一种防止碱尘在炉气管线干、湿交界处结疤堵塞的喷淋装置

黄 超

(江西晶昊盐化有限公司纯碱分公司，江西 宜春 331200)

我国作为纯碱第一生产大国，已有九十年的历史，且近年来不断发展，生产技术逐步提高，煅烧炉作为纯碱生产中的重要设备之一，炉气在三通管线内结疤一直是煅烧炉作业过程中的一大问题，只有采取措施避免碱尘在三通管线内壁的“干、湿交界处”结碱疤，才能有效提高生产效率。

1 原有喷淋装置基本情况

1.1 碱疤形成的原因

经过带滤机初步除去水分的湿重碱与适量的成品轻灰混合进入煅烧炉中加热，煅烧分解产生纯碱及大量的炉气，炉气中含有二氧化碳、氨、水蒸气和碱尘等物质以及伴随着大量的热量，炉气通过螺杆压缩机抽负压送至碳化重新制碱，其中高温炉气通过炉气旋风分离器、热碱液塔、炉气冷凝塔、炉气洗涤塔等设备已达到洗涤、净化、降温的目的，其中旋风分离器至热碱液洗涤塔之间有一段竖管和横管用φ1220不锈钢弯头连接(DN1200(B)R=1.5DN)经过炉气三通管线(弯头、中心筒和横管)输送至热碱液洗涤塔洗涤，在该段气体流向出现弯折、特别是在冬天弯头出现巨大的温差。目前大部分碱厂此处的弯头连接方式多采用90度或45度的连接中心筒与横管，由于炉气主要含有大量的水蒸汽和碱尘，在经过三通管线输送时容易在管线内部形成碱疤，需定期停炉清理，不然会造成三通管线堵塞，影响煅烧炉操作系统的整体平衡。为解决上述问题，通用方法是在弯头处设施喷淋装置，但传统的喷淋方式并不能有效阻断水汽的上升，不仅不能很好的解决三通管线结碱疤的问题，还会使碱疤集中在三通管线的“干、湿交界处”，因此需要采取措施避免碱尘在三通管线内壁的“干、湿交界处”结碱疤。

1.2 原有喷淋装置情况

传统的喷淋方法是利用循环热碱液洗涤在旋风分离器和热碱液塔之间设置热碱液喷淋管，此方式虽然能去除炉气中一部分碱尘，但是在三通弯头“干、湿交界处”极易产生碱疤，并且为了防止水汽进入中心桶，特别是在下U形弯头部分无法进行喷淋洗涤，喷淋水也容易形成水雾增加了结巴的数量，为了防止碱疤影响轻灰炉气系统，在各纯碱厂煅烧车间都是在φ1220大弯头处增加人孔，并安排每班清理一次，即使是每班清理，还需定期停炉清理。但是化工频繁开盖既增加了人员劳动强度也容易造成系统真空波动(每次清理之前必须要求压缩抽大负压以保证清理人员安全，如果忽然出现正压情况高温炉气喷出易引发烫伤事故)。

2 一种防止碱尘在炉气管线干、湿交界处结疤堵塞的喷淋装置

2.1 新型喷淋装置设计方案

新型喷淋装置包括中心筒、横管和热碱液洗涤塔。其中横管水平设置在中心筒和洗涤塔之间，右端与热碱液洗涤塔的法兰相连通，左端与中心筒的顶部侧壁之间设置有弯头，弯头的一端与中心筒的顶部侧壁相连通，另一端与横管左端的上部相连通，且与中心筒之间的夹角小于90°，使得上端到下端圆弧过渡，φ1220 不锈钢弯头安装的高度和角度直接影响了碱疤的形成，依据负压、炉气含量、密度、温度等因素利用软件模拟气流走向，结合喷淋安装的高度和现场实验，φ1220不锈钢弯头与中心筒之间的夹角不能大于90°。横管内设置有喷淋管线，喷淋管线包括左侧L形喷淋管和右侧L形喷淋管，左右对称设置在横管内，左侧L形喷淋管水平段的端点和右侧L形喷淋管水平段的端点向相反的方向延伸，两侧喷淋管的其中一端均穿过横管的顶壁并突出于横管上，便于与外界洗涤液输送管道相连通；左侧L形喷淋管的另一端延伸至横管左端的内壁，距离一定要超过三通弯头，右侧L形喷淋管的另一端穿过横管的右端并突出在洗涤塔内，左侧L形喷淋管和右侧L形喷淋管水平段的外表面均开设有开孔，且弯头正下方的左侧L形喷淋管的水平段只在中下部开设开孔，目的是为了防止水流破坏上部喷淋水幕，弯头下方的左侧L形喷淋管只在下方开孔喷洒，上方未开孔是防止喷淋液通过弯头进入中心筒产生碱疤，右侧L形喷淋管的水平段、偏离弯头正下方的左侧L形喷淋管的水平段部分的同一圆周面上的开孔呈圆周陈列分布，开孔的圆周陈列分布可以使喷淋管线进行360°全方位的喷洒洗涤，使横管内壁充分接触洗涤液，从而无法形成碱疤；弯头与横管的连接处设置有喷淋头，喷淋头位于横管的上部且正对左侧L形喷淋管的正上方，喷淋头设置在弯头下端，并位于左侧L形喷淋管上方，使得在洗涤溶解弯头与横管连接处的碱尘的同时，自身形成的水幕也能对整个横管内产生的水汽起到了阻断的作用，避免水汽往弯头方向流动，从而达到了消除“干、湿交界面”的效果，有效地解决了三通管线结碱疤的问题；且喷淋头通过L形管道固定在弯头的内壁上，L形管道的上端穿过弯头并突出于弯头外，便于与外界洗涤液输送管道相连通。

2.2 实施调试

下面结合图2.1，对新型喷淋装置的具体实施方式作进一步说明。在本实施例中，为提高左侧L形喷淋管、右侧L形喷淋管和L形管道防腐能力，延长它们的使用寿命，左侧L形喷淋管、右侧L形喷淋管和L形管道均为φ57不锈钢材质的管材。为扩大喷淋的范围，开孔呈长条形，且大小为20 mm×3 mm。为使洗涤液通过喷淋头完全喷散开来，既能够洗涤溶解碱尘，又可以阻止横管内的洗涤液水汽向弯头上方移动，喷淋头呈圆锥形，且喷洒头的出水端的缩径为φ12。进一步的，为保证左侧L形喷淋管和右侧L形喷淋管的喷洒范围，右侧L形喷淋管的水平段、偏离弯头正下方的左侧L形喷淋管的水平段部分的同一圆周面上的开孔的数量为3个，且3个开孔呈圆周陈列分布，开孔的长边沿圆周方向延伸。

图1 炉气管线喷淋装置

3 结 语

本研究为解决碱尘在炉气管线干、湿交界处结疤堵塞这一问题设计了一款新型喷淋装置，此装置不仅可以对弯头与横管连接处的碱尘进行洗涤溶解，又可以避免洗涤液自身形成的水幕向上流动，从而对整个横管产生的水汽起到了阻断的作用，达到了消除“干、湿交界面”的效果，有效地解决了纯碱煅烧炉炉气在三通管线的“干、湿交界处”结碱疤的问题，在提高纯碱生产效率具有显著效果的同时也大幅度降低了岗位职工的劳动强度，延长了设备使用周期，减少了生产系统的波动。