连云港碱厂φ3200×20000重灰煅烧炉的更新改造

孟庆华

（南化集团连云港碱厂，江苏 连云港 222042）

连云港碱厂两台φ3200×20000重灰蒸汽煅烧炉于1986年建厂安装投用，经过近30年的使用以及反复修理，存在以下问题：①炉体前段腐蚀严重，部分已经透穿，炉体强度降低，加上重载旋转，随时可能出现炉体断裂情况，炉内大量高温物料和蒸汽会对现场人员造成严重的伤害，存在非常大的安全隐患；②汽室和汽轴部分因频繁漏汽经过了多次修理后，该部位可焊接性能较差；③由于炉体腐蚀，导致了加热管管架脱落严重，加热管频繁折断、漏汽，对重灰生产造成了严重的影响；④重灰炉炉体腐蚀脱落的铁锈，造成了重灰产品中存在大量的异物，对产品质量造成了很大的影响。为彻底改变重灰生产状况，于2015年3月对两台重灰炉进行更新改造，此次施工是在施工条件受限、成本最低的情况下高质量高效率的完成了整体施工。本文主要对重灰炉的更新改造前后部分内容进行总结对比。

1 主要参数的对比

我厂重灰炉改造前后主要性能技术参数如表1。

表1 重灰炉改造前后的主要技术性能参数

（续表）

在重灰炉更新改造的过程中，结合原来生产中的不足和缺点进行了改造，换热面积加大，同时提高炉体的转速，从而提高产量。

2 主要部件的结构改造

此次重灰炉更新过程中，设备本体进行了大量的改造，主要是将近几年内国内煅烧炉制造中比较先进的技术运用到重灰装置中。同时为最大限度的节约成本，降低费用，原重灰炉的前后滚圈和大齿圈全部利旧，托轮和基础维持原状，主要进行炉体部分的更新。

2.1 重灰炉筒体结构的改变

重灰炉筒体原直径φ3200，但是换热面积仅为1 650m2，现在煅烧炉的制作技术已经大大提高，直径φ3000的煅烧炉换热面积即可达到2 000m2，直径变小后，可以减少炉体制作的费用，同时可以减少驱动负荷，有利于降低能耗。

因为利用原重灰炉的前后滚圈和大齿圈，直径变化后，滚圈底座和大齿圈的固定支座也相应发生了变化，以满足使用要求。

炉头返碱和密封部位结构也发生了变化，原来炉体前端有四个返碱口，此次制作将返碱口呈环状排布，无间歇的返碱，保证了返碱的均匀，有利于混合碱的充分混合。密封段采用了筒体外包式结构，将传统的炉嘴取消，直接制作为混合碱区域，内桶体外侧焊接螺旋道，用于密封，比传统的结构密封有所改进。

2.2 加热系统的改造

重灰炉的加热系统是它的核心，决定了重灰炉的产能，加热系统的改造是此次重灰炉改造的最重要的部分，主要集中在两个方面：一是进汽出水方式的改变；二是将传统箱式结构汽室改为环型汽室。

原有重灰炉采用传统箱式结构的汽室，一端与旋转接头中心筒相连，汽轴和中心筒采用套筒方式，使得进汽和出水隔离，进汽走汽轴中心内筒，通过汽室分配到各加热管，冷凝水靠重力和炉体自身的倾斜度作用回流到汽室，再由三根导水管经汽轴外套筒通过旋转接头出水波纹管至贮水槽。这个工序中汽室的制作非常复杂，加热管穿管安装时工作量也非常繁重，一旦加热管出现了泄漏，修理也很困难。另外，这种加热方式同时将蒸汽输送至三排加热管中，由于加热管头部为密封接头，蒸汽在其内部流通不畅，导致加热管头部的热量换热效果差。改造后，蒸汽直接由汽轴的中心筒进入第一排直径为φ76的加热管，到头部后，通过头部联接的弯头，蒸汽及冷凝水进入第二排φ89和第三排φ114的加热管内，然后回流至环形汽室的回水管，冷凝水通过冷凝水排出管排出炉体。这种结构改变了原来的蒸汽在加热管内的流向，提高了蒸汽和冷凝水的流动性，从而提高了换热效果。

在此次重灰炉改造中采用环型汽室，这种汽室结构比较简单，加工成本低，而且热能利用率高，所以，在国内近几年制造的煅烧炉中广泛应用。与传统的箱型汽室相比，环型汽室将整个加热系统形成了一个完整的汽水回路，有利于蒸汽和冷凝水的流动。

2.3 进料部分的改造

图1 改造后加热系统工作示意图

原重灰炉炉头进料方式采用抛料机将一水碱抛入炉内的混合段，在生产过程中，抛料机的抛程不够远，一水碱和返碱混合不均匀，另外抛料机叶片处很容易产生一水碱的碱疤，清理频繁，严重影响了重灰的连续生产。

目前国内的重灰炉基本使用绞龙用于一水碱的输送，结构简单，密封性好，不结疤，而且能够将一水碱输送至合适的位置。我厂此次改造也是采用了绞龙输送方式。

2.4 出气箱部分的改造

重灰炉炉气的出气箱是日常清理工作中最为繁重的部分，结疤异常严重。我厂原有的出气箱是通过方管连接在分离器的进口处，弯头处增加了喷淋，虽然采取了一些措施，依然不能解决出气箱结疤的问题，最严重时，出气箱内部几乎被完全结死，破坏了重灰炉操作系统的整体平衡。这次改造中，对出气箱进行了以下改造：①将出气箱的方管改为圆管，减少死角的存在；②缩短出气箱的距离，减少结疤可能存在的因素；③将出气箱原接头从旋风分离器的入口下降至分离器底部的集水槽，在集水槽内采用水淋的方式来吸收炉气中的碱尘；④在集水槽上安装溢流管，防止集水槽内的液体通过炉气管线进入重灰炉；⑤降低集水槽的高度，将其安装在二楼地面上，尽可能缩短出气管线的长度。见图2。

2.5 出料方式的改造

原重灰炉炉尾有四个返碱管口，其中一根在炉尾有人字形通道，人字形通道交叉处安装一个翻板阀，重灰生产中，通过翻板阀的调节来调控重灰的分流，翻板阀的一侧是通过返碱道输送至炉头作为返碱使用，另一侧的重灰就是成品碱，然后经过炉尾的提灰斗输送至炉尾的出料螺旋，最后通过出料箱落入出料绞龙，送下一道工序进行凉碱。提灰斗之间设有挡灰圈，利用挡灰圈来控制炉内的存灰量。

图2 炉气出气管的改造

改造后的重灰炉炉尾设有提灰斗，仍有四个返碱口，但不同的是每个返碱口处均有一个调节阀，通过它的调节可以控制重灰的返碱和成品碱的比例。由于四个返碱口都能进行返碱，在开车初期，对于调节阀的控制需要不断的摸索，确定适合的返碱量，返碱量过大只会造成炉头混合碱量的增大，主机电流升高，不利于生产的经济性。改造后的重灰炉挡灰圈位于重灰炉桶体的最后端，而且位于调节阀的后侧，它的作用同样也是控制炉内的存灰量。开车初期进行了挡灰圈高度的调整。

3 重灰炉整套设备的安装

3.1 安装的难点和重点

由于此次重灰炉更新改造是在原有炉体的基础上，利用旧的滚圈和齿圈，同时在不破坏厂房主体结构以及另一台重灰炉正常生产的条件下进行的；另外，厂房内仅有一台10T的行车，单个滚圈重量在15t，所以在设备安装中最大难点就是如何利用现有的条件来完成旧炉体的拆除以及新炉体安装的安全吊装。由于部分备件利旧，如何保证安装后的设备能够在规定的指标内运行，特别是旋转接头中心筒、汽室、炉体等找正工作是重点内容。

3.2 安装过程中安全及质量控制

对于安装中的难点问题就是如何完成所有部件的吊装，为了解决这个问题，经过多次的验算和论证，结合实地考察，最后决定采用在炉头二楼西墙开洞，所有的部件从二楼水平运入，避免拆除厂房楼顶。厂房外部可以利用吊车完成施工。为解决厂房内部仅有一台10T行车来吊装的难题，在炉体的设计上进行了改动，将20m的炉体主体部分共分成三段，加上环型汽室外罩以及头部密封段的外罩，一共分成了五段，每段的重量控制在行车允许的吊装范围内；炉体部分采用内法兰联接、止口定位，后找正焊接。单个滚圈重量远远超出了行车吊装的允许重量，为了解决这个问题，采用现场制作支架，将滚圈支撑托起，行车仅仅起到辅助吊装的作用，炉头设置两个10T手拉葫芦和一个5T手拉葫芦作为吊装和牵引，将滚圈在支架上滑动，不存在吊起的过程，脱离炉体后即使用手拉葫芦进行放平，通过地面滑动托运至厂房外部，整个工作虽然耗费人力较多，但是比较安全。滚圈的安装同样采用类似的方法完成。

对于质量控制方面，由于使用的旧滚圈和旧齿圈，所以在拆除后，将滚圈的内外表面进行车削找平，厚度控制合适范围内，保证原有滚圈表面硬度层不被破坏。配套使用的四个托轮也进行了相应的表面处理，为保证1.7%炉体倾斜度，托轮底部增加了不同厚度垫板。齿圈由于使用年限过久，原有的工作面磨损严重，为保证开车后的平稳，将齿圈调边使用。汽轴安装时严格控制跳动量。经过采取以上措施后，投入运行后的重灰炉整体状况非常良好。

4 改造后的开车过程与运行效果

在重灰炉整套设备安装完成后，按照制定的《重灰炉物料置换及开车方案》严格落实试车、清扫、带料试车和满负荷运行考核等程序完成了重灰炉的顺利开车。

4.1 空试

4月18日，在确定设备安全交出的条件下，进行了快转空试，电机运行电流在147～150A之间，各部位比较稳定，炉尾旋转接头中心筒跳动量在规定范围内；炉头外罩有局部剐蹭；头部北侧托轮与滚圈接触不好；大齿圈与小齿轮啮合接触面较少。针对以上问题，及时进行调整，调整后再次进行空试，效果良好。

4.2 物料置换与清扫

由于炉体内壁、返碱道和加热管均为碳钢制作，表面铁锈较多，必须进行清扫，否则污染成品碱。我厂采用混合碱物料清扫，返碱阀调整到全返碱状态，重灰炉进行快转，运行12小时后外排清扫的物料，后再次进行物料置换处理，直至出料中含铁量控制在0.0018%以下，正式带料试车。

4.3 带料试车

在带料试车过程中，主要是调节返碱阀的开度与炉内存灰量。存灰量的大小主要取决于挡灰圈的高度，如果存灰量太多，重灰炉运行驱动负荷将大大提升，不仅浪费了电耗，而且重灰炉带负荷停炉后很难开启。在第一次带料试车时，就出现了这种问题，重灰炉主机电流持续升高，停车后很难开启，后利用慢盘将物料卸除后才能开启。更新后的煅烧炉原设计挡灰圈的内径为φ1400，根据正常工作时炉内存灰量的高低来确定挡灰圈的高度，后调整为内径φ1780。经过调整，带料试车顺利成功。

4.4 满负荷运行（72h考核）

在带料试车及返碱阀调整后，进行满负荷72h考核，主要数据记录如下（仅摘录部分），为方便对比，将前期没有满负荷的运行情况一并统计，（其中进料量主要是进料绞龙电机的频率，50Hz为最大进碱量，进水量为水合机一水碱用水量）。

表2 重灰煅烧炉检修后满负荷72h运行数据

（续表）

4.5 运行效果

通过实际运行可以看出，此次重灰炉改造非常成功，在炉体直径减少的情况下，产能及消耗均有改善。在改造前，蒸汽压力如果低于1.0MPa，出碱温度很难控制在160℃以上；改造后，即使进汽压力低于0.9MPa，出碱温度也能保持在160℃以上，改造后的重灰炉换热效果好于前者，节约了蒸汽消耗。另外，此次重灰炉更新改造，虽然采用旧滚圈和旧齿圈，但是经过滚圈的表面修整和齿圈的调边使用，满负荷时各部件运行非常平稳，各项指标控制在规定的范围内。综上所述，此次重灰炉的更新改造实现了节约、高效、安全、提升的各项目标，为国内煅烧炉类似的检修积累了经验。

［1］ 潘鸿恩，孙锡吾.纯碱生产设备检修与防腐［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，1991

［2］ 成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2010