一种碱渣/盐泥废液综合处理设备的研发及应用

王秀忠，王健璠

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

参考文献

一种碱渣/盐泥废液综合处理设备的研发及应用

王秀忠，王健璠

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

阐述了一种碱渣/盐泥废液综合处理设备的研发思路，对其工作原理、设备构造、轴与搅拌装置等关键部位的设计依据进行了详细论述，并据此利用公司闲置淡液塔进行了设备改造，利用成型装置进行碱渣废液制备液体脱硫剂试验。结果表明该设备可成功去除废液中直径大于0.5 mm的砂粒，碱渣处理能力达到600 m3/h，所制备的脱硫剂产品符合热电公司烟道气脱硫各项指标的需求。

氨碱法；碱渣废液；烟道气脱硫剂；切削式搅耙；综合处理

1 碱渣废液的处理现状

氨碱法纯碱生产过程中，碱渣废液是一种产量极高的副产物，碱渣的处理历来就是制约氨碱法纯碱企业发展的难题。对于碱渣的处理，通常是将碱渣废液引入渣场自然沉淀，少部分企业则使用澄清桶澄清压滤，清液经酸中和处理达标后排海，固体物料或用作其他辅料，或在渣场堆存。随着产能的提升，碱渣排放量日益增加，渣场库容越来越小，且渣场维护成本高昂。澄清桶体积庞大，需要很大的占地面积，采用的耙式搅拌器由于其结构形式，经常因底部刮泥阻力太大而将驱动装置憋停。迫于频繁检修及高额维护费用的压力，以及国家环保要求的日益强化，使得纯碱企业急需寻求一种有效的碱渣废液处理方式。

我公司氨碱法纯碱生产已有近三十年的历史，为突破制约碱渣废液处理这一制约公司发展的瓶颈，公司成立课题组进行碱渣回收利用的技术攻关，并成功开发出利用碱渣废液制取烟道气液体脱硫剂的工艺技术路线。但采用传统设备需要分砂器、澄清桶、洗泥桶等诸多设备联合使用，需要大量资金和场地，在我公司内部不易实现，因此，大型碱渣、盐泥废液综合处理设备的研发势在必行。

2 设备主体研发

2.1 设备总体设计思路

根据总体技术要求，处理装置必须具备结构简单、易于制作安装, 且综合性能高的特点，能够集澄清、分砂和制备脱硫剂的功能于一体，达到简化生产工艺流程的目的，因此，设备设计采用竖式结构，以充分利用有限空间。设备主体由两部分组成，上部澄清、提取脱硫剂，下部锥段储砂排砂，结构见示意图1，其关键亮点部位在于轴和搅拌装置的设计。

2.2 工作原理

生产系统内的碱渣废液输送到中心桶内，其中的较大颗粒状物料在重力作用下沿中心桶竖直方向沉积，落到排砂锥段筒壁上，沿内壁滑落，并经排砂/放净口排出，进行二次回收；清液沿设备壳体内壁向上经溢流口排出，汇入碱渣管线；中层泥在切刀式大搅拌框的作用力下，经驱动装置变频调速，得到满足生产要求的悬浮中层泥，达到脱硫剂指标之后的中层泥经出液口或备用出液口排出，在洗泥桶内稠厚、降滤后输送到电厂作为湿法脱硫剂进行烟道气脱硫。

2.3 设备主体设计

2.3.1 筒体

上部筒体部分具有澄清桶的功能，利用重力沉降原理进行固液分离。其采用带有中心桶的直筒形结构，为充分保证沉降分离效果，满足脱硫剂生产的工艺需要，选择适当的流通面积和长径比是其设计关键。

2.3.2 轴

传动轴设计采用沉轴式设计理念，上端由滚动轴承定位并承受搅拌装置自重，轴整体结构较长，在中心桶下部位置增加设计了中间定位轴瓦，防止轴的摆动过大，并设计了外部防护罩壳，阻止泥沙进入轴瓦间隙加速磨损。轴的下端采用浮动形式，不设计定心轴承，避免因下部泥沙多，轴瓦磨损过快而增加检修工作量，同时也减少了对下部泥沙排出的影响，结构更加简化。该轴整体设计由三段组成，各段轴之间采用凹凸面法兰结构刚性直联，改变了传统夹壳联轴器强度不足的缺陷，同时也保证整根轴的直线度。此外，在保证轴强度和刚度的情况下，中段轴采用两端封闭的空心轴结构，既减轻搅拌装置重量又能满足使用要求。

2.3.3 切削式搅耙

由于碱渣废液中含有大量的泥沙，在设备沉降作用下沉积到锥段储桶内部，此时锥段内固液比相对很大，介质黏度大，且泥沙易于搭桥堵塞流通通道。为此设计了独特的具有切削作用的搅拌装置来满足工艺使用要求。切削式搅耙设计为对称框式结构，由耐磨性能优良的8块金属板条切刀组焊而成，外圈切刀的锥度与储砂段筒壁的锥度相同，二者之间的安装间隙不大于10 mm。该装置与传动轴采用刚性连接，当其随着传动轴转动时，实现对储砂段内沉积的砂砾液封层的切削作用，使得砂砾在切削作用下缓慢向下滑动，但又不破坏其液封作用。下部排砂部位设计了具有防堵功能的小搅耙，其结构设计理念与切削式搅耙相同，外圈也为切刀形式，与设备内壁的安装间隙不大于10 mm。两套切削式搅拌装置设计均采用对称布置方式，整个转动系统受力平衡，不会产生偏摆，使得转动系统下部具有了自动调心定位的能力，从而实现传动轴底端无需设置定位轴承的目的。

2.3.4 脱硫剂出液口

为提取不同浓度的脱硫剂有效成分，设计标高不同的两个脱硫剂出口。出口1出料的浓度高于出口2出料的浓度，生产过程中，可以根据用户对脱硫剂浓度需求不同来调整两个出口的出料量，达到配比制取不同浓度脱硫剂的目的。

3 效果检验

设备设计完成后，公司于2014年利用闲置设备淡液塔进行了改造试验，设备直径为3 000 mm，安装标高20 m，投入使用至今，可成功去除废液中直径大于0.5 mm的砂粒，得到合格的脱硫剂产品，碱渣处理能力达到600 m3/h。液体脱硫剂产品经我集团热电公司烟道气脱硫试验检验，脱硫效果良好，可实现超低排放，长周期运行下各项指标符合国家排放标准。

4 结 语

为成功解决纯碱生产的碱渣废液治理问题，对碱渣废液处理设备进行了有效的探索，设计出一种新型的碱渣盐泥综合治理设备，与传统设备相比，具有结构简单小巧，能力大，功能多的特点，兼具除砂、浓缩提取、澄清的功能，实现了现有技术中多种设备联合才能达到的效果。随着我公司碱渣、盐泥等固体废弃物综合治理能力的不断提升，液体脱硫剂产品的推广，该项技术可为公司后续相关产品的开发提供设备技术保障，为同行业内相关技术的开发提供经验。

参考文献

[1] 陈敏恒,丛德滋,方图南,等.化工原理(第三版)[M].北京：化学工业出版社，2006

[2] 成大先.机械设计手册(第五版)[M].北京：化学工业出版社, 2013

[3] 王秉钧,耿县如,刘忠华,等. 碱渣综合利用制备液体脱硫剂技术研究[J]. 纯碱工业, 2015(6):12-15

X781.2

C

1005-8370(2017)03-12-03

2017-04-17

王秀忠(1965—)，高级工程师，唐山三友化工股份有限公司纯碱分公司研发部部长，主要从事化工设备的研发与应用工作，已有数项技术成果获得国家发明专利、实用新型专利授权。