可調(diào)控噴射泵在氧化鋁拜耳法溶出工藝中的應(yīng)用

【摘要】本文介紹可調(diào)控噴射泵baelz590的工作原理，及其在氧化鋁拜耳法工業(yè)生產(chǎn)中對閃蒸槽產(chǎn)生的蒸汽乏汽二次利用實(shí)例。通過對比傳統(tǒng)解決方案，量化說明可調(diào)控噴射泵的節(jié)能效果。

【關(guān)鍵詞】可調(diào)控噴射泵；蒸汽系統(tǒng)；節(jié)能

引言

閃蒸槽是拜耳法氧化鋁生產(chǎn)流程中的重要設(shè)備，它能否正常使用關(guān)系到整個生產(chǎn)流程能否連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。同時，閃蒸槽作為壓力容器，又是特種設(shè)備管理的重點(diǎn)，事關(guān)重大，必須保證其安全運(yùn)行。中國鋁業(yè)中州分公司第二氧化鋁廠（簡稱中州二氧），在溶出機(jī)組配置了10臺閃蒸槽，串聯(lián)在一起用于溶出礦漿的降溫降壓，同時產(chǎn)生乏汽用于套管的預(yù)熱，是建立整個系統(tǒng)熱平衡的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于中州二氧套管換熱面積不足，導(dǎo)致乏汽利用率低，在末級（10級）閃蒸槽還有0.25MPa，溫度140℃左右的乏汽不能進(jìn)一步利用，傳遞至稀釋槽加熱循環(huán)水后排空，造成大量蒸汽浪費(fèi)，也因有一定壓力存在給設(shè)備安全運(yùn)行造成隱患。通過在乏汽管路上增加可調(diào)控噴射泵，提高了乏汽利用效果，降低了末級閃蒸壓力，做到了節(jié)能減排，安全運(yùn)行。

1.可調(diào)控噴射泵工作原理

噴射泵是通過閥芯和文丘里管改變流體流速及壓力，達(dá)到混流的效果。

圖1描述了可調(diào)控噴射泵的結(jié)構(gòu)。射流以靜態(tài)壓力P01在射流噴嘴①中被加速，直至到達(dá)混流管③入口處，也就是抽吸流噴嘴②的末端，此時達(dá)到其最大速度Vt。由于其速度高，射流通過渦流切向應(yīng)力將抽吸流帶走。抽吸流以靜態(tài)壓力P03在抽吸流噴嘴中加速，至混流管入口處達(dá)到速度Vs。兩介質(zhì)在混流管中相互混合，并相互交換動量、動能及熱能?；炝髟诨炝鞴苣┒怂俅笮〗橛赩t與Vs之間。在擴(kuò)散管中混流速度下降到滿足實(shí)際需要的數(shù)值。

在射流噴嘴和抽吸流噴嘴中，根據(jù)伯努利方程流體壓力會下降，此壓力在混流管入口處達(dá)到最低值，也就是共同壓力P’。此壓力在混流管中由于上面提到的動量交換升高，并在擴(kuò)散管中由于速度降低繼續(xù)升高。

①射流噴嘴；②抽吸流噴嘴；③混流管；④擴(kuò)散管；⑤錐形針

V流速，（Vt射流、Vs抽吸流）

P壓力，H：噴射泵進(jìn)口處壓差P01-P03，h：噴射泵出口處壓差P04-P03，hs：P03與P’壓力差。

P01：初級網(wǎng)壓力，P03：設(shè)備回流壓力，P04：設(shè)備出水壓力，P’：噴嘴后壓力。

可調(diào)控噴射泵是傳統(tǒng)噴射泵和調(diào)控閥門的有機(jī)結(jié)合，既保留了噴射泵的混流效果，又具有調(diào)控閥門的可調(diào)控性?？烧{(diào)控噴射泵通過調(diào)節(jié)噴嘴橫截面面積，保證噴嘴處流體在任意負(fù)荷下都擁有較高的流速，達(dá)到在0-100%負(fù)荷下均可調(diào)。

2.可調(diào)控噴射泵蒸汽節(jié)能方案的選擇

運(yùn)用可調(diào)控噴射泵將難于回收利用的低壓低溫乏汽與多余的溫度高、壓力高的乏汽混流后形成便于輸送可利用的蒸汽。

2.1加裝噴射泵之前中州二氧溶出I組閃蒸壓力及乏汽閥門開度、溫度表：

表1中可以看出：選擇1級閃蒸的高品質(zhì)乏汽與10級閃蒸低溫低壓乏汽通過噴射泵輸出多余乏汽再利用是最佳的。因在7閃加入后增濃溶出料漿，使得7-9級閃蒸槽液位高，乏汽閥門開度較小，故其壓力、溫度相差不大。

2.2為防止閃蒸乏汽過量輸出，中州技術(shù)中心計算出了閃蒸槽所具有的乏汽量，其中1閃乏汽量是35.8t/h，10閃乏汽量是9.7t/h，均高于其他閃蒸槽，因此，輸出1閃、10閃乏汽是利用乏汽效果最好的一種匹配。這也與表1中的結(jié)論一致。同時，技術(shù)中心計算得出：1閃可以輸出乏汽12-14t/h，對套管預(yù)熱不會產(chǎn)生大的影響。經(jīng)過計算，可以輸出10閃乏汽3-5t/h。噴射泵輸出乏汽總量是15-19t/h。

2.3可調(diào)控噴射泵輸出蒸汽的使用地選擇。經(jīng)過篩選，在中州二氧Ⅵ、Ⅶ組蒸發(fā)器使用條件較好，理由：一是距離溶出閃蒸乏汽管路較近：約120米，便于輸出利用。二是使用的新蒸汽參數(shù)：壓力：0.55-0.6Mpa；溫度是：160-170℃；兩個蒸發(fā)機(jī)組流量：80～90t/h。使用噴射泵后輸出蒸汽容易滿足要求。可以替代新蒸汽。

3.可控噴射泵在閃蒸乏汽中的應(yīng)用

3.1乏汽量計量準(zhǔn)確、完善。

工藝簡圖1中可以看出：在1閃、10閃新增乏汽管路出口，噴射泵出口均安裝流量計。完善準(zhǔn)確的計量設(shè)施不僅能夠容易得出乏汽利用效果，對噴射泵安全穩(wěn)定的操控也起指導(dǎo)作用。

3.2在10閃乏汽出口管路加裝止回閥，目的是防止高壓汽回流至10閃，造成10閃超壓。止回閥承壓等級一定要大于1閃乏汽壓力。

3.3噴射泵進(jìn)出蒸汽管路都加裝壓力傳感器和現(xiàn)場壓力表，方便操作人員在控制室和使用現(xiàn)場都能掌握蒸汽壓力變化狀況。

4.投用可調(diào)控噴射泵效果

通過對可調(diào)控噴射泵實(shí)際運(yùn)行，跟蹤的閃蒸參數(shù)，1閃壓力降低為2.5MPa，溫度降低至229℃；10閃壓力降低為0.19MPa，溫度降低至135℃左右。10閃壓力和溫度都用明顯的下降，乏汽利用量為18t/h，其中10閃乏汽量是4 t/h，符合生產(chǎn)要求。

按照新蒸汽成本100元/t計算，每月可節(jié)約新蒸汽費(fèi)用為129.6萬元，效益可觀。

10閃壓力減低，減少了乏汽排空浪費(fèi)，也使容器的操作更安全，更穩(wěn)定。為后續(xù)流程提供了較好的生產(chǎn)操作平臺。

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