热回收塔改造,回收化灰余热

摘 要：在纯碱生产中，化灰工序产生大量蒸汽，由于原设计的热回收塔蒸汽回收装置不适合生产需要，大量蒸汽排空。通过对热回收塔的改造，用外排蒸汽加热电石渣浆回收蒸汽，降低消耗。

关键词：电石渣浆 灰乳 压滤来液 热回收塔

中图分类号：TQ325.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（a）-0076-01

在纯碱生产中，石灰车间化灰工序是将石灰石煅烧工序制得的生石灰与温水在化灰机内混合进行消化反应，制备合格的灰乳，供蒸馏回收氨及盐水除镁。发生反应如下：

CaO+H2OCa（OH）2+66.7 kJ/mol

以上可以看出，石灰消化时放出大量的热，但石灰消化产生的热量约有一半未被利用，以热量损失及排气的形式放出，排气温度在80℃～95 ℃，排气中含水蒸汽60%～80%，因此可利用这部分废汽加热化灰用水。构想将低温的杂水以及压滤来液打入热回收塔内与化灰机内石灰消化产生的蒸汽进行逆流热交换，充分利用化灰机本身的消化热来提高化灰水温，降低石灰石消耗，减少废气外排。因此对热回收塔进行改型，在原有的热回收塔内加装喷头、气液分离装置、集液槽等，通过预热化灰用水来达到热量回收的目的。热回收塔原设计有蒸汽回收装置，由于原来没有使用电石渣浆，加灰量较大，经常造成热回收塔内部构件结疤严重，同时造成化灰机内部憋压，影响正常化灰。我公司投产初期已将热回收塔内部构件全部拆除，这些热量全部排空。电石渣浆于2006年开始用于纯碱生产，电石渣浆是氯碱公司电石水解后的副产品，其主要成分是Ca（OH）2，另外含有少量的乙炔气体和Mg（OH）2及未反应完全的碳化钙等。我们使用电石渣浆中的Ca（OH）2补充到灰乳中，可一定程度上降低石灰窑负荷，保证石灰窑工艺状况稳定，同时降低了蒸氨工序蒸汽消耗。

1 项目背景

在化灰系统中化灰用水温度高，可使反应速度加快，石灰粒子爆发，分散程度大，使石灰消化完全。同时制得的灰乳粒子细腻、粘稠性好、分散均匀、不易沉淀，有利于蒸氨。因此化灰水温是化灰操作的重要控制要素，一般化灰用水的温度控制在50℃～60 ℃范围内。我车间的化灰用水主要来自三部分，压滤来液（氯碱电石渣浆经化渣后）、氧化塘回水（我公司回收的污水）及化灰做卫生收集的各种杂水。在5月到9月气温高时混合后的化灰水温能达到50 ℃以上，能够满足生产要求。但是进入10月到来年4月气温较低时或氯碱减量时化灰水温较低，一般在30 ℃～40 ℃之间，严重影响石灰的消化和化灰机的生产能力。所以提高化灰用水水温成为化灰操作的重要控制要素。

2 工艺流程设计

电石渣浆由氯碱公司送到减排车间化渣工序后，经化渣机消化电石灰后称为压滤来液送到石灰车间，进入化灰机作为化灰水，化灰工序在正常情况下全部使用压滤来液化灰（包括30～35 m3/h的杂水。不够用时使用部分氧化塘水）。化灰机产生的蒸汽经热回收塔排出，我们构想将压滤来液引入热回收塔，在热回收塔中进行压滤来液和化灰蒸汽的换热。

2.1 设计注意事项

（1）压滤来液和化灰蒸汽在热回收塔中换热，势必增加蒸汽排放的阻力，同时使化灰机内压力增高，影响化灰机的生产能力。

（2）化灰机内压力增高，还有可能造成化灰机机头冒灰粉，影响环境。

2.2 综合以上主要影响因素，我们将热回收塔进行了改造

（1）热回收塔进行适当改造：直径适当加大（约2800 mm），以增加收液槽流通面积（由现宽320 mm增加至470 mm）。下部略微降低（1000 mm），上部适当增加（2000 mm）。水槽深度适当增加450 mm。

（2）压滤来液每小时300～350 m3/h，管径为Dg250，我们设计从热回收塔上部进入，为了能使汽液比较充分接触，将热回收塔的进水分成三层，最上边进入杂水，中间和下部进压滤来液，这样用高温液体吸收高温气体，低温液体吸收低温气体以提高传热效率。每层设8个喷嘴，均布塔内，上层使用DN40管，中下层用DN80管，喷嘴采用电除尘塔喷水装置所用结构，以防堵塞喷嘴。在同一平面内喷嘴分布在直径不同的圆上。

（3）下部为集液区设计了三层菌帽，成伞型结构，三层进气帽边沿可做成锯齿状，以增加接触面积。整体高度增加1000 mm左右，保证蒸汽通道的畅通。下降的液体落到菌帽上后顺流流入与筒体连接的集液槽，少量液体与蒸汽换热后直接落入集液槽。集液槽处筒体外部设有两条Dg500的出液管线，换热后液体经集液槽、出液管线导出后与化灰机进水管（竖管）相接。进入化灰机作为化灰水用。

（4）为了防止化灰机憋压造成机头冒灰，在进液管线与出液管线之间设计了一条Dg200的回流装置，由气动调节阀控制，根据进液、出液温度、化灰机内部压力随时调节进塔流量。

（5）我们在压滤来液量较小的情况下，使用一部分氧化塘水（我公司回收的污水），温度较低，将这一部分水也引入脱硫塔换热。另外，根据清理检修的需要，现有平台加高两层。上部增加两个清理孔。

（6）为了保证化灰机头不冒灰，我们在化灰机头加灰机罩子处增加了排气囱，采用Dg300的管线接到斗提机顶部，约15 m，保证一定的真空度；管内增加喷淋装置，将排气中的灰粉洗涤回收。另外，在加灰机加灰口和化灰机内部增加了两层密封装置，保证无粉尘外溢，影响环境。

3 应用情况

我公司化灰机原设计为年产60万吨纯碱，到目前为止产能已经增加到原来的将近4倍，产能不断增加的过程中经过了几次改造，但化灰机已经达到极限生产能力。在夏季化灰水温高的情况下可以满足生产需要；在冬季，化灰水温低，化灰机生产能力不足的问题尤为明显，表现为消化不完全、机尾返石中带出灰乳。热回收塔使用后，出液温度比进液温度增加了14 ℃左右，热回收塔使用前后，在渣浆流量和灰乳流量、加灰机频率基本相同的情况下，灰乳温度至少升高了2 ℃，大大降低了蒸氨工序的蒸汽消耗。这种效果在冬季尤为明显，提高了化灰水温的同时杜绝了由于水温低造成的灰乳分离效果不好，返石夹带灰乳的现象，既保护了环境又杜绝了灰乳的浪费，更为重要的是灰乳浓度指标更加稳定，有利于降低消耗。