徐宗珠

爐氣分離器是煅燒系統(tǒng)中對爐氣所含堿塵進行處理的關(guān)鍵設(shè)備，其作用主要是盡可能地降低爐氣中所夾帶的堿粉、洗滌器及爐氣冷凝塔內(nèi)Na2C03含量，進一步降低濾堿機洗水當(dāng)量(凈化塔的凈氨水送往過濾用作洗水)和爐氣洗滌塔出口堿損失，凈化爐氣系統(tǒng)，使得爐氣制堿低壓機(爐氣系統(tǒng))運轉(zhuǎn)更為平穩(wěn)。

一、爐氣分離器應(yīng)用現(xiàn)狀

目前爐氣分離器選用旋風(fēng)分離器較多，也有部分廠家選用電除塵器，或是在旋風(fēng)分離器后再串接一臺電除塵器。但是電除塵器投資大，這也是制約其在堿行業(yè)推廣的主要原因。

旋風(fēng)分離器的工作原理是：利用慣性離心力的作用從氣流中分離出所含塵粒的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，操作條件范圍寬廣，分離效率較高，在化工行業(yè)應(yīng)用較廣，在煅燒系統(tǒng)中應(yīng)用效果也很不錯。但要注意的是在設(shè)計時應(yīng)充分考慮設(shè)備處理能力與煅燒爐的生產(chǎn)能力相一致，否則就會造成阻力大，下灰不暢，甚至于使大量的堿塵由爐氣帶入冷凝塔內(nèi)，造成冷凝塔負荷加大，系統(tǒng)堿損失增大的現(xiàn)象。

二、計算基準

本臺$2000 x 20000輕灰煅燒爐標定生產(chǎn)能力≥144t／d，按增加10％余量考慮，計算基準按6.5t／d。輕灰煅燒爐爐氣發(fā)生量為889，0m3／t堿，考慮到輕灰煅燒爐使用年限較長，爐頭浮環(huán)密封效果不好，取漏汽率為3％(如果密封好的話，爐頭漏氣率一般取1，5％，漏汽取0，6KMOL/T)，實際操作條件為爐氣出氣溫度控制在1000℃～120℃，微負壓操作，故折算為實際工況(按100℃考慮)，爐氣發(fā)生當(dāng)量約1827，84m3／t堿，(按1200C考慮)1991，08m3／t堿，則旋風(fēng)分離器處理的氣量最小為3，554m3／s，最大為3，872m3／s。

三、旋風(fēng)分離器計算

影響旋風(fēng)分離器性能的因素多而復(fù)雜，物系情況及操作條件是其中的重要方面。一般來說，顆粒密度大、粒徑大、進口氣速高及粉塵濃度高等情況都有利于分離，但是有些因素之間又是互相矛盾的，比如進口氣速稍高有利于分離，但過高則招致渦流加劇，反而不利于分離，徒然增大壓強降。因此，旋風(fēng)分離器的進口氣速以保持在10—25m／s范圍內(nèi)為宜。因此分離器計算考慮的數(shù)值較多，在一般情況下只進行簡易計算就可以了。

由于輕灰煅燒爐使用年限較長，爐頭浮環(huán)密封效果不好，故本次計算選用進口氣量為3，713m3／s。以此數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論。

進氣口面積：旋風(fēng)分離器進口氣量／1盎風(fēng)分離器進口氣速=進氣口面積

基準dj2=進氣口面積×4／3，14，為了計算方便，可以圓整為整數(shù)。

通過基準dj便可以計算出旋風(fēng)分離器的機構(gòu)尺寸：

圓筒直徑：D=2，6dj

中心簡直徑：d=1，3dj

圓筒高度：H=2，6dj

圓錐高度：H=5，2dj，

下料口直徑：dx=0，25D

進氣口短邊：B=0，25D

進氣口長邊：L=0，5D

中心簡高度：H=0，2+L+D／8

從以上數(shù)據(jù)關(guān)系可以得出以下結(jié)論：

圓筒直徑=圓筒高度=1／2圓錐敲=2×圓錐高度

進氣口長邊=2×進氣口短邊=2×下料口直徑

分離器阻力降計算：

△P=30×進氣口面積×圓筒直徑l／2×爐氣密度—一般取0，761Kg／m3=／中心簡直徑2=圓筒高度+圓錐高度=×2×9，81

將相應(yīng)數(shù)值帶入式中便可求出分離器的阻力降。

旋風(fēng)分離器的壓強降一般在500～2000Pa。雖然加長圓錐高度會增大分離器的阻力，但可以延長分離時間，可使分離效果得到一定提高。

四、預(yù)期效果

如果能夠按照設(shè)計改進分離器的結(jié)構(gòu)尺寸，分離效果應(yīng)該會好轉(zhuǎn)，冷凝液中的堿度一般在6～8Ti,這樣就可以說明爐氣分離器帶出堿塵很少；但隨著產(chǎn)能的擴大，在重堿結(jié)晶顆粒偏細以及濾過放量不穩(wěn)的情況下，爐氣分離器可能要發(fā)生堵塞現(xiàn)象。但總體來說，旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)尺寸的計算比較合理，應(yīng)該可以達到預(yù)期效果。

五、計算體會

因煅燒爐進重堿量受碳化及濾過影響較大，瞬時能力有時超出系統(tǒng)能力較多，且重堿顆粒好壞對煅燒的影響也很大，故在設(shè)備布置空間允許的范圍內(nèi)，爐氣旋風(fēng)分離器的設(shè)計應(yīng)多考慮一些富裕量，如應(yīng)在煅燒爐標定生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)上多加出20％余量，這樣做出的設(shè)計增加的一次投資很小，但設(shè)備的操作彈性得到加大，對改善系統(tǒng)操作條件有很大的好處。

隨著煅燒爐設(shè)計逐漸向大型化發(fā)展，單臺煅燒爐的生產(chǎn)能力越來越大，單臺煅燒爐的爐氣發(fā)生量也在逐漸增大，但堿塵顆粒直徑變化不大，而分離器的特性決定了臨界粒徑隨分離器的尺寸增大而增大，造成分離效率隨分離器尺寸增大而減小。所以，當(dāng)單臺煅燒爐生產(chǎn)能力達到一定值時，氣體的處理量足夠大時，單純靠加大分離器尺寸就不能滿足工藝要求，需將若干個小尺寸的旋風(fēng)分離器并聯(lián)使用，以維持較高的分離效率。但，如此一來，又應(yīng)考慮分離器出口輕灰的輸送問題，故還需進一步探討。

(作者單位：青海省昆侖堿業(yè))