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，青海德令哈 817099)

文章分析了水合机在实际工况中结疤的原因，并提出相应的防结疤技术及建议，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

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——水合岗位，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φ3144×5200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 水合法生产重质纯碱的原理

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)+14.1 kJ/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在>140 ℃，出料温度控制在85～95 ℃范围内。

2 水合机的结构简介

我厂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。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。外形尺寸为φ3144×5200，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 t/d·台(以干重灰产品计)。

3 水合机结疤的原因

通过实践操作，可以分析得出水合机结疤主要有以下四种原因：

3.1 水合反应温度控制不当

通过实践与理论分析得出，水合反应温度控制的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温度过低，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。

1.除尘口 2.大齿轮 3.滚圈 4.纯碱液入口 5.进料电机 6.进料减速机 7.进料绞刀 8.运转电机 9.运转减速机 10.小齿轮 11.托轮 12.一水碱出料口图1 水合机三维成型模型图

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的流淌，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

我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影响，导致水碱比控制不够及时、准确。建议的方法是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比列，其水碱比为1∶(0.35～0.45)，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、精确的配比水碱比。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。

进水合机的轻灰满足的条件：

温度 140～160 ℃

压力 常压

进料量 25 000～31 000 kg/h·台

总碱度(以Na2CO3计) ≥99.2 wt%

氯化物(以NaCl计) ≤0.7 wt%

铁(Fe) ≤0.0035 wt%

水不溶物 ≤0.03 wt%

灼烧损失 ≤0.5 wt%

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做加长处理(原设计进入水合机管线长300 mm，加长500 mm),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 水合机防结疤改造前后对比

在没有进行改造前，正常生产重灰时一天三个班组，每个班组要停一台水合机，进入水合机进行绞刀头部碱疤的清理工作，若碱疤松散不硬用时1 h清理完成；如若粘接的碱疤硬，清理需要1.5～2 h。在清理一台水合机期间，由于设备是停用的，是不能生产重灰的，大大造成产量损失。通过改造之后，清理绞刀头部碱疤的频率下降了，由原来每班清理一次，变成两天清理一次，且清理所用时间也短，无形之中由于缩短了清理时间而大大增加了重灰产量，保证了重灰生产能连续平稳。

[1] 中国纯碱工业协会.纯碱工学[M].北京：化学工业出版社，1990

[2] 王楚.纯碱生产工艺与设备计算[M]. 北京：化学工业出版社，1995

TQ114.15

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1005-8370(2017)01-23-03

2016-11-09

付生鹏(1986—)，工程师，毕业于兰州理工大学技术工程学院，现从事中盐青海昆仑碱业有限公司煅烧车间设备管理工作。