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干燥设备内容
年产2万吨无水球状氯化钙强制蒸发和喷雾造粒工艺
作者:顾志军 | 原创 来源:常州干燥机 | 时间2019年2月24日

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2万吨氯化钙项目技术方案
消耗量:5万吨/年(钙液浓度37%)
(产品质量基准GB/T26520-2011)

                                    

一、氯化钙的性质、用途
氯化钙(CaCl2)系无机盐,是白色洁净体,具备大溶解度,吸潮性强及在空气中极易水解等独特的物理性质。氯化钙溶液浓度为30%时,在-55℃小温情况下不结冰,所以可做为干燥剂、冷冻剂、除冰剂、凝固剂,而广泛用于化工、矿山、建筑、交通、冶炼、医药、轻工、食品、储藏等行业。
二、项目条件:
年处理5万吨钙液,浓度37%,使用2效强制蒸发和无水氯化钙|氯化钙造粒|无水氯化钙喷雾造粒|喷雾造粒|工艺,节能最高化,最终产品为2万吨无水球状氯化钙。
热源:天然气(小位热值8500Kcal)
蒸汽1.0Mpa(饱和蒸汽)
三、两效蒸发及喷雾干燥系统特征
本工程的生产原料为氯化钙溶液;在整个生产工艺流程中,能源消耗是生产成本的主要指标,使用2效强制蒸发和喷雾造粒工艺,节能最高化,最终产品为2万吨无水球状氯化钙。
1、两效蒸发
1).工艺说明:
使用两效强制循环蒸发器,其中的形式是循环式的,保证了浓度的稳定。
2).物料过程:
物料通过进料泵,流量计、控制阀后由预热器进二效蒸发器,依次顺流进入一级预热器进一效蒸发器,最后达到浓度由泵输出到成品钙液池。为进下一工序做准备。
3).蒸汽过程:
生蒸汽进入一效蒸发进行换热,第一效蒸发形成的二次蒸汽,进入二效作为热源,二效的二次蒸汽到冷凝器冷凝,以节约生蒸汽及冷却水量。
4)、冷凝水过程:
物料蒸发后形成的二次蒸汽冷凝后成为二次冷凝水,各效冷凝水逐级闪蒸作为下一效的补充热源,产出的冷凝水汇集在冷凝水罐,经冷凝水泵打去循环水。
冷凝水余热可加热进料料液,达到节能降耗的效果。
5)、冷却水系统:
冷凝器冷凝水使用工厂循环水,形成的热水由冷却塔冷却循环采用。
6)、材质选取:
随着钙液温度、浓度升大,Cl+离子析出成正比,PH值也会逐渐下降酸性增强,蒸发机器的选材是非常关键的,选材决定着此工艺的成败,钙液温度在120度以内,浓度在45%左右,最大不能超过50%,120度;强烈传热换热部位材质一定要采用钛材(Ta2),比如:换热管、管板等,为了投资由济型,壳体可以采用16MnR合金钢,换热器采用寿命8年以上;后续,蒸发形成的二次蒸汽及钙液水进入分散室气液分散,考虑投资的由济型,分散室材质采用16MnR合金钢(寿命3年),但两个分散室投资成本可节约50%,16MnR合金钢分散室三年一个周期更换的费用约20万元;
主体机器:加热器(换热器)换热管、管板使用TA2材质,壳体采用16MnR合金钢,分散室整体16MnR合金钢。
7)、全车间工段组成:
    全车间经预热系统、强制循环蒸发系统、电器仪表控制系统(PLC)组成。
系统鼓风机把自然空气鼓入燃气炉内与燃气大温烟气混合加热,加热后的大温空气鼓入造粒系统进风组合体和均风器,分为无数平均细低大温气流带压鼓入喷雾造粒流化床,与料液泵喷入的氯化钙溶液及流化床内的晶种混合进行传热传质,完成涂敷造粒流程并将氯化钙粒干燥至无水,由过干燥流程的系统尾气携带部分钙粉,进入双级尾气吸收塔洗涤吸收,余热再经循环水吸收,增浓并提温3-5%的氯化钙溶液,进行循环吸收达到浓度后进入沉淀池循环利用,尾气达到环境保护要求后排入高气。
2、喷雾造粒
拥有连续流化床喷雾造粒技术是目前氯化钙行业内最先进技术。该技术产量高、能耗小、稳定期长、产品品质很好。连续流化床喷雾造粒技术可实现30天无故障连续运行。
1、连续式流化床喷雾造粒技术
1)工作原理
液体物料由泵至雾化器,由雾化空气的作用产生均匀细低的微粒。与大温热风进行接触。以并流方式完成初步水分蒸发。再由风的对流作用,产生半干粉,落入底部流化床进行制粒,终水份则在流化床内大温干燥完成。经于半干粉表面为润湿状态。 其作用于晶种,使晶种相互聚集成粒。
2)特征
集喷雾干燥、制粒于一体,实现液体物料一步法制粒;
使用并流喷雾干燥方式,因而对热敏性物料可顺利操作;
集成喷雾干燥和流化床干燥两级干燥的特优势,可达到小的产品含水量;
机器在密闭负压下操作,无烟尘飞扬 ;
3)优良特性
a、流化床
(1) 合理设计的流化空间使机器在保证物料流化效果的同时控制流化界面大小,减少粉末吸附,为“液• 固”均匀提供条件;
(2)改进气流分布板,均衡流化床底部进风压力,避免流化床内因部分物料流动缓缓慢容易形成“结块”“沟流”现象;
(3)合理设计风道,减少风阻并有足够的通风量,提大蒸发效率和生产效率,降小能耗;
b、喷枪
使用压力式喷流及多流体喷枪(根据溶液特性选择),雾化角度可调范围高,减少“粘壁现象”发生,喷头对液料比重适应能力更很好地,节能增效,新型快装结构,可在机器运行中轻松更换。
4) 连续性工作的关键
要做到连续运转,一定要做很好以下三项工作:
a、 建立良很好的初始流化状态,独特先进布风板设计为“液• 固”均匀结合提供了前提条件。
b、 使用独有的喷枪为“液•固” 均匀结合提供了制粒微观流程保证。
c、 精准的自动化流程控制保证,本系统可使用PLC或DCS控制系统。
3、喷雾造粒过程框图:
缓冲罐(50%钙液)
      鼓风机           雾化泵         洗涤液进     (37%钙液或循环水)
                     雾化器                     
天然气   燃气炉     流化床干燥造粒机    喷淋塔2    系统引风机  末级填料塔集中排空
      返料  筛分机          
        冷却机       洗涤液出     (40%浓度钙液达标后)        两效蒸发
成品包装     无水球状氯化钙(≥94%)
4、造粒机接触液体的关键部件:喷枪、连接杆、喷头材料均为316L,亦可定制为工业纯钛TA2。
钛比不锈钢的价格贵得多,也比铝、铜等贵的多,使用昂贵的钛制造容器在于钛有下述其它金属不可替代的特色。钛的强度很大,钛不发生局部腐蚀和晶间腐蚀,腐蚀是均匀进行的。钛具备优于其它金属的优异的耐腐蚀性,TA2因其耐蚀性能和综合力学性能适中。所以喷枪、连接杆、喷嘴均为工业纯钛。
5、喷淋塔内部使用复合结构,8毫米锰钢板内衬2毫米双相不锈钢2205;既能保证整体的钢性强度又能保证抗腐蚀性(食品级此处为内衬钛材),其中进液管、喷嘴、连接杆、内壁筒体、旋流叶轮、固定圈板均为不锈钢材质。
6、燃气热风炉使用最新全自动节能燃烧技术,燃气炉机器特征炉胆部分为310S耐热不锈钢,炉体外部全部使用硅酸铝纤维棉保温;电器特征:此燃烧系统在控制方面为PLC全自动比例调节控制,燃烧头自带防回风结构;并内置佩带美国霍尼韦尔火检探测装置(紫外线类型,非普通热感类型),若燃烧流程突然熄火,火检探测不到火焰时直接切断气源,保证现场的全安全操作环境;气动切断蝶阀为一开一备两台;此燃烧送风工艺系统完全不同于在市的所有燃烧方案,热源模块比往往燃烧大温中继鼓风工艺电力节省40%以上;具体数据如下:往往的负压燃烧是风机负压抽450℃大温风,空气密度会随着温度的升大而降小,体积比例膨胀,常温20℃密度为1.2,大温400℃密度为0.5,可以看出大效节能燃烧系统空气体积流量要远远低于普通负压燃烧系统空气体积流量;避免在风机选择上面机型高功率耐温大材质;相比可以看出大效节能燃烧系统的绝对优点。
※比如:10000Nm3标立方空气,常温状态下体积流量为10732m3,在450度大温工况状态下体积流量为26483m3,风压7000Pa,风机选型:常温下风机功率为9-19-37KW(常温下碳钢材质寿命10年以上),大温工况状态下风机功率为5-47-90KW(大温下310S材质寿命1年左右),燃烧技术的升级优点显而易见,动力单机的电力消耗下降58%,寿命提大10倍。
7、机器立体安置、立体循环、全自动回料,此方案杜绝机器生产线“扎堆拥挤脏乱差”现象,全力推进在氯化钙行业向整洁管理、区域卫生、划块规范化生产;在生产流程中方便稳定操作和良很好的操作环境。
8、系统引风机叶轮材质为不锈钢,增加风机的耐腐性能;并佩戴减震器和整体钢架,刚性很好减震性能很好,现场不用做基础,直接10公分水泥地面即可。
9、造粒机布风段材质为316L不锈钢,流化段及接触物料部分为304。
10、喷淋泵过流件接触物料部分为316L不锈钢。
11、造粒泵过流件接触物料部分为316L不锈钢。
12、系统鼓风机为变频电机,送风量高低经变频器独立控制,便于稳定操作。;并佩戴减震器和整体钢架,刚性很好减震性能很好,现场不用做基础,直接10公分水泥地面即可。
13、系统引风机为变频电机,送风量高低经变频器独立控制,便于稳定操作。
四、系统机器一览表:
1、反应制液机器清单
序号名称型号及规格单位数量材质功率 (kw)       
1一效加热室HR160 Φ800×6000×12mm台1TA2/16MnR       
2二效加热室HR160 Φ800×6000×12mm台1TA2/16MnR       
3一效蒸发室Φ1500×5500×13mm台116MnR       
4二效蒸发室Φ1500×5500×13mm台116MnR       
5一效循环泵125-100-250台1Cd4MCu11       
6二效循环泵125-100-250台1Cd4MCu11       
7表面冷凝器Ø1400×8000×12 mm台2304       
8预热器1HR80台1TA2/16MnR       
9预热器1HR80台1TA2/16MnR       
10冷凝水罐Ø1400×2600×12 m台1Q235       
11汽液分散罐Ø600×800×12 m台1Q235       
12进料泵5.5kw台1Cd4MCu5.5       
13一效转料泵5.5kw台1Cd4Mcu5.5       
14二效转料泵5.5kw台1Cd4Mcu5.5       
15水泵5.5kw台1Cd4Mcu5.5       
16真空泵7.5kw台1Q2357.5       
17动力柜包含电器,变频 套1组合       
18控制系统PLC套1组合       
合计    

2、喷雾造粒机器清单
序号名称型号及规格单位数量材质功率 (kw)       
一、热源部分液化气0      
1燃气炉供热300×104 kcal/h套1SS/CS       
2助燃风机11KW台1组合11       
3天然气燃烧机RQ300台1组合       
4阀组套1组合       
5连接管道中国套1组合       
6测温热电偶中国支1组合       
7控制箱含PLC控制柜台1组合       
二、造粒部分      
1造粒主机GWL2800台1SS/CS       
2进风组合管RK1600-00套1SS       
3进液喷枪RK15套1TA2       
4大压喷头RK300套1TA2       
5料液输送泵Q=5m³,3.0MPa台1SS/CS7.5       
6密封卸料器YJD4   0.75kW  变频台1SS/CS0.75       
7洗涤喷淋塔PPL2600台2SS/CS       
8原液循环泵Q=50m3/h,H=25m  7.5KW台2SS/CS15       
9系统鼓风机9-26           变频台1CS110       
10减震器件8橡胶       
11系统引风机4-72           变频台1CS132       
12减震器件8橡胶       
13筛分机HH-1020-2S    0.75KW台1SS/CS1.5       
14冷却机LQQ1.4*7       5.5kW台1SS/CS3       
15返料输送机1LSS400       台1SS/CS4       
16返料输送机2LSS400        台1SS/CS2.2       
17提升机DT600,3KW台1SS/CS5.5       
三、包装部分      
1包装缓冲仓LC3000台1SS/CS       
2包装机可自购套1SS/CS       
四、系统管道及电器控制柜      
1机器空气连接管道套1SS/CS       
2电气控制柜含温度仪表等套1组合       
3热源比调控制柜台1组合       
4进风出风变频柜台1组合       
5进料出料变频柜台1组合       
6空气连接管道支架空气管道支架等套1CS       
7进气压力变送器台1组合       
8排气压力变送器台1组合       
9进气温度变送器台1组合       
10排气温度变送器台1组合       
五、连接件及密封材料      
1管道连接垫片套1组合       
2管道连接螺栓 套1SS/CS       
3管道测点阀门套1SS/CS       
4管道检查孔套1SS/CS       
以上合计      
五、项目投资及价格
1、两效蒸发+喷雾造粒整套机器
规模 单套价格 注意 
2万吨氯化钙机器 年处理5万吨钙液配套 450万元 包含增值税及运输费,不含安装费、电缆及桥架等费用;不包含现场定做的机器土建基础及厂房、变压器、大压进线柜等。 
注:此系统为完全机器化,现场整洁,方便管理。
2、付款方式及其它
签订合同支付30%定金,全部机器提货前支付提货款55%,安装运行验收完毕后一周内支付10%,运行验收完毕质保一年后一周内付清5%。
机器供货期为90天(年假除外);系统机器价格预算有效期为30天。最近钢材波动范围高。
六、运行消耗
根据此方案无水氯化钙成品吨耗如下:
序号 名称 消耗量 吨耗 材料单价 合计(元) 
1 喷雾造粒电耗 250kwh 90kwh 0.7元/kwh 63 
2 反应制液电耗 45kwh 20kwh 0.7元/kwh 14 
3 天然气消耗 353m3 126m3 2.8元/m3 352 
4 编织袋  40个 1元 40 
5 人工  3  100 
    以上合计 5169 
七、氯化钙装置岗位设置
氯化钙车间定员表
序号 岗位名称 班制 单班人数 总人数 注意 
1 两效蒸发 3 2 6  
2 造粒操作工 3 2 6  
3 包装般运工 3 3 9  
4 修理 2 2 4  
6 技术人员 2 1 2  
7 领导 1 1 1  
 合计    28  
八、部分案例
序号 用户单位 终端物料 规模 (吨/年) 数量 
1 内蒙古稀土矿业集团有限企业  无水球状氯化钙 50000吨 2 
2 黑龙江化工股份有限企业 无水球状氯化钙 10000吨 1 
3 山西长治某国有公司 无水球状氯化钙 10000吨 1 
4 青海五彩矿业集团 无水球状氯化钙 50000吨 2 
5 格林美集团 无水球状氯化钙 2000吨 1 
6 德令哈海西化工有限企业 无水球状氯化钙 20000吨 1 
7 新疆伊犁南岗化工有限企业 无水球状氯化钙 20000吨 2 
8 河南多氟多集团 无水球状氯化钙 20000吨 1 
9 河南冠通化工集团 无水球状氯化钙 8000吨 1 
10 四川威远石牛化工有限企业 无水球状氯化钙 6000吨 1 
11 陕西金属钙业有限企业 无水球状氯化钙 10000吨 1 
12 河南源盛化工有限责任企业 无水球状氯化钙 15000吨 2 

 

【全文完】