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Solex粉体流凉碱机与传统凉碱机的比较及应用 孟庆华 （引用自纯碱工业） 摘要：传统的纯碱企业重灰生产多采用立式沸腾凉碱炉对重灰炉生产的重灰进行冷却，我厂在重灰生产过程中，因凉碱炉存在不足导致冷却能力差，出碱温度高，严重影响包装工序生产，特别在夏季高温时问题尤为突出。通过技改，将加拿大进口的Solex粉体冷却装置运用到重灰冷却中，本文主要对于几种凉碱方式的对比以及改造后使用过程进行总结分析。 关键词：粉体流凉碱机；重灰；冷却；应用；比较；改造 连云港碱厂建厂初期有重灰煅烧炉两台，配套的重灰立式沸腾凉碱炉两台，在多年使用过程中，存在一些影响重灰冷却的问题，其中夏季尤为突出。2013年7月，我厂通过技改将该立式沸腾凉碱炉更换为加拿大粉体流冷却科学公司（Solex）生产的粉体流重灰凉碱机，这种粉体流凉碱机当时在国内特别是纯碱生产企业使用较少。本文通过纯碱生产中不同的冷却系统的原理和实际使用效果的对比，对其进行总结分析。 1 常用的凉碱设备 纯碱企业用于轻重灰冷却常用的凉碱设备有沸腾凉碱炉和桨叶式凉碱机。我厂在1986年建厂初期，轻灰使用的是立式沸腾凉碱炉，2004年通过改造新增桨叶式凉碱机，目前有三套桨叶式凉碱机和一套立式沸腾凉碱炉。重灰的冷却主要是两套沸腾凉碱炉。 1.1 沸腾凉碱炉 1）结构和工作原理 立式沸腾凉碱炉为钢制筒状结构，总高8.8 m，炉上段直径4.0 m，为气尘分离段；炉下段直径为3.2m，为冷却段，内设六组冷却排管，总换热面积为160.2 ㎡。炉体中部有进料口，用螺旋运输机进料，进料能力为28 t/h，下部有出料口，用星形卸料器出料，底部设有气体分布板，距炉底端1.5 m，分布板上面设“S”型搅耙，由炉底端电机以齿轮传动方式带动搅耙转动。分布板下为气室。炉体由二楼、三楼楼板支撑。 炉体上段为气尘分离段，下段为冷却段。底部是气体分布板，分布板下为气室。凉碱炉冷却是通过鼓风机将清洁的空气鼓进气室，通过分布板的小孔达到一定压力，使热碱均匀沸腾，与冷却排管充分接触冷却。冷却水经循环水泵打入冷却排管循环进行冷热交换。夹带碱尘的炉气，由引风机引出炉体进行分离、除尘、洗涤和排放。 2）存在的缺陷 因冷却原理和方式的原因，立式沸腾凉碱炉存在一些缺陷：①炉内气室分布板直接吸入冷空气，冷热交换时，易结疤,堵塞分布板上的小孔，使气量分布不均。②冷却排管由于长期工作已腐蚀严重，另外其间易结碱块，难以实现物料充分接触，热效果差。③沸腾凉碱炉搅耙故障率较高。④夏季的出碱温度达90～100 ℃，有时超过100 ℃，对输送皮带、包装袋、包装人员以及产品质量都有不同程度的影响。 1.2 桨叶式凉碱机 1）主要工作原理 该设备由壳体、双螺旋轴、叶片（内有循环水道）及传动装置等部件构成。生产能力为30 t/h，换热面积59.5 m2。双螺旋轴为空心轴，循环冷却水进入轴内与纯碱间接换热，纯碱被充分冷却。 2）存在的缺陷 桨叶式凉碱机主要有以下几个方面问题：①搅拌叶片由于长时间使用，很容易出现漏点，由于在凉碱机内部，日常巡检难以发现，当发现后，凉碱机内部物料和水混合堆积严重。②冷却水管的旋转接头密封容易损坏，一套旋转接头价格较贵。③物料波动时不容易控制。 2 Solex粉体流重灰凉碱机 2.1 Solex粉体流重灰凉碱机的原理及结构 加拿大Solex公司粉体换热技术有效地将固体颗粒密相输送原理与板式传热板技术创新的结合在一起，使粉体流换热器能有效的冷却物料，是低能耗，低成本，操作环境较好的一种工艺，在当今世界属于领先技术工艺。目前，该公司粉体换热技术进入纯碱行业主要应用于重灰冷却工艺。这种创新性的技术结合了密相输送原理及传统的板式换热器设计思想。固体流板式换热器凉碱技术将节约占地空间、降低粉尘排放、降低动力消耗，符合国家清洁生产和节能减排的要求。
图1、示意图 Solex粉体冷却装置采用固体颗粒密相输送原理、板式传热技术和专有的传热模拟软件创新的结合在一起。粉体流凉碱机可有效地冷却纯碱，是一种低成本、低能耗、无粉尘的纯碱冷却装置。粉体流凉碱机的传热板组由一组传热板片组成。当冷却水从传热板内通道流过时，通过间壁热传导方式对传热板间的物料进行冷却，纯碱粉体从传热板板片间均匀可控的自上而下依靠重力缓慢通过。 2.2 Solex粉体流凉碱机在生产中的效果 2.2.1 Solex粉体流凉碱机的优势 粉体流凉碱机间接换热的优势：①传热效率高，与传统空气冷却的工艺相比，能耗降低90%以上；②消除粉尘、异味和气体排放，绿色环保；③安装成本低，无需使用气体处理设备；④最佳产品质量，出料温度均匀可控，消除结疤、结块，避免产品品质变化；⑤设计简单，无运动部件，静设备运行；⑥安装结构便于检修和清理；⑦Solex专有的传热模拟软件计算热力性能，确保对纯碱粉体通过粉体流凉碱机整个过程温度的准确实现。 2.2.2 Solex粉体流凉碱机与其余凉碱设备的比较 Solex粉体流凉碱机与传统的立式沸腾凉碱炉和桨叶式凉碱机进行比较。 原理：粉体流冷却器是静设备，物料在重力作用下向下流动，小功率振动电机用于下料器下料，能耗极低。立式沸腾凉碱炉需要进出料、鼓风机、引风机和搅拌电机，运行功率每小时达100 kW，电耗较高。浆叶式凉碱机依靠浆叶转动与物料接触冷却，依靠浆叶推动下料，电机能耗高。 产能方面：粉体流冷却器最大可以做到150 t/h，而浆叶式凉碱机产能相对较小。 维修方面：粉体流是静设备，几乎没有维修。而浆叶式凉碱机在使用一段时间后（通常2年），就会出现泄漏、结疤等现象，检修任务重。立式沸腾凉碱炉的S型搅拌在物料堆积和碱疤过多的情况下，很容易折断，日常检修频繁。 占地面积：粉体流冷却器仅需要1.5×1.5 m左右的占地面积，而浆叶式凉碱机需要更大占地面积，占地最大是立式沸腾凉碱炉。 冷却效果：粉体流冷却器冷却效率>95%，循环水用量少，冷却无死角。浆叶式凉碱机冷却效率低，循环水用量大，浆叶与内壳体之间的空隙容易行程死角，冷却不均匀。 模块化设计：粉体流冷却器未模块化设计，将来工厂需要增加产能只需要通过叠加板组即可做到，而浆叶式凉碱机则不可以。 操作方面：粉体流冷却器为静设备，操作简单，几乎不需要人员维护。浆叶式凉碱机则相对复杂，物料的流速不易控制，同时需要大量的人员维护、检修等。 3 Solex粉体流凉碱机在我厂的应用 2013年根据生产需要，我厂实施了重灰粉体流凉碱机改造项目，用Solex粉体流凉碱机代替了原有的立式沸腾凉碱炉，7月初施工，8月初完工，并顺利开车。 指标参数 凉碱机及配套设备一览表 | 序号 | | | | | | | | | | 型号TDM315×10 减速机R87DRE132M4-21.51 电机功率5.5 KW 能力62.5T/h 提升高度10.35米 提升速度0.64m/s | | | | | | L5500mm×2500mm 螺旋直径500mm 减速机R87DRE132S4-27.84 电机功率4 KW 能力62.5T/h | |
工艺参数 注：1)、设备本身只需2个0.75KW震荡电机。 2)、现55吨/小时~60吨/小时是生产上只有这么多重灰，实际能力可以达到62.5吨/小时。 3)、循环水杂质多，造成水侧结疤、淤堵，换热效率下降，要及时清洗。 4)、确保排风通畅，量足够，确保进料仓微负压，会减少或避免物料侧结疤。 4节能降耗显著 节约电耗费用：改造后减少分配刮板两台11KW、重灰鼓风机两台75kw、重灰引风机两台45kw、重灰凉碱炉进料电机两台7.5kw、重灰凉碱炉出料电机两台7.5kw、重灰凉碱炉搅拌电机两台5.5KW、尾气除尘泵18.5kw，增加粉体流换热器下料器振动电机0.75KW两台，斗式提升机电机5KW，螺旋输送机电机4KW，电费按峰谷平三时段0.645元/计基本电费，则年节约电费用162.7万元 从2013年8月投产使用至今3年多的时间可以看到，粉体流凉碱机比传统的凉碱设备有着节能、维护简单、操作方便、冷却彻底等优点，我厂粉体流目前处理量可以达到55吨/小时～60吨/小时，冷却后的重灰温度可以达到70℃以下。重灰粉体流凉碱机是新式的凉碱装置，必将代替传统重灰冷却设备，随着工艺技术和操作水平的不断提高，一定能更好地在纯碱行业中推广和使用。
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