浅谈重灰粒度的控制与大颗粒的消除方法

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(连云港碱业有限公司，江苏 连云港 222042)

重灰生产在粒度上有一定的要求，如果粒度变化过大，必将对重灰生产的平稳运行以及产品质量有着很大的影响。本文结合在实际生产中遇到各种粒度变化的情况，有针对性的将其中问题进行分析，并提出了解决方案，希望对类似的情况有一定的借鉴性。

1 重灰生产工艺流程及出现的问题

生产中使用的卤水经蒸馏冷却水加热提高温度后与原盐一起送入化盐桶得到粗盐水，在粗盐水中加入石灰乳和纯碱液，除去粗盐水中的镁、钙离子，即粗盐水精制，得到精盐水；精盐水送至碳化和吸收尾气净氨塔洗涤废气中的氨，得到淡氨盐水，淡氨盐水送至吸收塔吸氨得到氨盐水；氨盐水送到碳化塔与压缩来的二氧化碳气进行碳酸化反应，制得碳酸氢钠悬浮液，经过过滤及洗涤重碱中的盐分，得到重碱和母液。滤过后的重碱经过离心机进一步降低水分和盐分，送入轻灰煅烧炉煅烧得到轻质纯碱和炉气。轻质纯碱一部分经过冷却后进行包装，另一部分用于生产重质纯碱。重灰生产是将轻灰刮板下来的轻质纯碱在水合机内加适量水，进行水合反应，经充分混合，在一定温度下生成一水碱结晶，在重灰蒸汽煅烧炉内加热干燥，制得合格的重质纯碱。

大颗粒对重灰生产的影响非常严重，主要表现为大颗粒粘在煅烧炉的加热管夹缝中，使得重灰炉炉料层不稳，重灰炉在运转过程中出现电流波动较大，以及重灰系统上其他设备诸如碱筛、粉体流等设备的运行不稳；对流化床的影响则更为致命，大量的大颗粒堆积在箅子板上，而风机的风量又不足以使大量的大颗粒流动起来造成流化床流化效果越来越差直至最终出现“死床”现象，一旦出现“死床”则需要投入大量的人力对流化床进行清理、洗车，费时费力，生产需要很长的时间才能进行恢复，解决重灰出现大颗粒的问题对纯碱生产企业来说已经变得刻不容缓。

2 造成大颗粒的原因分析

1)为降低纯碱制造成本，生产中在原盐的使用上采用粉盐与颗粒盐按照比例进行搀兑化盐，因粉盐中钙、镁离子含量的不确定性，尤其镁离子的含量波动，造成氨盐水中钙、镁离子较高，最终影响到一水碱结晶时产生大颗粒较多(一般重灰颗粒要求为0.180～1.18 mm，且≥75%)。

2)从源头上来说轻灰出现低温碱是重灰出现大颗粒的直接原因，实际生产过程中蒸汽量不足而生成负荷又较大，出现煅烧不完全的轻灰而轻灰中还含有一定的水分。

3)碱液浓度高，除尘碱液温度高，重灰化合水温度高，钛板换热器换热效果差造成水温高等因素都是造成重灰出现大颗粒的原因。

3 解决措施

3.1 及时处理精盐水中钙、镁离子超标

根据粗盐水中钙、镁离子含量的比例并结合灰乳、碱液的浓度，配制成含NaOH、Na2CO3浓度合理的苛化液供精除镁除钙用。其苛化反应为：

2NaHCO3+Ca(OH)2=Na2CO3+CaCO3↓+2H2O

Na2CO3(过量)+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3↓

控制调节苛化液的加入量，保证苛化盐水中过量NaOH、Na2CO3在一定范围内。除镁除钙的反应：

Mg2++2NaOH=Mg(OH)2↓+2Na+

Ca2++Na2CO3=CaCO3↓+2Na+

由反应公式可知，控制苛化盐水中钙、镁浓度的依据，根据Mg(OH)2、CaCO3在苛化盐水中的溶度积一定的原理，只要控制好苛化液的加入量，使苛化过量NaOH、Na2CO3浓度在一定范围内，便可以控制好苛化盐水中钙、镁离子的浓度。

3.2 及时调整一水碱水分

进入水合机内进行水合轻质纯碱质量不合格，当煅烧炉温度偏低时重碱煅烧不完全、出现低温碱(一般规定轻灰出碱温度为160～210 ℃，低于160 ℃的轻灰即为低温碱)，尤其是轻灰煅烧炉出现超负荷运行、蒸汽量不足以及倒炉过程中。当不合格的含有重质纯碱的轻灰原料进入重灰系统后，在水合机内进行化合反应时随轻质纯碱一起带入的重质纯碱首先与轻质纯碱发生反应生成白色的倍半碳酸钠：

Na2CO3+NaHCO3+2H2O=Na2CO3·NaHCO3·2H2O

而生成的倍半碳酸钠其粘度较高，极易出现大颗粒，而且具有恶化水合反应的作用。由此可见，当轻灰煅烧炉出现低温碱时，带有重质纯碱的轻灰进入重灰系统后也会出现一水碱结晶差、出大颗粒的情况；在实际生产操作中因蒸汽压力低而生成负荷又较高的情况下出现过轻灰出碱温度低的情况。因为认识到低温碱对重灰生产影响较大对轻灰炉出碱温度的考核较为严格，出碱温度低的现象可通过提高蒸汽压力、减少湿重碱的投入量和提高炉体转速的方法予以避免。

3.3 化合水温度的控制

水合机后按照已经设定好的水碱比进行化合反应，化合水由重灰储水槽经过钛板换热器冷却后进入水合机内，对化合水的温度要求为≤60 ℃，实际操作过程中当化合水温度>45 ℃时一水碱的结晶情况都不理想，当化合水温度>60 ℃时生成的一水碱结晶颗粒较细，易出轻灰。

对化合水温度的控制尤为关键，钛板换热器要定期进行清理，结合实际生产中的操作情况来看，化合水温度要控制在30～45 ℃这个区间，重灰的结晶情况较为理想。

4 大颗粒出现后带来的问题

煅烧炉内煅烧后产生的大量大颗粒进入重灰碱筛，筛分下来的大颗粒进入重灰粉碎机进行粉碎，采用型号为W-50的双轴链条式粉碎机，该型号的粉碎机粉碎效果较差，大颗粒从碱筛的溜管进入粉碎机箱体内，在粉碎机内停留的时间非常短，这样就造成了大量的大颗粒在碱筛-粉碎机-刮板-斗式提升机-碱筛，这样一套系统内循环下去，产生的大颗粒远大于粉碎机的工作能力。带来的影响就是碱筛的工作负荷增加，造成碱筛内立柱断裂，碱筛电流波动非常明显，而断裂的后立柱从碱筛内掉落到刮板运输链中将造成刮板被动停车，严重时将造成刮板运输链断裂，刮板导轨损坏等一系列恶果。碱筛内的筛网的孔径为1.4×1.4 mm，颗粒较多时，粉碎机的粉碎效果欠佳，部分颗粒堵在筛网的孔径内，形成了大量的“死区”，碱筛内停留的重灰量较大，导致碱筛跳电后自停。碱筛自停后因筛网内部存在大量的重灰，只能采取人工清理的方式进行处理，费时费力，对生产的影响很大。

水合机出现一水碱结晶粗，一水碱进入煅烧炉煅烧后出现的大量大颗粒，随着煅烧炉的运转大颗粒从炉尾返回到炉头(自身返碱煅烧炉)，大量的大颗粒则卡落到加热管的夹缝中，这样就造成了煅烧炉内重灰料层的不稳定，煅烧炉离心力被强行改变，造成了煅烧炉主电机电流波动较大，较大的电流波动甚至可造成煅烧炉自停，对设备的损坏较大。对流化床的影响将更为致命，流化床系统采用与煅烧炉系统采用相同的大颗粒粉碎系统进行粉碎，流化床内干燥空气鼓风机的风量无法将大量的大颗粒流动起来，使得流化床内的流化状况越来越差，最后造成流化床“死床”。流化床的处理情况与碱筛类似，只能采取人工清理的方式进行，处理的时间往往需要12～18 h不间断的作业，清理完成后对设备进行洗车，整个生产的恢复时间大约24 h。

5 对大颗粒粉碎系统进行改造

目前的大颗粒粉碎设备采用双链式粉碎轴机构，多排链条以焊接的形式固定在轴上，重灰大颗粒从碱筛筛分后通过下料溜管进入粉碎机箱体内，一是大颗粒在粉碎机内停留的时间短，二是链轴对进入箱体内的大颗粒无法实现全部粉碎。这样就造成了大颗粒在系统内不断的循环，增加了碱筛的生产负荷，目前可供选择的粉碎机械较多，可控制大颗粒的流量、通过调整粉碎机内刀组的间距控制重灰粒度的大小。对原有的重灰碱筛进行改造，我公司采用一张约8 m2的筛网与转子轴固定贴合在一起，进料部分与出碱部分的筛网存在大小口，当生产负荷较大时容易造成里面的支撑立柱断裂，断裂后的立柱对筛网内的细筛网造成破坏，这就形成了一个恶性循环，这是筛网在设计过程中存在的问题。目前比较成熟的方案是将原有圆筒形转筛改为六角筛，筛网分片组装，转筛内的立柱与转子轴的支撑部分在焊接时采用角钢进行加固，设计的处理能力增大，由原有的处理大颗粒35 t/h增加到90 t/h，实现一开一备，配合粉碎机的改造同步进行，彻底改变重灰系统结晶出现问题时对重灰生产造成的恶劣影响。

当发现目前的粉碎系统无法处理大量的大颗粒后，可灵活变通的外排部分大颗粒，在进入粉碎机的下料溜管上接一根外排管线，将部分大颗粒进行外排，以减轻碱筛的生产负荷，外排的重灰大颗粒可根据碱液系统的情况适时化碱，平衡车间的碱液系统。

重灰粒度的控制与调整是一项系统性工作，在组织重灰生产过程中需要与盐水工序，调度，岗位人员通力合作，相关的信息准确的传达，精盐水中钙、镁指标的分析，一水碱的结晶取样分析，轻灰出碱温度的控制等等，将以上生产工艺指标控制在合理范围内，一水碱结晶问题可以得到有效解决。在做好上述各项保证措施的同时，在进行对化合水水质调整探索和总结中，并拟将重灰高位槽采用脱盐水进行水合试用，以便进一步积累和总结经验，找到对结晶粒度变化时更有效的缓解和消除途径。另外，在解决这一问题的过程中，还发现对一水碱化合和结晶过程的控制，是解决问题的关键步骤，同时也反映了在日常生产中，对操作规程的熟练和灵活运用的重要性，也对下一步的重灰生产操作中提供了一种全新的思路和方法。