蒸發(fā)真空系統(tǒng)改造方案

張世民（陜西紅星化工有限責(zé)任公司 陜西 渭南 714000）

一、改造背景

陜西省化工總廠2萬噸/年燒堿系統(tǒng)是由原1萬噸/年逐步擴(kuò)建而來：首先將二、三效蒸發(fā)器由自然循環(huán)改成強(qiáng)制循環(huán)，隨后一、二效蒸發(fā)器的加熱面積也由120m2擴(kuò)大到180m2。雖然蒸發(fā)器的能力在不斷增加，但三效的真空系統(tǒng)一直沒有改造，造成真空噴射器循環(huán)水進(jìn)水溫度達(dá)40℃，出水溫度更是高達(dá)53℃，真空度由當(dāng)初的650-670mmHg柱下降到500-530mmHg柱，蒸發(fā)系統(tǒng)的溫度整體上升，對(duì)設(shè)備的腐蝕增加,檢修頻繁。蒸發(fā)生產(chǎn)能力達(dá)不到要求，形成氯堿系統(tǒng)生產(chǎn)的瓶頸，因此，真空系統(tǒng)的改造迫在眉睫。

但氯堿市場(chǎng)低迷，企業(yè)資金緊張，只能尋找一種經(jīng)濟(jì)可行的改造方法。

我廠蒸發(fā)真空系統(tǒng)的實(shí)際狀況如下:（表1)

冷卻塔為水噴射驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)霧化式冷卻塔,原來裝了16組，因熱水泵壓力過低運(yùn)行效果差,卸掉了4組，所以現(xiàn)在還空4個(gè)位置。

二、改造思路、目標(biāo)及可行性分析

從上面的情況可以看出，熱水泵型號(hào)是10SH-13A，換個(gè)葉輪，就變?yōu)?0SH-13，流量、揚(yáng)程必將大幅度提高；冷卻塔增加4組，再加上熱水泵流量、揚(yáng)程的增加，能力提高45%是完全可能的；涼水泵因?yàn)樵O(shè)計(jì)選用壓力本來就高，流量增大后，壓力的降低不會(huì)影響真空系統(tǒng)的正常運(yùn)行；最后,再在真空噴射器上下點(diǎn)功夫就完全有可能用很小的投資使真空系統(tǒng)的能力提高45%左右，這就是我們改造的目標(biāo)。

三、改造方案

首先分析熱水泵，換葉輪后流量提高45%即流量達(dá)到418m3/h，依據(jù)表2泵性能表，利用插值法可以估算出：此時(shí)實(shí)際揚(yáng)程為25.3*92%=23.3m，軸功率約為36KW，由于我廠當(dāng)初安裝泵時(shí)配的電機(jī)就是45KW，因此，對(duì)熱水泵的改造，僅僅換個(gè)葉輪就可以滿足需要了。

其次分析涼水泵，流量提高45%，即流量達(dá)到398m3/h，同樣依據(jù)表2泵性能表，利用插值法可以估算出：此時(shí)揚(yáng)程約為57.6*92%=53m，該揚(yáng)程完全滿足真空噴射器對(duì)水壓的要求，顯然我廠現(xiàn)有涼水泵不用進(jìn)行任何改造。

再看冷卻塔,水噴射驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)霧化式冷卻塔雖說0.08MPa的進(jìn)水壓力就能運(yùn)行，但效果還是比較差的。隨著進(jìn)水壓力的提高，冷卻效果越來越好，冷卻水量也自動(dòng)增加，根據(jù)長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，如能將進(jìn)水壓力控制在1.3—1.5Mpa是比較合適的。

考慮到現(xiàn)在泵的底閥常?；夭涣宋唬ㄗ。?，我們計(jì)劃加高水池沿壁，使水面高于泵進(jìn)口，這樣就可以去掉底閥，也降低了管道系統(tǒng)的阻力。改造前水池液面與噴霧口高度差7.5m，改造后水池水面升高，水池液面與噴霧口高度差降為6.5m。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,參考 《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003，計(jì)算出改造前熱水泵進(jìn)出口管線(dn250)折合阻力約為2.9m，涼水泵進(jìn)出口管線(dn250)折合阻力約為5.6m；改造后熱水泵進(jìn)出口管線折合阻力為4.5m，涼水泵進(jìn)出口管線折合阻力為8.2m。

工藝流程圖見圖1

對(duì)于水噴射驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)霧化式冷卻塔來說，由于改造前后水壓相差不大，冷卻水量可按Q≈K*h0.5來估算。 h為進(jìn)塔水壓(m水柱)（根據(jù)廠家所給塔的性能表，噴嘴處壓力15m水柱時(shí)冷卻水量30 m3/h，這里按28 m3/h計(jì)算）

冷卻塔的k≈Q/h0.5=28/150.5=28/3.87=7.24

改造前噴嘴處水壓=泵揚(yáng)程-管道阻力-泵進(jìn)出口液位差=21.4-2.9-7.5=11.0m，故：改造前單臺(tái)冷卻塔能力：

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?

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Qq1=K*h0.5=7.24*11.00.5=7.24*3.32=24.0m3/hr。

改造后噴嘴處水壓=23.9-4.5-6.5=12.9m，

改造后單臺(tái)冷卻塔能力：

Qh1=K*h0.5=7.24*12.90.5=7.24*3.59=26.0m3/hr。

所以，改造前熱水泵冷卻塔系統(tǒng)的能力為：24*12=288 m3/h

改造后熱水泵與涼水塔系統(tǒng)的能力為：26*16=416 m3/h，實(shí)際能力提高了（416-288）/288=44.4%(與前面假設(shè)基本一致)。

再來分析涼水泵與水噴射真空泵：（現(xiàn)用水噴射真空器噴嘴面積共0.002769m2）

改造前噴嘴處水壓=泵揚(yáng)程-管道阻力-噴嘴處距涼水池液面高度差=59.8-5.6-14.5=39.7m水柱。此時(shí)真空度為550mmHg柱，折合7.48m水柱。

可以計(jì)算出改造前噴嘴處壓差ΔH=39.7m+7.48m=47.18 m

噴嘴系數(shù)取0.92，則

V流速 = 0.92*(2*9.8*47.18)^0.5=27.98 m/s

Q流量 = 3600*0.002769*V =278.9 m3/h

要達(dá)到流量提高45%，即流量達(dá)到398m3/h,此時(shí)，涼水泵的揚(yáng)程為（0.576 MPa*0.92）=0.53Mpa：

這時(shí)噴嘴處水壓=53-8.2-14.5=30.2m，改造后真空度可以達(dá)到650mmHg柱，折合8.84m水柱，可以計(jì)算出噴嘴前后壓差30.2m+8.84m=39.04m

V流速 = 0.92*(2*9.8*39.04)^0.5=25.45 m/s

要達(dá)到總流量為398 m3/h，則需要的噴嘴面積為：

S0=398/3600/25.45=0.004344m2

故需要增加的噴嘴面積ΔS=0.004344m2-0.002769m2=0.001575 m2

四、扁形噴嘴的布置方法

由于現(xiàn)有真空噴射器中無法再安裝噴嘴，但現(xiàn)有真空噴射器已經(jīng)滿足對(duì)不凝性氣體的抽氣能力要求，所以，考慮在現(xiàn)有真空噴射器蒸汽進(jìn)口前增加一直徑φ800輔助噴水降溫器，新增加的噴嘴安裝在輔助噴水降溫器內(nèi)，由斜下方向上噴水，與設(shè)備頂碰撞后散開落下，用于對(duì)蒸汽冷凝降溫，分擔(dān)真空噴射器的冷凝負(fù)荷。

為防止堵塞，考慮將φ57*3.5鋼管端部壓扁，形成約5.5mm*60mm條形扁噴嘴。則需要該種扁噴嘴數(shù)n=0.001575/0.0055/0.06=5個(gè)，剛好滿足要求。

這樣，就用極小的投資，完成了蒸發(fā)系統(tǒng)的改造，可以說是事半功倍。

射流泵技術(shù)的理論及應(yīng)用 --陸宏圻著 水利電力出版社1989

《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003，