煅烧工序炉气系统生产控制技术探讨

韩庆龙

(唐山三友化工股份有限公司纯碱分公司，河北 唐山 063305)

重碱在蒸汽煅烧炉内加热分解制得纯碱和炉气，炉气成分为二氧化碳、氨、水蒸汽、空气并夹带少量碱尘，经过处理回收碱尘，预热冷母液回收热量，最后经冷却、洗涤回收氨，压缩后送至碳化制碱。回收炉气中CO2浓度要高，并尽量减少氨及碱尘的损失。

1 炉气系统流程简介

重碱煅烧过程产生的炉气首先进入旋风分离器，大部分碱尘经离心分离后用螺旋输送机经碱尘下料器送往预混器。从旋风分离器出来的炉气进入热碱液塔，用热碱液直接喷淋，溶解剩余碱尘，热碱液自流入热碱液槽循环使用，热碱液浓度升高后外送至配碱槽，利用蒸馏废淡液作为补充。热碱液塔出气由母液洗涤塔下部进入，在塔内被自上而下的冷母液直接喷淋洗涤，预热冷母液并降低炉气温度，形成的热母液送蒸馏工序。母液洗涤塔出气由换热器顶部进入，被循环冷却水间接冷却，将炉气中水蒸汽冷凝成水并溶解了大部分氨形成冷凝液，冷凝液自流入冷凝液槽，经泵输送高真空蒸馏工序。炉气则由换热器下部引出经U形水封后汇集到炉气总管，然后进入炉气洗涤塔下部，在塔内被来自滤过岗位的净氨液直接喷淋洗涤，吸收炉气中剩余的少量氨，制得含高浓度CO2的炉气由塔顶部引出进入压缩工序。

2 主要工艺指标

2.1 炉气温度

合理控制炉气温度是保障重碱煅烧正常生产操作的基本条件，煅烧炉出气温度低于100 ℃，炉气中的水蒸汽凝结导致碱尘遇水形成碱疤，堵塞出气箱以及旋风分离器，煅烧炉出气温度过高造成热量损失大、蒸汽消耗升高，一般控制煅烧炉出气温度105～110 ℃。

炉气换热器、炉气洗涤塔出气温度过低则会形成碳酸铵盐的结晶，堵塞设备、管线，造成系统阻力升高，影响重碱煅烧真空度，炉气洗涤塔出气温度过高将影响压缩机进气量。换热器出气温度控制37～42 ℃、炉气洗涤塔出气温度控制40 ℃以下。

2.2 煅烧炉尾压力

煅烧炉尾压力大时，部分炉气、碱尘外逸，不但损失氨、二氧化碳，而且造成粉尘飞扬，岗位现场氨味强烈，不利于职工现场生产操作；炉尾压力低、真空大时，空气漏入炉气中，使炉气CO2浓度降低。对于碳化工序制碱作业而言，炉气CO2浓度越高越好，综合考虑各方面因素，控制炉尾压力在-50 Pa至50 Pa，从而确保炉气CO2浓度在95%以上。

2.3 热碱液浓度

热碱液自流入热碱液槽，一部分作循环，一部分送到配碱槽加入适量的来自液相水合工序的高盐卤制成合格浓度的碱液用于盐水精制。热碱液浓度60 tt以上，容易造成热碱液塔内部填料结晶堵塞，设备阻力增大；同时热碱液浓度过高会导致液相水合工序高盐卤用量减少，高盐卤外送量减少对液相水合一水碱盐分控制及产量产生不利影响。热碱液浓度20 tt以下，造成纯碱液浓度低，盐水二次精制过程碱液加入量增加，影响二次盐水盐分。通过调整热碱液外送量，控制热碱液浓度30～40 tt。

3 存在问题及解决措施

3.1 旋风分离器分离效果差

通常根据旋风分离器进气、出气碱尘含量判断旋风分离器分离效果，但进气、出气含尘量测定手法相对复杂、所需时间较长。在外送热碱液量基本稳定的情况下，可根据热碱液浓度高低判断旋风分离器分离效果，正常生产中热碱液浓度30～40 tt，若热碱液浓度突然上升至50 tt以上，可初步判断旋风分离器运行出现问题。最为常见原因为旋风分离器设备本体及进出气管线、清理孔盖密封点出现泄漏点，特别是旋风分离器下部集尘室和下料管上下漏风时，其效率将急剧下降。增加分离器料腿压力测定，实现DCS在线监控；及时消除真空泄漏点，可有效保障旋风分离器分离效果。其次分离器局部过冷炉气中水蒸汽冷凝设备结疤，造成分离器分离效果降低，采用0.5 MPa蒸汽用于出气箱、分离器本体伴热，控制炉气温度105 ℃以上，同样是保障旋风分离器分离效果的必要措施。

3.2 热母液泵上量不稳

热碱液塔出来的炉气在母液洗涤塔内被自上而下的冷母液直接喷淋洗涤，降低炉气温度，预热冷母液，形成的热母液经热母液泵送蒸馏工序。热母液泵上量不稳，会造成母液洗涤塔液位升高，严重情况会造成“封塔”，重碱煅烧过程产生的炉气无法及时抽走，煅烧炉被迫减量甚至停下碱。

控制母液洗涤塔液位30%～40%，保障热母液泵入口压力。在热母液泵进口管线高点处开孔，引DN50支管并至母液洗涤塔出气管线，利用母液洗涤塔出气真空将热母液夹带的气泡抽走，减少热母液泵进液夹带气泡，防止热母液泵气缚，稳定热母液泵上液量。

3.3 设备、管线结晶

因炉气中含有高浓度的CO2及少量氨，出气温度过低可形成碳酸氢铵结晶，在换热器出气管、U形水封及出气调节阀处结晶厚度可达20～50 mm。结晶造成设备、管线阻力增大，煅烧炉真空度不足。合理控制炉气换热器出气温度，尤其在冬季低温季节适当高控炉气换热器出气温度，较夏季出气温度提高2～3 ℃；利用0.3 MPa蒸汽对炉气换热器进行“蒸煮”，冬季低温季节每2～3天“蒸煮”一次；同时炉气换热器顶部、炉气总管处采用脱盐水喷淋。

3.4 冷凝液量多

为溶解各管线设备的碳酸氢铵结晶采用脱盐水喷淋。炉气换热器的喷淋液进入冷凝液；U形水封及炉气总管处喷淋液送至重碱车间冷凝液桶，与蒸馏工序冷凝液在高真空蒸馏塔内利用蒸汽加热回收氨，出液(热废淡液)冷却后(冷废淡液)作为喷淋水、洗涤水循环使用。实际生产过程中废淡液量过剩，只能部分外排进入澄清水系统，造成了废淡液浪费，同时增加了高真空蒸馏系统蒸汽消耗。

受换热器出气温度等指标制约，轻灰换热器冷凝液量、蒸馏工序冷凝液量无法进一步缩减，只能控制炉气换热器、U形水封及炉气总管喷淋量从而减少冷凝液总量，但如果喷淋量过少将导致设备、管线中的碳酸氢铵结晶溶解不充分，影响煅烧真空。地槽冷凝液含氨20～30 tt、炉气冷凝液含氨70～90 tt，可用地槽冷凝液喷淋换热器，循环使用。改造完成后炉气冷凝液含氨平均85 tt未见明显升高，设备管线阻力正常，避免了使用脱盐水喷淋，有效减少冷凝液量，降低高真空蒸馏系统负荷及蒸汽消耗，避免了废淡液外排。年节约脱盐水4.32×104m3，减少高真空蒸馏蒸汽消耗2 180 t，创效105万元。

4 总 结

通过以上生产控制及技术改造，可有效保障各炉气处理设备的阻力在正常范围之内，满足重碱煅烧过程所需真空度，制得炉气CO2浓度95%以上满足碳化制碱要求。