能完成，将对重灰工序能耗及生产连续起到极大作用。

4.3 控制好轻质纯碱的质量

对于轻质纯碱的质量把控，牵扯到工序间的不同工艺问题，首先应加强各工序的工艺指标控制，保证轻质纯碱质量合格。如果出现不合格的轻质纯碱，应及时联系生产调度及公司领导，将生产出的重质纯碱隔离。

4.4 改造化合水管线

首先将碳钢材质的管线更换为不锈钢材质，耐腐蚀，以延长使用寿命；其次将化合水管线伸入水合机部分作加长处理，并安装向下斜45°方向弯头一个，使进的化合水向下喷，通过延长管线避过绞刀头部，避免结疤。

5 水合机自身防结疤的优点

中盐青海昆仑碱业有限公司采用的水合机，其腰鼓式的设计结构说明了水合机进料端与出料端均为60°角的锥体，化合水进入后能迅速地沿锥体斜边往下流，分散到一水碱中。随着水合机的旋转，水合机内的抄板将一水碱和热的轻质纯碱迅速均匀混合。由于水合机尾部是变径的锥体，在消除了出料死角的前提下，还大大缩短物料在水合机内的停留时间，使物料在温度还未开始下降时就已导出，避免因温度下降造成的结疤。

6 结语

腰鼓式水合机的采用，是固相水合法生产重质纯碱的一次技术突破，在生产过程中不管是能耗还是产品质量方面都起到了关键性的作用。

[1]陈乃刚.转筒式水合机与转鼓式水合机运行情况比较[J].纯碱工业，2007（1）：30-31.

[2]陆向龙，王勇，潘云武.对水合机停车串碱方法的探讨[J].纯碱工业，2002（1）：21.

[3]黄回亮，曾令宇，杨帆.宽板坯连铸机粘结现象分析[J].柳钢科技，2007（F09）：217-220.

Analysis of the causes of hydration and anti scaling technology of machine

Fu Shengpeng
(Salt in the Kunlun Mountains in Qinghai Jianye Co., Ltd.，Haixizhoudelingha 817099, China)

For a long time，solid water ammonia alkali production system legal heavy soda ash plant in our company are dif fi cult to clean and easy hydration machine internal scarring scarring after problems，serious impact on the company's production ef fi ciency. Based on the analysis of the causes of hydration machine in actual conditions on the scale，and put forward the corresponding solutions and suggestions of technology for preventing scarring， through the practice summed up the characteristics of hydration machine itself anti scarring，anti scarring technology and production process.

scarring; hydration; heavy soda; solid phase hydration; alkali ratio

付生鹏（1986— ），男，甘肃武威，工程师；研究方向：煅烧车间设备管理。