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熔鹽爐，熔鹽加熱爐，是固堿蒸發(fā)，濃縮設(shè)備中的核心裝置
熔鹽爐，熔鹽加熱爐，是固堿蒸發(fā)，濃縮設(shè)備中的核心裝置。
Molten salt furnace, molten salt heating furnace, is the core device in solid alkali evaporation and concentration equipment
熔鹽爐與熔鹽加熱系統(tǒng)介紹
Introduction to Molten Salt Furnace and Molten Salt Heating System
作者：常州市上能鍋爐有限公司芮亞平,聯(lián)系電話：13815029577
Changzhou Shangneng Boiler Co., Ltd. Rui Yaping, contact phone: 13815029577
發(fā)表時(shí)間：2024年12月5日
關(guān)鍵詞：熔鹽爐;熔鹽加熱爐;燃?xì)馊埯}爐;燃?xì)馊埯}加熱爐;熔鹽換熱；片堿；32%液堿；降摸蒸發(fā)。
固堿蒸發(fā)，濃縮，是以高溫熔鹽作為堿蒸發(fā)熱源，取代傳統(tǒng)的用火直接加熱的操作過(guò)程，滿足了降膜法燒堿濃縮工藝對(duì)燃料的嚴(yán)格要求。
常州市上能鍋爐有限公司是專業(yè)生產(chǎn)制造熔鹽爐的廠家，出廠的熔鹽爐取代了國(guó)內(nèi)早期從<瑞士博特化工裝置有限公司>(Bertrams Chemical Plants Ltd )進(jìn)口的熔鹽加熱系統(tǒng)中的熔鹽加熱爐。
請(qǐng)關(guān)注常州市上能鍋爐公司網(wǎng)站上熔鹽爐產(chǎn)品信息。gqjk.com.cn,聯(lián)系電話：13815029577（與微信同號(hào)）
一、固堿蒸發(fā)工藝：
由電解工序來(lái)的32%液堿，經(jīng)32%液堿泵加入到Ⅰ效降膜蒸發(fā)器，蒸濃到44%，再由44%液堿泵經(jīng)堿換熱器預(yù)熱到100℃，加入到Ⅱ效降膜蒸發(fā)器濃到50%，加入到Ⅲ效降膜濃縮器，被熔鹽加熱爐來(lái)的熔鹽加熱蒸發(fā)到98%，此熔融堿經(jīng)片堿機(jī)冷卻制成片堿去包裝出廠。
二、熔鹽爐，熔鹽加熱爐裝置生產(chǎn)工藝特點(diǎn)：
熔鹽經(jīng)泵自熔鹽槽通過(guò)燃燒天燃?xì)獾膹?qiáng)制循環(huán)熔鹽加熱爐進(jìn)行循環(huán)，加熱至430℃.煙道氣將在燃燒器中通過(guò)熱輻射和對(duì)流產(chǎn)生的熱量傳遞給熔鹽。從熔鹽爐出來(lái)后，熔鹽循環(huán)至最終濃縮器的下部收集管，并均勻地分配至各濃縮降膜管，在降膜管內(nèi)，鹽流與堿流逆向流動(dòng)。熔鹽加熱使堿濃度從62.2%左右升高到98%左右，冷卻的熔鹽通過(guò)重力作用從最終濃縮器出口向下流人熔鹽槽。助燃空氣風(fēng)機(jī)為燃燒器提供經(jīng)過(guò)預(yù)熱的約220℃助燃熱空氣進(jìn)燃燒器，提高爐膛溫度，節(jié)省使用成本。助燃空氣在助燃空氣預(yù)熱器中通過(guò)煙道氣被加熱至約220℃之后，冷卻后的煙道氣通過(guò)煙囪排向大氣。
三、熱載體熔鹽介紹：
熔鹽作為加熱系統(tǒng)中的熱載體，是由53% KNO3、7%NaNO3和40%NaNO2組成的共晶體，其熔點(diǎn)為142℃，沸點(diǎn)為680℃,450℃時(shí)的密度為1804kg/m3，熱容為1.520 kJ/(kg·℃)，平均相對(duì)分子量為89.2，熔融熱18kcal/kg,,由此可知熔鹽是一種由化學(xué)純硝酸鹽混合體組成的低共熔點(diǎn)混合物，具有良好的導(dǎo)熱性、流動(dòng)性和均熱性,因此常用來(lái)作為載熱體介質(zhì)。
粉狀的鹽類放入熔鹽槽，通過(guò)槽內(nèi)安裝的中壓蒸汽（電加熱器）加熱融化為液態(tài)，直加熱到槽內(nèi)熔鹽的粘度可以用循環(huán)泵打循環(huán)狀態(tài)后，送到加熱爐進(jìn)一步循環(huán)升溫，達(dá)到可以使用的溫度。
熔鹽槽的容積，必須充分考慮粉狀鹽熔操作增加的容量及停止運(yùn)行時(shí)高溫熔鹽的排放量，熔鹽槽必須以一定的方式控制，以保證槽內(nèi)保持一定的溫度。
熔鹽載熱體系統(tǒng)的配管設(shè)計(jì)，設(shè)備的構(gòu)造很重要。若載體在系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)滯留因放熱而固化，則可引起加熱管的堵塞。當(dāng)運(yùn)行停止時(shí)，循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的載體要排入熔鹽槽。
四、熔鹽加熱爐裝置主要由熔鹽循環(huán)供熱系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)組成。
見流程圖
熔鹽爐本體，熔鹽槽，熔鹽泵及有關(guān)輸送管線、閥門等構(gòu)成熔鹽爐供熱循環(huán)系統(tǒng)；
爐本體、燃燒器、空氣預(yù)熱器，煙道，煙囪等組成熔鹽爐燃燒節(jié)能系統(tǒng)；
電氣控制柜及有關(guān)測(cè)溫元件組成熔鹽爐電氣控制系統(tǒng)。
五、熔鹽加熱系統(tǒng)中主要設(shè)備介紹：
主要設(shè)備有：熔鹽加熱爐本體、燃燒器、空氣預(yù)熱器，熔鹽槽、熔鹽泵、
① 熔鹽加熱爐的基本操作模式，爐本體結(jié)構(gòu)、爐管規(guī)格材質(zhì)及外觀介紹：
在控制室里遠(yuǎn)程控制熔鹽爐的啟動(dòng)、燃燒和停止的全部過(guò)程，以及供熱量的全部調(diào)節(jié)過(guò)程，在熔鹽爐安裝的現(xiàn)場(chǎng)為全自動(dòng)操作。
熔鹽加熱爐的結(jié)構(gòu)形式為立式圓桶型，采用立式頂燃支撐結(jié)構(gòu)，盤管采用12Cr1MoV高溫高壓鍋爐鋼管，制作時(shí)為緊密排列。爐管對(duì)接采用氬弧焊，施焊前對(duì)坡口檢查并預(yù)熱，焊后做退火處理消除焊接和加工引起的應(yīng)力。焊后進(jìn)行射線探傷檢查，探傷比例：盤管100%，集管100%。射線探傷按JB/T4730標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，二級(jí)以上合格。
盤管彎制完畢后作整體熱處理，以消除加工后的殘余應(yīng)力。同時(shí)爐管還應(yīng)作通球和液壓試驗(yàn)，通球試驗(yàn)方法按JB/T1611-1993中5.2條進(jìn)行試驗(yàn)，液壓試驗(yàn)時(shí)每層盤管的水壓試驗(yàn)壓力為1.6MPa，整體組裝后再進(jìn)行壓力試驗(yàn)，壓力為1.6MPa，盤管的最高工作壓力為1.3MPa.
爐型采用立式加熱爐，占地面積少，爐管內(nèi)熔鹽可以靠自重排空。
內(nèi)、外圈爐管采用支承形式向上膨脹，支承采用0Cr18Ni9， 可承受1000℃加熱。
爐底設(shè)置人孔及視鏡，定期對(duì)熔鹽加熱爐檢查及運(yùn)行中觀察爐內(nèi)火焰燃燒狀況。
爐體上設(shè)置煙道防爆門，保證加熱爐點(diǎn)火及異常狀況下的安全性。
燃燒器采用頂燃向下布置，保溫層采用國(guó)際先進(jìn)的陶瓷纖維模塊，表面噴涂耐高溫、耐沖刷涂料，厚度要比常規(guī)的保溫層更厚，保溫層厚度為360mm。具有耐高溫，抗熱膨脹能力強(qiáng)、抗熱振蕩能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
爐體絕熱保溫厚度為200mm，保證爐外壁溫度不超過(guò)環(huán)境溫度+30℃，外殼采用彩鋼薄板。
具體見熔鹽加熱爐的出廠圖紙。
②熔鹽加熱爐燃燒器介紹：
對(duì)于國(guó)內(nèi)早期從瑞士博特瑞姆斯公司(Bertrams Chemical Plants Ltd )進(jìn)口的熔鹽加熱爐，已出現(xiàn)熔鹽加熱爐盤管堵塞，爐管損壞的客戶，可以換熔鹽加熱爐的爐本體，燃燒器可以照舊利用。瑞士博特瑞姆斯公司進(jìn)口的熔鹽加熱爐燃燒器為氫氣燃燒器具多，固堿生產(chǎn)廠家，有自產(chǎn)的氫氣。
根據(jù)項(xiàng)目工藝特點(diǎn)和系統(tǒng)可靠性，我們選用意大利進(jìn)口分體型低氮燃?xì)馊紵鳎ㄈ紵^與風(fēng)機(jī)分開），滿足頂燃向下布置 ，燃燒器具有性能優(yōu)良，操作維護(hù)方便，燃燒林克曼黑度為0。燃燒器盡可能減少燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的氧化氣，具有低NOX燃燒技術(shù)，NOx≤50毫克/m3，煙氣排放符合當(dāng)?shù)氐摹跺仩t大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，燃燒器拆卸方便，具有自控和點(diǎn)火、熄火、空氣吹掃等安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置。
燃燒器是由幾大模塊結(jié)構(gòu)組合而成，主要有①燃燒器② 鼓風(fēng)機(jī)③控制器
為保證充分燃燒，燃燒器機(jī)頭采用帶有喉口結(jié)構(gòu);助燃空氣通道采用環(huán)式結(jié)構(gòu)，分主燃燒風(fēng)和中心旋流風(fēng)，增加燃料氣與助燃空氣的充分混合，同時(shí)保證火焰的穩(wěn)定性。
燃燒器采用比例調(diào)節(jié)控制，具有燃燒程序控制， 比例調(diào)節(jié)控制和安全保護(hù)控制等功能.可設(shè)有自動(dòng)和手動(dòng)功能，運(yùn)行安全可靠。
燃燒器有火焰探頭檢測(cè)火焰，能檢測(cè)到的火焰強(qiáng)度信號(hào)，聯(lián)鎖控制熔鹽爐的停爐。
有關(guān)燃燒器詳細(xì)內(nèi)容見燃燒器相關(guān)資料并符《燃燒器型式試驗(yàn)報(bào)告》
③ 空氣預(yù)熱器介紹：
空氣預(yù)熱器：
熔鹽加熱爐出煙口處設(shè)置空氣預(yù)熱器作為余熱回收裝置，所預(yù)熱的空氣，溫度達(dá)200℃左右，作為助燃熱空氣，提高爐膛溫度，節(jié)省燃料成本。熔鹽爐出煙口處煙氣溫度在450℃左右，經(jīng)空預(yù)器余熱利用，最終排煙溫度小于200℃以下，有效利用了余熱。
空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)型式：鍋殼煙管式結(jié)構(gòu)，換熱管材質(zhì)：GB3087鍋爐鋼管，煙氣走管程，空氣走殼程。
④熔鹽加熱爐熔鹽儲(chǔ)槽介紹：
熔鹽儲(chǔ)槽在供熱系統(tǒng)中起著儲(chǔ)鹽、熱膨脹和排氣功能。熔鹽槽容積除根據(jù)整個(gè)熔鹽系統(tǒng)的熔鹽量外,還必需結(jié)合熔鹽泵的流量、安裝和汽蝕特性等一并考慮;系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),將粉態(tài)熔鹽放入,固態(tài)的熔鹽在此被加熱變?yōu)橐簯B(tài)熔鹽,停車時(shí)系統(tǒng)中的熔鹽又全部回流到槽中。熔鹽槽內(nèi)放置多組電加熱器或者中壓蒸汽,<蒸汽壓力為1.0MPa,飽和蒸汽溫度為184℃，壓力為0.8MPa,飽和蒸汽溫度為175℃>，作啟動(dòng)時(shí)熔化熔鹽所用。（固堿生產(chǎn)廠家，有蒸汽鍋爐）
熔鹽量根據(jù)用戶提供的用熱設(shè)備（換熱器）的容積+熔鹽爐自身的容積之和，確定熔鹽儲(chǔ)槽的大小，介質(zhì)為三元熔鹽，設(shè)計(jì)壓力0.6MPa，設(shè)計(jì)溫度450℃，熔鹽槽材質(zhì)為：Q345R,GB713。熔鹽槽上設(shè)有加鹽口，熔鹽泵接口，熔鹽回流口，放空口及中壓蒸汽接管等，槽體上裝有雙金屬溫度計(jì)，熱電偶溫度計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)熔鹽槽內(nèi)熔鹽的溫度及控制面板上數(shù)顯溫度。熔鹽槽安裝于地坑中，具體見熔鹽槽圖紙及系統(tǒng)圖。注：熔鹽儲(chǔ)槽由固堿生產(chǎn)廠家自備。
⑤高溫熔鹽泵介紹：
熔鹽泵是整個(gè)供熱系統(tǒng)循環(huán)的動(dòng)力設(shè)備，最好是一用一備。熔鹽泵的流量，揚(yáng)程由熔鹽加熱爐廠家提供的熔鹽加熱爐技術(shù)參數(shù)決定，用戶向熔鹽泵廠家自購(gòu)。
六、熔鹽加熱爐控制系統(tǒng)介紹：
熔鹽爐控制系統(tǒng)分為動(dòng)力控制，空管預(yù)熱控制，儀表顯示控制，三部分組成。
1. 動(dòng)力控制：
主要控制熔鹽槽內(nèi)的熔鹽循環(huán)泵、風(fēng)機(jī)、燃燒器等設(shè)備的起動(dòng)與停止，同時(shí)循環(huán)泵與燃燒器之間進(jìn)行聯(lián)鎖控制以保證加熱爐的安全運(yùn)行。
熔鹽泵起動(dòng)的條件是：熔鹽槽內(nèi)熔鹽的溫度>180℃，熔鹽加熱爐內(nèi)外盤管溫度>230℃，
燃燒器起動(dòng)的條件是：熔鹽泵熔鹽介質(zhì)循環(huán)，至熔鹽爐，至用熱設(shè)備，至熔鹽槽循環(huán)量正常，燃燒器才能投入正常運(yùn)行。
2. 空管預(yù)熱控制：
燃燒器采用進(jìn)口低氮燃燒器，該燃燒器具有大小可調(diào)的燃燒量，在空管預(yù)熱時(shí)，只采用最小量的燃燒，同時(shí)對(duì)熔鹽爐的上下及內(nèi)外盤管都設(shè)點(diǎn)進(jìn)行連鎖，一旦有一個(gè)點(diǎn)的溫度超過(guò)上限設(shè)定時(shí)，即停燃燒器，當(dāng)回到下限設(shè)定值以下時(shí)，才能啟動(dòng)燃燒器，只有當(dāng)全部的點(diǎn)溫度都在上限設(shè)定值以下時(shí)，燃燒器小量才能工作。
3. 儀表控制：
熔鹽爐的負(fù)荷是根據(jù)智能儀表對(duì)熔鹽爐熔鹽出口溫度（即熔鹽槽內(nèi)熔鹽的溫度）的設(shè)置，通過(guò)儀表智能計(jì)算，進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)功能， 自動(dòng)調(diào)節(jié)燃料量與空氣供給量；同時(shí)聯(lián)鎖控制熔鹽爐的超溫，燃燒器的啟動(dòng)與停止，以充分滿足控制要求，使其達(dá)到自動(dòng)控制功能。
儀表顯示：熔鹽爐進(jìn)出口熔鹽溫度顯示、爐本體排煙溫度顯示，熱風(fēng)溫度顯示，熔鹽槽內(nèi)熔鹽溫度顯示，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)熔鹽爐的系統(tǒng)安全保護(hù)功能，使熔鹽爐保持安全運(yùn)行。
4.通過(guò)電氣與儀表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，對(duì)熔鹽爐主機(jī)燃燒檢測(cè)，安全控制技術(shù)方案說(shuō)明如下：
4.1. 能自動(dòng)檢測(cè)熔鹽爐進(jìn)出口熔鹽的溫度、該值符合工作要求，則繼續(xù)確認(rèn)燃?xì)馐欠裼写嬖谛孤┗驂毫Ξ惓Ｇ闆r，如果一切正常則打開燃燒器風(fēng)門至最大開度，進(jìn)行前吹掃以清除可能殘留在爐膛內(nèi)的燃?xì)?，吹掃完畢，關(guān)小風(fēng)門至點(diǎn)火負(fù)荷位置，然后發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)，數(shù)秒后若火焰監(jiān)測(cè)器檢測(cè)至火焰則說(shuō)明點(diǎn)火成功，燃燒程控器慢慢打開主燃料電磁閥，燃燒器進(jìn)行大火焰燃燒直至出口熔鹽溫度接近設(shè)定值時(shí)進(jìn)行溫度PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)燃料流量，燃燒空氣量，保證出口熔鹽溫度控制，滿足工藝要求的范圍之內(nèi)。
4.2. 本操作柜能對(duì)系統(tǒng)的所有參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、控制， 并執(zhí)行預(yù)報(bào)警、報(bào)警和自動(dòng)停爐的保護(hù)功能，在運(yùn)行過(guò)程中若熔鹽爐出口熔鹽溫度超溫則自動(dòng)停爐，當(dāng)出口油溫恢復(fù)到設(shè)定區(qū)間之內(nèi)時(shí)燃燒自動(dòng)重新點(diǎn)火燃燒，若出現(xiàn)熔鹽泵停機(jī)，燃料壓力異常情況時(shí)則自動(dòng)停爐并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
4.3.在設(shè)計(jì)編程過(guò)程中充分考慮了加熱爐系統(tǒng)的安全保護(hù)功能，確保加熱爐安全高效運(yùn)行，設(shè)有以下聯(lián)鎖點(diǎn)：
1）熔鹽爐熔鹽出口溫度過(guò)高保護(hù)：在出熔鹽爐溫度高出設(shè)定值△t時(shí)，熔鹽爐報(bào)警并停燃燒器，只有在溫度回落到設(shè)定值以下△t’時(shí)，燃燒器才重新開始啟動(dòng)。
2）爐體排煙溫度過(guò)高保護(hù)：爐體排煙溫度過(guò)高時(shí)，停爐并報(bào)警。
3）?；鸨Ｗo(hù)：在爐子啟動(dòng)前自動(dòng)檢測(cè)爐內(nèi)有無(wú)火焰信號(hào)，點(diǎn)著火之后，長(zhǎng)期監(jiān)視爐內(nèi)火焰，一旦熄火，自動(dòng)關(guān)閉電磁閥，報(bào)警并送出停火信號(hào)。
4）助燃空氣壓力過(guò)低保護(hù)，燃燒器附有風(fēng)壓開關(guān)進(jìn)行聯(lián)鎖，一旦風(fēng)壓過(guò)低即停燃燒器。
5）燃?xì)鈮毫^(guò)低或過(guò)高保護(hù)，燃燒器附有燃?xì)飧邏汉偷蛪洪_關(guān)，一旦氣壓過(guò)高或過(guò)低，則停燃燒器。
6）燃燒器自動(dòng)檢漏，一旦泄漏，自動(dòng)保護(hù)并送出泄漏信號(hào)。
7） 連鎖控制：在熔鹽爐運(yùn)行過(guò)程中，必須保證整個(gè)系統(tǒng)的每個(gè)設(shè)備都是正常工作。一旦出現(xiàn)那個(gè)設(shè)備的參數(shù)出現(xiàn)不正常的變動(dòng)，即進(jìn)行停爐，并報(bào)警，以確保整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
5.在自動(dòng)控制系統(tǒng)的管理下，通過(guò)各系統(tǒng)的互相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)以下功能：
l 為用熱設(shè)備提供滿足負(fù)荷要求的穩(wěn)定高溫?zé)嵩矗?/span>
l 保持整個(gè)熱系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)運(yùn)行；
l 實(shí)現(xiàn)熔鹽爐熱負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)；
l 實(shí)現(xiàn)熔鹽爐在非正常工況下的安全聯(lián)鎖反饋保護(hù)；
l 具有各種非正常情況下的預(yù)警、報(bào)警、故障鎖定等功能；
l 實(shí)現(xiàn)熔鹽爐開爐、停爐時(shí)風(fēng)機(jī)自動(dòng)吹掃功能;
l 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)人運(yùn)行。
采購(gòu)熔鹽爐請(qǐng)關(guān)注（上能公司網(wǎng)站： gqjk.com.cn
Please pay attention to purchasing molten salt furnaces (website of Shangneng Company: www.czsngl. com)
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