碱炉改造优化方案
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碱回收厂碱炉改造优化方案
一、碱回收厂碱炉简介
1、设计情况
宜宾纸业碱回收厂碱炉系武汉特种锅炉有限责任公司1987年设计制造,WGZ-28/39-1型,配150T/D竹、木浆碱炉,入炉黑液固形物浓度65%,日处理黑液固形物量为220吨,双汽包,两级省煤器、两级过热器、配套园盘蒸发器悬浮干燥燃烧炉,自90年投产后因化浆产量不足一直处于低负荷状况运行。
2、前期技改情况
从03年起化浆实施扩能改造,碱回收系统配套进行扩能技改,碱炉部分本着不进行大改造,按原设计处理150吨浆/日,即每日消化黑液固形物220吨为前提进行优化完善,在03—04年对喷液系统进行了改造,增加了一支喷枪,由原来的两面喷液改为三面喷液,增加了静电除尘器,更换了引风机,增加了给水泵,由于烟道腐蚀严重,对其进行了大部分更换,对吹灰器进行了补充完善,由于锅炉管束腐蚀严重,在05—06年先后对一级省煤器、部分二级省煤器、对流管、部分一级过热器、二级过热器进行了更换,06年园盘转鼓坏,对园盘进行了修复,同时抽掉了部分管束。
二、碱炉运行情况
1、工艺流程
(1)、黑液流程
烟气
芒硝
碱灰
蒸发浓黑液槽 园盘蒸发器 芒硝黑液混合槽 碱灰槽 碱炉
(2)、烟气流程
水冷屏 二级过热器 一级过热器 对流管 二级省煤器 一级省煤器 园盘蒸发器 静电除尘器 引风机 烟囱
(3)、给水流程
软化水 凝结水箱 除氧器 一级省煤器下联箱 一级省煤器上联箱
二级省煤器下联箱 二级省煤器上联箱 上汽包(与下汽包、水冷壁循环) 一级过热器 二级过热器 蒸汽外送
2、主体设备特征
(1)、碱回收炉:
蒸汽压力:3.82MPa,温度450℃+10℃(-15℃)(过热)
燃烧方式:悬浮干燥层燃
燃烧断面:4480×3760=16.84m2
炉底倾斜度:5° 锅炉为悬吊膜式轻型炉墙
(2)、各部位高度:单位(米)
名 称 距基础高度 距炉底高度 数量与位置
炉顶 36.4 30.1
上汽包中心线 29.6 25.1 1个
下汽包中心线 23.1 18.6 1个
黑液喷枪 10.5 6 左、右、前各1
一次风口 5.45 0.95 7个×4面墙
二次风口 7.5 3 5个×4面墙
三次风口 12.5 8 1个×4面墙 炉膛人孔 9.6 5.1 1个后墙
溜子槽 4 0 2个前墙
过热器联箱中心线 31 26.5 2个炉顶
左右水冷壁上联箱中心线 29.9 25.4 4个左右各2个
炉底 4.5 0
(3)、锅炉各受热面积和炉管规格:
项目名称 水冷壁管 水冷屏管 过热器管 对流管束 省煤器
面 积 242m2 73m2 674m2 331m2 1385m2
炉
管 直径×厚度mm φ60×5 φ60×5 φ38×3.5
φ42×3.5 φ60×3
φ60×5 φ42×5
根数×排数 3×13 3×13
3×13 16×19 15×21
15×21
(4)、汽包规格(直径×厚×长)
上汽包:φ1600×46×7982mm
下汽包:φ1392×46×7200mm
(5)、除氧器
高压除氧器,φ800mm,生产能力35t/h
除氧水箱:φ2000 容积:15 m3
(6)、圆盘蒸发器(内部部分管束也拆除)
ZHZ33型
总面积:225 m2
φ3650×3270左手机
3、运行工艺参数
(1)、黑液浓度
蒸发出浓黑液:28—31Be以上,温度100—108℃以上。
经过园盘以后33Be以上,温度92—100℃
(2)绿液浓度
浓度(以Na2O计)100-120g/l
温度:大于85℃
硫化度:13-15%(根据碱液硫化度质量要求进行调整控制)
(3)、蒸汽控制
压力:2.6-2.9MPa
温度:380-420℃
(4)、过程重要参数工艺控制
入炉黑液温度100-110℃。
园盘蒸发器内黑液液位控制在中心线下约300mm。
一次风风温应控制在155-160℃,二次风风温应控制在145-150℃。
一次风风压原则上强调控制在500Pa以下,风量根据碱炉负荷调整。
4、碱炉能力分析
碱回收厂整个系统的能力随着技改与优化项目的实施及分厂的内部挖潜,(技改主要集中在蒸发工段与苛化工段,包括新上蒸发器,新增苛化系统提渣机、苛化器、绿液澄清槽、预挂洗渣机,碱炉主要是对原系统进行完善及检修),产能逐步提高,从03年400—600吨碱产量提高到现在1300—1500吨,(03年4月产碱532吨,烧碱428.78吨,每吨1253.82元,硫碱104.231吨,每吨1425.80元,5月产碱441吨,烧碱348.126吨,每吨1180.59元,硫碱92.855吨,每吨1418.29元,6月产碱600吨,烧碱每吨1101元,硫碱每吨1312元),03年底突破900吨,04年达到1000—1200吨,05年到达1300吨以上,屹今为止最高月产量为1526吨(07年5月份),最高日均产量为07年9月份,日均55吨(月产量为1501吨),每月的产量基本在1300—1500吨。
从5月份和9月份的运行情况看,碱炉全月平均每日能稳定燃烧浓黑液390
M3左右,对应化浆稀黑液为1500 M3,含黑液固形物量为210吨/日,为碱炉额定负荷的96%,最大运行负责能达到每日燃烧浓黑液435 M3左右,对应化浆稀黑液量为1650M3,含黑液固形物量为230吨/日,为碱炉额定负荷的110%左右。
根据以上情况,碱炉现处理能力为每日消耗化浆稀黑液量1500—1600 M3,运行负荷为额定负荷的96—105%,对应化浆140—150吨浆/日。
三、碱炉存在问题
1、碱炉达到满负荷运行即现阶段还存在的问题
(1)、园盘蒸发器结垢结块严重,清洗周期短,清洗时影响碱炉运行负荷。
由于黑液内泥沙杂质较重(现浓黑液槽基本为每班排渣排杂质一次,每月转运浓黑液渣20—30车),浓黑液在园盘内被管束带起与高温烟气接触,黑液渣很快在管束上结块结垢,现园盘蒸发器的清洗周期基本在6天左右,最长的清洗周期为10天。
(2)、一二级省煤器联箱桩头处常出现泄漏,影响碱炉稳定运行。
碱炉一级省煤器管排已换完,但上下联箱未更换,二级省煤器更换了部分管排,上下联箱也未更换,两级省煤器联箱桩头与管排焊接处常出现泄漏,影响碱炉稳定运行,特别是一级省煤器,如果出现较大泄漏,漏出的水较进入园盘到达黑液系统,必须立即停炉处理。
(3)、供风预热器加热主蒸汽压力不稳定,供风蒸汽温度偏低,预热器加热器常出现泄漏。
现一二次风预热器加热10公斤蒸汽压力不稳定,一次风原有6组加热片,后分厂进行优化处理增加了4组加热片,一次风风温由原来的140—145℃提到了155—160℃,但还是偏低(一次风风温要求最低都在150—170℃,其它单位的碱炉一次风一般都控制在170℃以上,有的甚至高达220—250℃),二次风现只有6组加热片,加热片少,供风温度在140—145℃,温度偏低。
预热器的加热器也常出现泄漏,泄漏的蒸汽和水带入碱炉,影响碱炉的运行。
(4)、辅助燃烧天然气供给压力不足。
碱炉在开停炉或清洗园盘及不正常时,需用天然气进行助燃,现分厂使用天然气统一划规相关单位管理且接在生活用气的管道上,当碱炉出现上述情况需用天然气时往往没有天然气(特别是在生活用气的高峰时短,到分厂天然气基本上没有压力),影响碱炉的正常运行。
(5)、烟道系统漏风严重,引风机负荷重,电流高。
现引风机进口处烟道漏风,风门锈蚀严重,一二级省煤器膨胀节下方锈蚀严重,漏风利害,碱炉炉门,风门、观火门等多处门变形及设备锈蚀,漏风严重,多台吹灰器导管开孔处锈蚀漏风。
2、碱炉要消化完化浆160吨/日以上的黑液还存的问题
(1)、碱炉炉膛面积偏小。 碱炉要消化完160吨以上的化浆稀黑液(以现在吨浆提取黑液量11 M3左右计,每天处理1750 M3稀黑液以上),即燃烧的固形物总量在250吨/日以上,现在碱炉4480×3760=16.84m2的炉膛面积小了,至少要改为4480×4480的方形炉,同时对过热器、省煤器、水冷壁、水冷屏、风道、风咀等进行改造。
(2)、喷枪高度偏低,燃烧容积及干燥空间不够。
碱炉要每日处理250吨以上的固形物,要求炉膛的燃烧容积增大,现碱炉喷枪高度(距炉底6米)低了,至少要改到距炉底7米,相关把三次风的位置增高,以增大炉子的干燥空间及燃烧容积。
四、碱炉改造优化方案
1、实现碱炉满负荷即平衡150吨化浆/日碱炉优化方案
(1)、园盘蒸发器的处理
园盘蒸发器的处理从设备硬件恢复延长结垢周期及从工艺优化缩短清洗时间两方面入手。
硬件恢复:
A、现园盘蒸发器电流波动大,园盘牙箱地脚周期性抖动,震动大,估计转鼓有变形或转鼓管束有松动,管束擦园盘的外壳,分厂已拟在停车时对其进行全面检查检修(在碱炉运行时无法对其打开作检查)。
B、对园盘的管束进行全面恢复,现园盘转鼓中心轴附近约100根左右管束被拆除,需对其进行全面恢复,购买管束约需5万元,设备的更换主要是时间较长,约5—7天时间。
工艺优化:
A、接通碱管到园盘蒸发器,用碱代替原来的稀白液或热水对园盘进行清洗,缩短园盘清洗周期。(分厂已于近期实施完成)
B、加强整个系统竹片及黑液的除杂质工作,由于外切片相对杂质杂物较多,减少外切片的用量(由化学浆完成),加强竹片的清洗管理、浆料的洗涤管理及纤维过滤机的运行管理,减少带入黑液的杂质(由化学浆完成),加强蒸发系统斜筛的管理,定期进行各黑液槽排渣除杂质,加强碱炉的吹灰管理,延长园盘的结块周期(由碱回收厂完成)。
(2)、一二级省煤器联箱的处理
由于省煤器联箱管排较多,焊口较多,管排间隙较小,同时省煤器联箱处的泄漏又与腐蚀及承压有关,常出现停车都不漏,一开车就漏或者第一次试水打压不漏,第二次试水打压又开始漏等不确定情况,对省煤器的处理需对联箱进行更换,购买设备约需10万元,更换的时间约需5—6天。
(3)、供风预热器的处理
A、用停车时间对现有预热器的加热管泄漏问题进行处理。
B、增加4组二次风加热片,提高二次风风温,增加设备约6000—8000元,改造时间约2天。
(4)、天然气问题的处理
由于现在燃油成本较高,现有天然气管路天然气时有时无,无法保证正常的生产所需,须对天然气进行重新安装管道。总的投资约5—8万元。
(5)、烟道漏风问题的处理
烟道漏风问题分厂已对问题进行了梳理,拟定停车机会对其进行处理。
2、实现碱炉250吨/日固形物处理量以上碱炉还须进行的优化方案
(1)、增加碱炉炉膛面积及提高喷枪及三次风高度