淺析水合機結疤的原因及防結疤技術

付生鵬

（中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海 海西州德令哈 817099）

淺析水合機結疤的原因及防結疤技術

付生鵬

（中鹽青海昆侖堿業有限公司，青海 海西州德令哈 817099）

長期以來，中鹽青海昆侖堿業有限公司的氨堿系統固相水合法生產重質純堿裝置存在著水合機內部易結疤及結疤后清理困難的問題，嚴重影響了公司的生產效率。文章在分析了水合機在實際工況中結疤的原因基礎上，并提出相應的解決防結疤技術及建議，通過實踐總結出水合機自身防結疤的特點及生產過程中的防結疤技術。

結疤；水合機；重質純堿；固相水合法；水堿比

0 引言

中鹽青海昆侖堿業有限公司氨堿系統固相水合法生產重質純堿裝置，自2011年投產以來，其重灰工序的關鍵崗位——水和崗位，存在著水合機內部易結疤及結疤后清理困難的問題。這兩個問題一方面影響了重質純堿產品的產量與質量；另一方面在清理結疤過程中，大大增加了操作人員的勞動強度。本文從水合機的構造以及水合機工作原理分析入手，結合長期以來的實踐經驗，分析并總結了φ3144mm×5200mm型水合機在實際生產工況中結疤的原因以及相應的防結疤技術改造，實踐總結了一套清理結疤的方法。

1 水合機的結構簡介

水合機由成都天保重型裝備股份有限公司制造，主體是不銹鋼（304）材質制成的臥式回轉設備，由于外形像一個腰鼓，所以也叫腰鼓式水合機。外形尺寸為φ3144mm×5200mm，并以360°螺旋點陣分布安裝抄板，主要由進、出料裝置，托輪，滾圈，擋輪，大、小齒輪，進料絞刀，進水口，觀察口，傳動裝置等組成。水合機生產能力為600～760噸/天（以干重灰產品計）。

水合機三維成型模型，如圖1所示。

圖1 水合機三維成型模型

2 水合機工作原理

水合機是以輕質純堿為原料，在回轉式水合機內與一定比例的化合水進行水合反應。在一定溫度下生成一水碳酸鈉，即一水堿，反應時放出大量的熱，其化學反應方程式為：Na2CO3（s）+H2O（l）= Na2CO3·H2O（s）+14.1kJ/mol，水合反應在不同的溫度下生成不同的水合產物，因此水合反應的最佳溫度應控制在95～105℃之間，保證進水合機的輕質純堿溫度＞150℃，出料溫度控制在85～95℃范圍內。

3 水合機結疤的原因

通過以上簡介，結合實踐操作經驗，分析可以得出水合機結疤主要有以下4種原因。

3.1 水合反應溫度控制不當

通過實踐與理論分析得出，水合反應溫度過高或過低對水合反應都是不利的。通過實踐觀察，水合反應溫度過低，主要發生在剛開車或輕灰工序過來的輕質純堿，水合機出料結晶細、游離水含量高，易造成水合機結疤；而當水合反應溫度過高，水合機出料發白，高溫還促使水合反應逆反應生成碳酸鈉和過飽和堿液的混合物，造成水合機結疤。

3.2 水堿比控制不當

對于采用固相水合法生成重質純堿的工藝系統，水堿比的控制非常重要。若投入化合水過多，即水堿比過大，不僅增加了煅燒爐的蒸汽消耗，而且造成煅燒爐、水合機內刷漿，導致煅燒爐爐頭抄板、水合機抄板結疤。如果投入化合水過少，即水堿比過小，會造成水合反應率下降，負壓操作所帶走的堿塵增加，嚴重時造成產品質量事故，即重灰粒度低。

3.3 輕質純堿結晶不好

如果碳化工序重堿結晶不好，在輕灰工序通過煅燒爐煅燒，輸送到水合機，在水合機里反應的輕質純堿含有重堿成分，在這種情況下水合反應不完全，再加上反應溫度控制不當，水堿比控制不好，此時水合反應效果極差，水合機出料松散發白，容易結疤。

3.4 化合水管線腐蝕

在水合機進料端，有一根DN50管線（碳鋼材質）進入水合機，即水合反應所需的化合水管線，此管線由于使用期限較長，加上管線內介質化合水具有一定的腐蝕性，管線腐蝕嚴重，所加的化合水在水合機內無規則地流淌，造成水合機進料絞刀底部易結疤，致使在生產過程中絞刀結疤越嚴重造成絞刀負荷過大自停，嚴重影響生產。

4 防結疤的方法

4.1 控制好水合反應溫度

水合反應的操作，不僅要負壓操作，還需要將水合反應產生的熱量帶走，保證水合反應的溫度控制在95～105℃范圍內。

4.2 控制好水堿比

中鹽青海昆侖堿業有限公司固相水合法的水堿比控制是采用變頻調節進料絞刀的轉速，控制輕質純堿進入量，人工調節化合水配比量。這種方法不可避免受到人為調節滯后因素，導致水堿比控制不夠及時、準確。建議將進堿量與進水量通過自動化控制，設定堿量與水量的配比，能進多少堿就能進符合工藝要求的多少水，不進堿則不進水，實現即時、精確的水堿比。此法若能完成，將對重灰工序能耗及生產連續起到極大作用。

4.3 控制好輕質純堿的質量

對于輕質純堿的質量把控，牽扯到工序間的不同工藝問題，首先應加強各工序的工藝指標控制，保證輕質純堿質量合格。如果出現不合格的輕質純堿，應及時聯系生產調度及公司領導，將生產出的重質純堿隔離。

4.4 改造化合水管線

首先將碳鋼材質的管線更換為不銹鋼材質，耐腐蝕，以延長使用壽命；其次將化合水管線伸入水合機部分作加長處理，并安裝向下斜45°方向彎頭一個，使進的化合水向下噴，通過延長管線避過絞刀頭部，避免結疤。

5 水合機自身防結疤的優點

中鹽青海昆侖堿業有限公司采用的水合機，其腰鼓式的設計結構說明了水合機進料端與出料端均為60°角的錐體，化合水進入后能迅速地沿錐體斜邊往下流，分散到一水堿中。隨著水合機的旋轉，水合機內的抄板將一水堿和熱的輕質純堿迅速均勻混合。由于水合機尾部是變徑的錐體，在消除了出料死角的前提下，還大大縮短物料在水合機內的停留時間，使物料在溫度還未開始下降時就已導出，避免因溫度下降造成的結疤。

6 結語

腰鼓式水合機的采用，是固相水合法生產重質純堿的一次技術突破，在生產過程中不管是能耗還是產品質量方面都起到了關鍵性的作用。

[1]陳乃剛.轉筒式水合機與轉鼓式水合機運行情況比較[J].純堿工業，2007（1）：30-31.

[2]陸向龍，王勇，潘云武.對水合機停車串堿方法的探討[J].純堿工業，2002（1）：21.

[3]黃回亮，曾令宇，楊帆.寬板坯連鑄機粘結現象分析[J].柳鋼科技，2007（F09）：217-220.

Analysis of the causes of hydration and anti scaling technology of machine

Fu Shengpeng
(Salt in the Kunlun Mountains in Qinghai Jianye Co., Ltd.，Haixizhoudelingha 817099, China)

For a long time，solid water ammonia alkali production system legal heavy soda ash plant in our company are dif fi cult to clean and easy hydration machine internal scarring scarring after problems，serious impact on the company's production ef fi ciency. Based on the analysis of the causes of hydration machine in actual conditions on the scale，and put forward the corresponding solutions and suggestions of technology for preventing scarring， through the practice summed up the characteristics of hydration machine itself anti scarring，anti scarring technology and production process.

scarring; hydration; heavy soda; solid phase hydration; alkali ratio

付生鵬（1986— ），男，甘肅武威，工程師；研究方向：煅燒車間設備管理。