小蘇打裝置生產改造總結

肖燕軍

(江西晶昊鹽化有限公司，江西 樟樹 331200)

江西晶昊鹽化有限公司純堿裝置于2018年7月一次性投料試生產成功，到2021年8月經過純堿二期填平補齊建設達到了日產2 100 t，年產超65萬 t產能。由于在純堿生產過程中產生濃度較高的熱堿液，處理困難，若將其中的Na2CO3回收，用于生產小蘇打，并將回收Na2CO3后的小蘇打母液用于純堿生產中的煅燒尾氣噴淋熱堿液的補充水，可實現變廢為寶，同時能增加自身產品種類，提高企業競爭力?；谝陨弦蛩?，江西晶昊鹽化有限公司2019年啟動小蘇打項目建設，2020年初開始進行現場施工建設，2020年10月實現一次性開車成功，2020年11月通過72 h達產達標考核，產品達到設計標準和產能。

1 小蘇打生產工藝流程簡介

來自煅燒工序成品刮板輸送機的純堿與來自煅燒工序的熱堿液進入1#化堿桶內進行溶解(來自倉庫的純堿與小蘇打濾液進入2#化堿桶內進行溶解)形成小蘇打生產所需的堿液，堿液進入澄清桶進行初步澄清以去除大顆粒和雜質，澄清后的堿液通過溢流進入清液桶，清液桶內的清堿液經過PE過濾器進一步過濾后送入碳化塔內。

進入碳化塔內的堿液與壓縮送來的CO2反應生成含碳酸氫鈉(NaHCO3)結晶的堿液，制堿塔尾氣經澄清桶后高空排放。碳化塔底部取出的NaHCO3堿液靠自身壓力進入稠厚器。

碳化塔內反應的化學方程式如下：

Na2CO3(aq)+CO2(g)+H2O(l)=2NaHCO3(s)↓

進入稠厚器的NaHCO3堿液，在稠厚器內上層清液通過溢流管流入濾液桶，底部稠厚的晶漿進入離心機經過離心脫水后得到濕小蘇打物料，經濕料螺旋輸送機送到干燥管內。離心后的濾液進入濾液桶。鼓風機來的空氣經空氣加熱器(通入蒸汽)加熱后進入干燥管，把濕料螺旋輸送機送來的濕物料充分加熱干燥，干燥后的物料進入旋風分離器，分離出的成品經篩分后進入粉體流冷卻器冷卻降溫，然后送往包裝工序進行成品小蘇打的包裝。旋風分離器分離出的含堿塵尾氣經布袋除塵器后，堿粉送往成品料倉進行包裝，剩余尾氣高空排放。

2 生產裝置主要工藝特點

小蘇打裝置采用純堿合成法生產工藝，即利用純堿經過化堿、澄清、過濾、碳化、分離、干燥、冷卻等工藝生產小蘇打產品，為進一步提高產品質量、改進裝備技術、降低運行能耗，在傳統小蘇打生產工藝技術的基礎上，借鑒國內外小蘇打生產企業先進的生產經驗，一些關鍵崗位采用了較為先進的工藝技術和生產設備。具體的工藝特點如下。

2.1 熱堿液蒸氨工藝

新建小蘇打生產裝置，其原料主要是利用洗滌煅燒爐尾氣的熱堿液化堿得到的飽和堿液，熱堿液洗滌主要是將煅燒尾氣中旋風分離器不能分離的純堿細粉用液體洗滌溶解， 循環的熱堿液中的Na2CO3含量能夠達到70 tt，并含有少量的氨。本裝置在熱堿液去化堿桶前設置熱堿液蒸氨塔，不僅可以降低熱堿液中的含氨量，回收熱堿液中的CO2，還可以將熱堿液濃縮提高Na2CO3的濃度，進一步提高小蘇打產品的質量。蒸氨塔蒸出的氣體主要成分為CO2，可以并入爐氣冷凝系統用于制取純堿用的原料氣，經冷凝后放空。

圖1 小蘇打工藝流程圖

2.2 不冷卻碳化工藝

早期的小蘇打碳化塔與重堿碳化塔類似，在塔的下部有冷卻水箱或夾套冷卻，采用菌帽串流無溢流塔板形式，這種碳化塔傳質效率低、結晶質量差、作業周期短等缺點。本裝置采用的是全不銹鋼不冷卻內溢流篩板塔，其特點是傳質效率高、能力大、結晶質量高、作業周期長。裝置采用低溫的進堿液、不冷碳化的生產工藝，可以保證碳化反應過程溫度不發生突變，使得結晶速度控制更利于結晶生長，保證了小蘇打的結晶質量。

2.3 三級推料分離

由于小蘇打結晶比較細，離心分離后濾餅比較密實，國內大部分小蘇打生產企業已經使用兩級推料式離心機。本裝置采用國內目前最為先進的三級活塞推料式離心機，相較于二級推料式離心機，三級推料式離心機具有自動操作、連續運轉、脈動卸料、濾餅含濕率低等特點，離心機的單臺能力即可達到8 t/h，考慮本裝置生產規模規劃達到5萬t/a，故選用2臺HS650的三級推料離心機，與物料接觸部分材質全部采用2205雙相不銹鋼材質。

離心機分離指標：

生產能力：8 t/h(干基)

產品含水量：≤4 wt%

2.4 粉體流冷卻工藝

粉體流冷卻器是近年來在國外研發并成功應用的一種固體冷卻器，固態物料靠自身重力以均勻的速度通過該設備的整個斷面，靠循環冷卻水與物料間接換熱的板式換熱器。本裝置的涼堿工藝設備采用了粉體流冷卻器，其運行過程中只有卸料器耗電，且不會破壞小蘇打的結晶顆粒。

粉體流主要工藝指標：

生產能力：8～10 t/h

出料溫度：≤40 ℃

含濕量：<0.2%

顆粒度：0.05～0.2 mm

2.5 先進的包裝工藝

小蘇打裝置包裝設備設計有1套噸袋包裝線和2套先進的全自動定量小包裝生產線，小包裝生產線實現全過程自動上袋、套袋、自動縫包、機械手自動碼垛，做到了無人操作，減少了人工成本，其包裝速度塊，單臺可達到8～10包/分鐘，可包裝25 kg/50 kg規格產品，滿足不同用戶需求。

3 生產中存在的主要問題原因分析及解決辦法

小蘇打裝置在試生產中由于設計缺陷和設備本身存在的問題，滿足不了實際生產需要，為此進行一些設備改造和工藝改進，保證了生產穩定運行。

3.1 化堿螺旋輸送機負荷大，常自停，嚴重影響原料堿液的制備

原因分析：成品純堿作為原料制備堿液，取自煅燒車間成品刮板機內，從刮板機的下部開孔并加裝插板閥控制下堿量，因插板閥開度不能太小(流動緩慢易受凝結水影響形成結疤堵塞)，所以下料溜管內物料充滿，造成螺旋輸送機一直是滿負荷作業，特別是當堿液濃度大時通過變頻減慢螺旋輸送機轉速時電機極易跳停，主要原因是螺旋輸送機內物料太多，而設備輸送功率不足。

解決辦法：在原有的螺旋輸送機下料溜管前約200 mm處增加一個斜溜管并與原有溜管連接，起到了縮短螺旋輸送距離的作用，減輕螺旋輸送機的負荷量，另外將原來配備的電機減速機功率適當改大，保證輸送動力的充足。經過改造后運行平穩，效果顯著。

3.2 濕料螺旋輸送機自停頻繁，堵料嚴重，清理工作量大，影響生產的正常進行

原因分析：濕料螺旋輸送機內的物料含有約5%左右的水分，易粘連螺旋輸送機的殼體及螺旋翅片，而濕料螺旋螺旋輸送機考慮到封堵空氣加熱器內熱風的原因，在頭部出料端采用的是緊縮式不等徑翅片形式，在起到密封作用的同時也因濕料的粘堵造成了螺旋輸送機負荷增大，導致跳?，F象的產生。此外，設備的輸送電機功率偏小也是經常憋停設備的原因之一。

解決辦法：將螺旋輸送機頭部的不等徑密封段翅片間距由原來的1∶3加大至1∶1.5，既保證了螺旋葉片的密封作用又避免了因物料粘連堵塞造成設備超負荷運行的作用，另外將原設備傳動電機功率適當增大，提高設備輸送能力，穩定了設備運行，為進一步增加產量提供了保證。

3.3 稠厚器攪拌框變形，影響物料沉降及下料運行

原因分析：稠厚器攪拌原設計采用的是主受力攪拌框為80×80 mm的不銹鋼角鋼，連接拉力攪拌框為60×60 mm的不銹鋼角鋼，攪拌框上下各有兩段60×60 mm的角鋼突出攪拌翅片，起到充分攪動的作用。使用中因受力較大時突出攪拌翅片與主框無固定拉筋連接，且不銹鋼材質受熱時變軟等因素首先變形彎曲，同時下段攪拌框因板材單薄，角鋼正向承受阻力較大時產生變形，最終導致整個攪拌框變形損壞。

解決辦法：根據現場攪拌框損壞情況分析，我們重新設計制作了新的攪拌框，將主受力攪拌框采用了100×63 mm的不銹鋼角鋼，連接拉力攪拌框采用了80×80 mm的不銹鋼角鋼，攪拌框兩側突出的攪拌翅片改為100×63 mm的不銹鋼角鋼，并與主受力框用角鋼連接固定，另外在上下攪拌框間增加了部分加強筋板，使攪拌框各部分連接為一個固定整體，增強了攪拌框的受力強度和抗彎鋼度，經改造后攪拌框運行正常。

3.4 稠厚器出料不暢，器內物料積聚影響生產的連續進行

原因分析：稠厚器下部出料管口開孔位置偏低，距離攪拌翅片存在一定的高度，特別是當物料量較大時，下部沉積料流動性差(攪拌無法攪動物料)，導致下料時因物料沉積粘稠流動不暢，稠厚器內物料積聚攪拌負荷大，影響攪拌器的正常運行。

解決辦法：將原有的下料口提高約200 mm至與攪拌器下部翅片水平線略低處，既達到攪拌翅片攪動時能使下料口周圍物料有流動的效果，同時又使下料口處物料因低于翅片而有沉降空間，避免物料出現時有時無現象，保證了稠厚器內物料的正常下料。

3.5 直排篩篩網破損頻繁，不能有效去除物料中的大顆粒，影響產品質量

原因分析：直排篩振動頻率太大，物料在直排篩內篩網上跳動量過大，特別是物料量多且其中含有大顆?；蚪Y塊小蘇打時，對篩網的沖擊力較大導致直排篩篩網破損嚴重，影響正常使用。另外直排篩篩網采用“十”字形支架上用樹脂膠粘接張緊的形式，物料從上部落入篩網時先集中在篩網的中部，然后再向四周分散篩分，篩網中間位置承力最大，支撐篩網的支架間隔較大，易在此處造成篩網破損。

解決辦法：經過反復調試，將直排篩的振動頻率調整至在保證正常物料篩分的情況下最小頻率，減少直排篩內物料的跳動量，同時與設備廠家溝通探討后，將篩網的支架形式由“十”字形改為“米”字形，增加了支架的支撐面積和篩網的粘連強度，有效地保證了直排篩的正常運行和篩網的長周期使用。

3.6 布袋除塵器電磁閥損壞頻繁，布袋破損嚴重，尾氣含塵量超標，污染環境

原因分析：壓縮空氣作為布袋除塵器脈沖反吹和氣室提升閥的動力來源，初始設計安裝時設定的進氣壓力為0.55 MPa，使用過程中較大壓力的壓縮空氣在脈沖反吹時對布袋的沖擊力很大，造成布袋出現破損。同時較大壓力的壓縮空氣致使氣室提升閥氣缸承壓較大，損壞率也較高。另外由于壓縮空氣中經常含有部分水分，導致反吹電磁閥線圈經常短路損壞。

解決辦法：根據現場具體情況，現場加裝了減壓閥將壓縮空氣的進氣壓力調整至0.35 MPa，減小了壓縮空氣的沖擊力，同時將脈沖反吹和氣室提升的運行周期及間隔時間都作了進一步的調整，在壓縮空氣總管上增加汽水分離器，并在布袋除塵器壓縮空氣管線上又加裝了三聯件過濾器，進一步消除壓縮空氣中的水分，保證了布袋除塵器的正常使用。

3.7 除塵系統細粉下料改造

存在問題：除塵料通過布袋除塵器下部翻板閥控制，當除塵料積聚到一定量時，翻板閥打開，大量除塵器瞬間進入到噸袋料倉內。由于除塵料為細粉狀，堆積密度比小蘇打成品小，正常包裝1 000 kg小蘇打時，溢袋現象時有發生。原設計除塵料只能進入噸袋倉，只生產小袋時，除塵料無法進行正常包裝，只能當作廢料處理，造成極大的浪費。

解決方法：

1)在布袋除塵器下料管加裝一臺星形卸料器，既可以保證布袋除塵器產生的粉塵料能均勻的進入料倉，還可以隔斷布袋除塵器與料倉之間的負壓連接，阻止布袋除塵對料倉的影響。

2)在下料管處增加一旁路管，加裝一臺除塵細粉螺旋輸送機，螺旋輸送機出口通過三通分料管進入到兩個小袋料倉。當生產噸袋時，布袋除塵器物料可以通過星形卸料器直接進入噸袋料倉。只生產小袋包裝時，則可將粉塵料通過旁路管經細粉除塵螺旋輸送機進入到對應的小袋料倉，避免了物料的浪費。

4 結 語

目前通過不斷的工藝操作摸索和設備改進及改造，小蘇打日產已超200 t/d，超過了年設計5萬t的產能。隨著小蘇打產能的不斷提升，新的工藝操作和設備問題將不斷出現，下一步還需重點針對穩定設備運行和提高工藝指標進行改造和優化調整。