淺析煅燒工序輕重灰堿球的處理設(shè)備

孟慶華，楊 樂，徐興祥，李 磊

(1.連云港堿業(yè)有限公司，江蘇連云港 222042； 2.江蘇海洋大學(xué)，江蘇連云港 222000； 3.連云港福源德邦科技發(fā)展有限公司，江蘇連云港 222000)

目前國內(nèi)的大部分純堿生產(chǎn)企業(yè)，不論是氨堿法、聯(lián)堿法還是天然堿的加工工藝中，煅燒工序是不可避免的，它需要將濕重堿進(jìn)行脫水處理，從而得到符合要求的輕重灰。國內(nèi)基本都是采用蒸汽煅燒爐進(jìn)行濕重堿的脫水，生產(chǎn)出合格的輕灰，然后再進(jìn)行重灰的生產(chǎn)；在這個過程中，由于輕重灰的物理化學(xué)特征，其生產(chǎn)、輸送階段不可避免會產(chǎn)生一些堿塊、堿球等影響產(chǎn)品質(zhì)量的物料；為了保證成品堿不合格，在煅燒工序一般會采用篩分設(shè)備對物料進(jìn)行篩分；篩分后的堿球或者堿塊采用粉碎裝置進(jìn)行處理，得到符合成品堿質(zhì)量要求的輕重灰。由于篩分裝置和粉碎裝置不是純堿生產(chǎn)的主要設(shè)備，所以關(guān)注度遠(yuǎn)沒有煅燒爐、碳化塔等核心設(shè)備高，但是如果處理不當(dāng)，很容易導(dǎo)致成品堿的質(zhì)量不合格，為銷售帶來嚴(yán)重的影響。本文結(jié)合生產(chǎn)中大顆粒堿球產(chǎn)生原因，對堿篩和粉碎機(jī)的改進(jìn)以及堿球的回收利用方面進(jìn)行分析論述，希望能為純堿生產(chǎn)過程類似問題的解決提供幫助。

1 輕重灰堿球產(chǎn)生的主要原因

純堿生產(chǎn)中大顆粒(也稱“堿球”)的出現(xiàn)是非常普遍的，從原材料的分析中，最為嚴(yán)重的就是鹽水中的Ca2+和 Mg2+的超標(biāo)，這種情況在輕灰生產(chǎn)系統(tǒng)體現(xiàn)不是太明顯，但在使用沸騰流化床進(jìn)行重灰生產(chǎn)的過程尤為明顯，一旦上游的Ca2+和 Mg2+超標(biāo)，流化床里的分布板很快就會被堿球堵死；重灰爐生產(chǎn)的重灰經(jīng)過堿篩后，會產(chǎn)生大量的堿球，粉碎機(jī)根本無法及時處理，這時一般都是將堿篩的外排口打開，進(jìn)行堿球的排放。

此外如果出現(xiàn)運(yùn)堿系統(tǒng)內(nèi)結(jié)疤、堿篩篩網(wǎng)破損、分流外排管位置不當(dāng)、振動篩振幅調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)确矫?，也容易產(chǎn)生堿球。這些問題在日常巡檢和操作很容易發(fā)現(xiàn)并處理。

2 輕重灰堿球處理的主要設(shè)備裝置

處理輕重灰生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大顆粒，目前國內(nèi)采用的基本都是堿篩篩分，粉碎機(jī)粉碎的處理過程，本節(jié)重點(diǎn)對各種篩分和粉碎設(shè)備進(jìn)行分析，特別對各種設(shè)備的性能、改進(jìn)和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行描述。

2.1 粉碎機(jī)

2.1.1 鏈條式粉碎機(jī)

鏈條式粉碎機(jī)是最原始的粉碎設(shè)備，主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鏈條式粉碎機(jī)

這種粉碎設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，通過上面示意圖可以看出，它主要是由兩根主軸和鏈條組成，常用的型號由W-39和W-50，每個主軸由一個電機(jī)通過三角帶驅(qū)動，其中W-39的處理能力為Q=7.5T/h，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1 700 r/min，電機(jī)功率為11 kW，轉(zhuǎn)子加上鏈條的工作直徑為420 mm。W-50型和它基本相似，就是工作能力稍微有所提高。

它的工作原理也很簡單，煅燒爐輸送過來的輕灰或重灰，通過堿篩篩分后，大的顆粒進(jìn)入粉碎通道，從粉碎機(jī)的上端落入，當(dāng)碰到高速旋轉(zhuǎn)的鏈條時，被鏈條擊碎，再從粉碎機(jī)的下端出口流出，通過刮板和斗提機(jī)，再次進(jìn)入堿篩篩分，如此循環(huán)進(jìn)行。

通過實(shí)際使用觀察，這種粉碎設(shè)備在生產(chǎn)平穩(wěn)時能夠滿足輕重灰堿球的粉碎要求，但是效率較低，如果產(chǎn)能提高或產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)問題后，粉碎的速度跟不上要求?？傮w說來，鏈條式粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行平穩(wěn)，粉碎效果一般。

2.1.2 齒輪+鏈條式粉碎機(jī)

這種粉碎設(shè)備是在上文提到的鏈條式粉碎機(jī)的基礎(chǔ)上，根據(jù)鏈條式粉碎機(jī)的缺點(diǎn)，進(jìn)行改進(jìn)的，主要結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 齒輪+鏈條式粉碎機(jī)

針對單純的鏈條式粉碎機(jī)的工作缺點(diǎn)，齒輪+鏈條式粉碎機(jī)是鏈條的上方增加了一對嚙合齒輪，當(dāng)堿球落入后，首先經(jīng)過齒輪的擠壓，將堿球或者堿塊碾碎，在通過下方的高速旋轉(zhuǎn)鏈條進(jìn)行二次打擊，從而達(dá)到更加良好的粉碎效果。

通過實(shí)際使用可以觀察到這種粉碎裝置確實(shí)比單純的鏈條式粉碎機(jī)的效果提高很多，主要是因?yàn)殒湕l式粉碎機(jī)的鏈條雖然高速旋轉(zhuǎn)，但是還是有很多的空余區(qū)域，鏈條只能將其接觸的堿球擊碎，沒有接觸的堿球很容易逃逸。另外，如果存在堿塊時，鏈條的粉碎效果也不行。這種齒輪+鏈條的粉碎裝置，大大增加了機(jī)械對堿球及堿塊的擠壓粉碎作用，基本都能將輸送過來的堿球和堿塊進(jìn)行擠壓，再通過鏈條的二次粉碎，效果還是非常明顯的。

這種設(shè)備在使用過程中遇到過一個無法避免的問題，就是對無法碾壓的雜物，特別是遇到螺栓、煅燒爐加熱管的翅片等鐵器時，很容易導(dǎo)致齒輪卡停，嚴(yán)重時會導(dǎo)致軸承座崩裂等后果；這種現(xiàn)象在重灰爐運(yùn)行時間較為長遠(yuǎn)的企業(yè)中會經(jīng)常發(fā)生的，主要是爐內(nèi)加熱管翅片腐蝕脫落或者刮板等設(shè)備的連接螺栓脫落，進(jìn)入粉碎機(jī)的齒輪處，就容易出現(xiàn)上述問題。另外還有一個方面，齒輪的縫隙中還是能夠有一部分堿球，沒有經(jīng)過碾壓而逃逸的。

2.1.3 擠壓輥輪+鏈條式粉碎機(jī)

針對齒輪+鏈條式粉碎機(jī)在工作中存在的問題，研制出擠壓輥輪+鏈條式粉碎機(jī)，如圖3所示。

圖3 擠壓輥輪+鏈條式粉碎機(jī)

這種粉碎機(jī)的粉碎原理和上面齒輪+鏈條式粉碎機(jī)的原理基本相同，改進(jìn)的部位是將齒輪更換成相對轉(zhuǎn)動的輥輪，輥輪的表面用硬橡膠覆蓋；這種結(jié)構(gòu)的粉碎機(jī)最大特點(diǎn)就是有一個輥輪可以自由左右移動，安裝初期，將兩個輥輪之間的間隙調(diào)整2 mm處(或者根據(jù)生產(chǎn)需要的間隙)，其中可移動的輥輪的軸承座是裝在一個滑板上的，兩側(cè)用高強(qiáng)度彈簧頂住。當(dāng)物料進(jìn)入輥輪后，堿球或者堿塊在輥輪的擠壓下進(jìn)行粉碎，然后再經(jīng)過下方的鏈條進(jìn)行二次粉碎。當(dāng)物料中有雜物螺栓或者加熱管翅片等金屬物質(zhì)時，輥輪碾壓困難，輥輪受力后，可移動的輥輪會后移，輥輪之間的間隙變大，鐵器會落入下方，在粉碎機(jī)的下方通道，一般會安裝除鐵器，將鐵器吸住?？梢苿拥妮佪喸诒荛_鐵器后，在彈簧的作用下，恢復(fù)到原來的位置，這樣可以有效的避免粉碎設(shè)備的損壞。

通過多年實(shí)際應(yīng)用，這種結(jié)構(gòu)非常適合在重灰粉碎系統(tǒng)中運(yùn)用，粉碎效果非常明顯，且對設(shè)備自身的保護(hù)性大大提高。

2.2 堿篩

輕重灰的篩分目前國內(nèi)基本都是使用的圓筒轉(zhuǎn)篩和振動篩，八角形的轉(zhuǎn)篩也是圓筒轉(zhuǎn)篩的一種，堿篩的結(jié)構(gòu)比較簡單，可以滿足輕重灰和低鹽重灰的篩分要求。振動篩除了能夠篩分雜物和堿球，還可以滿足不同粒度重灰成品的篩分功能，在多品種堿的生產(chǎn)普遍運(yùn)用，堿篩的技術(shù)非常成熟。

2.2.1 圓筒轉(zhuǎn)篩

圓筒轉(zhuǎn)篩主要由篩網(wǎng)、轉(zhuǎn)筒、外殼及傳動裝置組成，一般尺寸為φ2400/2000×4000×6，篩網(wǎng)通過螺栓和壓板固定在轉(zhuǎn)筒的骨架上。轉(zhuǎn)筒的設(shè)計和煅燒爐類似，與水平線有一定的傾斜度，方便物料的流淌。轉(zhuǎn)筒的中心軸與減速機(jī)和電機(jī)相連，正常情況下的轉(zhuǎn)速n=16.55 r/min。圓筒轉(zhuǎn)篩有上下殼體，上殼體的側(cè)邊有長條狀的人孔，方便日常維護(hù)和更換篩網(wǎng)使用；同時還有進(jìn)出料口，堿球出口和排氣口等。堿篩的篩網(wǎng)采用的是不銹鋼鋼絲網(wǎng)，兩層，網(wǎng)眼大的放外側(cè)，網(wǎng)眼小的放內(nèi)側(cè)，能夠承受160 ℃的溫度的物料，總體特點(diǎn)是效率高，耐高溫。在上面可知重灰的粒度一般在0.180～1.18 mm，所以對于篩網(wǎng)網(wǎng)眼的網(wǎng)距有著直接的要求，網(wǎng)眼大的篩網(wǎng)主要是起到支撐細(xì)篩網(wǎng)的，細(xì)篩網(wǎng)網(wǎng)眼的網(wǎng)距決定了篩分效果，具體的尺寸各純堿生產(chǎn)企業(yè)不太一樣，主要是根據(jù)銷售成品的要求而定。

細(xì)篩網(wǎng)的完好率非常重要，如果篩網(wǎng)的網(wǎng)線太細(xì)，堿塊或者物料中的金屬器物很容易將其打碎，形成孔洞，這樣就會直接造成成品堿中堿球的增加，對成品銷售的產(chǎn)品質(zhì)量有著嚴(yán)重的影響，所以細(xì)篩網(wǎng)的完好性必須高度關(guān)注。

2.2.2 八角轉(zhuǎn)篩

在對圓筒轉(zhuǎn)篩描述中，最為重要的就是細(xì)篩網(wǎng)的完好性，一旦出現(xiàn)孔洞，影響是非常大的。一張轉(zhuǎn)篩的篩網(wǎng)尺寸為2400/2000 mm×4000 mm×6 mm，兩層，不銹鋼材質(zhì)，小的孔洞可以臨時修補(bǔ)，如果修補(bǔ)孔洞過多或者孔洞太大，需要將整張篩網(wǎng)更換掉，篩網(wǎng)用螺栓固定在轉(zhuǎn)筒的骨架上。

篩網(wǎng)的更換工作量非常大，一般要8～12 h，輕重灰生產(chǎn)會受到嚴(yán)重的影響。為了方便快速更換破損的篩網(wǎng)，八角轉(zhuǎn)篩就孕育而生。

通過圖4可以看出，圓筒轉(zhuǎn)篩是一張整網(wǎng)，八角轉(zhuǎn)篩是根據(jù)八個面，然后再分成一排的8格(也可根據(jù)實(shí)際使用要求調(diào)整網(wǎng)格數(shù)量)，全部轉(zhuǎn)篩的篩網(wǎng)分成64個單元格，每個單元格為一個獨(dú)立篩網(wǎng)，也是用螺栓和壓板固定在轉(zhuǎn)筒的骨架上，一旦有一個獨(dú)立篩網(wǎng)出現(xiàn)孔洞，可以直接將該獨(dú)立篩網(wǎng)更換掉，正常情況下，半個小時即可完成更換工作，比起整張篩網(wǎng)更換，不僅節(jié)約時間，而且也減低了檢維修成本。

圖4 圓筒轉(zhuǎn)篩與八角轉(zhuǎn)篩對比示意圖

八角轉(zhuǎn)篩在生產(chǎn)運(yùn)行中，相對于圓筒轉(zhuǎn)篩還有一個好處就是增加了物料運(yùn)動落差，提高物料的活性。圓筒轉(zhuǎn)篩整體為圓形，當(dāng)堿篩轉(zhuǎn)動時，物料在內(nèi)部移動比較平緩。改成八角轉(zhuǎn)篩后，物料從一個面隨著堿篩的轉(zhuǎn)動，移動到另一個面，面與面之間有夾角，形成了一定的落差，物料在落差的作用下，向下自由落體時的速度加大，非常有利于物料的篩分，這個在重灰篩分的過程中特別明顯。

2.2.3 振動篩

振動篩在各企業(yè)均大量的使用，對于堿球的篩分效果明顯，設(shè)備非常成熟，穩(wěn)定性好，基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。同時它還能根據(jù)銷售成品堿的要求，進(jìn)行多層品種堿的篩分，得到不同粒度的成品堿。這種篩分裝置在以往的論述總結(jié)較多，本文不再累述。

3 結(jié) 語

隨著國內(nèi)新一輪的純堿項(xiàng)目的建設(shè)，未來國內(nèi)純堿市場競爭將會更加激烈，隨著下游客戶對輕重灰產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，今后的輕重灰篩分和粉碎設(shè)備必然有更高層次的的發(fā)展趨勢，篩分粉碎一體化、智能化、粉碎效果的提高有可能是下一階段的發(fā)展方向。