稀釋槽超壓原因分析與防范措施

摘 要：稀釋槽是連接壓力容器的常壓溶出，在高壓溶出工序承擔(dān)著料漿稀釋的任務(wù)，在運(yùn)行過程中由于管道結(jié)疤、打料、排水不暢以及節(jié)流孔板損壞等原因，極易發(fā)生超壓現(xiàn)象，對(duì)設(shè)備和人身安全造成嚴(yán)重威脅。分析稀釋槽超壓產(chǎn)生的原因，針對(duì)性的采取防范措施，可保障稀釋槽的安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免因超壓引起的各類安全事故。

關(guān)鍵詞：稀釋槽；超壓；溶出

1 稀釋槽流程簡(jiǎn)介

正常運(yùn)行情況下，末級(jí)閃蒸槽的料漿經(jīng)過節(jié)流孔板減壓后進(jìn)入稀釋槽，在稀釋槽內(nèi)與沉降送來的一次洗液進(jìn)行混合后經(jīng)稀釋泵送往稀釋后槽。稀釋槽內(nèi)自蒸發(fā)產(chǎn)生的稀釋乏汽由頂部管道進(jìn)入水冷器，與循環(huán)上水進(jìn)行直接熱交換后由水冷器頂部進(jìn)入安全槽，然后排空。循環(huán)上水經(jīng)過稀釋乏汽加熱后從水冷器底部流入熱水槽，經(jīng)熱水泵送往沉降熱水槽。在停車放料過程中，機(jī)組內(nèi)的高壓料漿經(jīng)節(jié)流孔板減壓后進(jìn)入稀釋槽，在稀釋槽內(nèi)與一次洗液混合后經(jīng)稀釋泵送往稀釋后槽。稀釋乏汽和循環(huán)水流程與正常運(yùn)行情況下一致。

2 稀釋槽超壓原因分析

2.1 節(jié)流孔板損壞引起超壓

與稀釋槽相連的管道中有三根管道安裝有節(jié)流孔板，其中兩根放料管（用于機(jī)組放料，孔板芯內(nèi)徑50mm）和一根進(jìn)料管（用于正常運(yùn)行，孔板芯內(nèi)徑275mm）。節(jié)流孔板的原理是利用管徑的變化和流體體積的變化改變流體的壓力?？讖皆叫∑錅p壓效果越明顯。然而，在生產(chǎn)過程中受料漿的沖刷容易造成節(jié)流孔板的磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成孔板芯脫落，失去節(jié)流減壓的效果，從而造成稀釋槽內(nèi)壓力升高。

由于進(jìn)料管節(jié)流孔板芯內(nèi)徑與進(jìn)料管道內(nèi)徑（300mm）相差不大，且前端壓力較低（0.8-1.5bar）在正常運(yùn)行情況，節(jié)流孔板失效，對(duì)稀釋槽內(nèi)的壓力影響并不明顯。但在機(jī)組放料情況下，節(jié)流孔板失效將會(huì)引起稀釋槽內(nèi)壓力大幅上升和乏汽帶料，造成稀釋槽超壓和排空乏汽帶料，嚴(yán)重威脅人員、設(shè)備的安全，而帶料的乏汽也會(huì)造成環(huán)境污染和人身傷害。

2.2 乏汽管道堵塞引起超壓

正常運(yùn)行和機(jī)組放料過程中，稀釋乏汽常常帶料，特別是在機(jī)組放料時(shí)，由于料漿溫度高、乏汽量大，帶料現(xiàn)象更為嚴(yán)重。帶料的乏汽長(zhǎng)期在管道內(nèi)流通，會(huì)引起管道結(jié)疤，結(jié)疤厚度可達(dá)20mm以上，部分死角位置局部結(jié)疤更為嚴(yán)重，且硬度高。管道結(jié)疤導(dǎo)致乏汽管路內(nèi)徑變小，過汽能力降低，引起壓力升高。此外，管道結(jié)疤在震動(dòng)時(shí)可能脫落，造成管路局部堵塞，引起稀釋槽超壓。

循環(huán)上水所使用的水源，主要有生產(chǎn)水、循環(huán)水、赤泥回水等，部分企業(yè)經(jīng)過改造后還可將濃鹽水并入水冷器的循環(huán)上水。生產(chǎn)水和循環(huán)水水質(zhì)較好，一般不會(huì)對(duì)管路造成影響，但赤泥回水和濃鹽水水質(zhì)較差，其中赤泥回水主要含有堿和赤泥（主要成分為鋁硅酸鈣和鈉硅渣），濃鹽水含有高濃度的鈣、鎂離子。這兩類水源進(jìn)入水冷器后，會(huì)被乏汽帶入管路，產(chǎn)生結(jié)疤，從而引起稀釋槽超壓。

2.3 打料不暢引起超壓

稀釋泵若出現(xiàn)打料不暢，槽內(nèi)料位上升，淹沒乏汽管，則槽內(nèi)壓力無法對(duì)外釋放，稀釋槽前端的壓力不斷傳遞至稀釋槽，表現(xiàn)為“只進(jìn)不出”或“進(jìn)多出少”，必然造成稀釋槽壓力快速上升。稀釋槽淹沒乏汽管后，一部分料漿通過溢流管流入地溝，而大部分來不急溢出的料漿會(huì)通過乏進(jìn)管進(jìn)入水冷器、熱水槽以及安全槽，嚴(yán)重時(shí)會(huì)從乏汽排空管中噴出。含有高濃度堿的料漿會(huì)造成環(huán)境污染，并對(duì)周邊設(shè)備和人員造成傷害。按排空管30m高度可近似計(jì)算出稀釋槽內(nèi)的壓力在噴料情況下可達(dá)到3bar。受出料不暢的影響，系統(tǒng)的壓力會(huì)不斷在此積聚，從而引起稀釋槽超壓。

2.4 排水不暢引起超壓

安全槽和熱水槽與水冷器相連，運(yùn)行過程中熱水輸送不暢將造成安全槽和熱水槽液位上升，封堵稀釋槽乏汽，造成稀釋槽排汽不暢從而引起稀釋槽超壓。若熱水水位上升至水冷器則可能隨乏汽管回流至稀釋槽，造成稀釋槽液位上升，進(jìn)一步造成稀釋槽壓力上升。

3 稀釋槽超壓防范措施

3.1 節(jié)流孔板檢查與更換

稀釋槽進(jìn)料管上的節(jié)流孔板與孔板座配合組成噴射管聯(lián)合使用。孔板座內(nèi)部采用特殊的堆焊技術(shù)可延長(zhǎng)使用壽命，孔板芯表面采用耐磨合金材料制成具有較好的而磨效果。但孔板座的頂部、孔板與孔板座的連接處易產(chǎn)生局部渦流，使孔板座頂部、孔板與孔板座的連接處產(chǎn)生嚴(yán)重磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成孔板座磨穿或孔板芯脫落，使節(jié)流孔板失效。為避免上述情況發(fā)生，首先在安裝孔板時(shí)，應(yīng)對(duì)孔板的規(guī)格進(jìn)行調(diào)整，使孔板與孔板座配合嚴(yán)密，必要時(shí)采用堆焊方法填補(bǔ)連接處的間隙，減少渦流的產(chǎn)生。其次，在每次倒煮檢修時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)孔板和孔板座進(jìn)行檢查，查看磨損程度，并及時(shí)對(duì)磨損的部位進(jìn)行補(bǔ)焊。磨損嚴(yán)重的應(yīng)及時(shí)更換，對(duì)于更換時(shí)間因工況條件不同存在差異，可根據(jù)每個(gè)倒煮周期的磨損量進(jìn)行判斷，留足安全余量。機(jī)組放料管上的孔直接安裝在兩段管道之間，主要的磨損部位在孔板與管道的連接處和孔板芯與孔板的結(jié)合處。一般出現(xiàn)的情況是孔板下端（即靠近稀釋槽端）的管道磨損和孔板芯脫落。因此，應(yīng)定期對(duì)管道進(jìn)行測(cè)厚，對(duì)孔板進(jìn)行檢查，及時(shí)更換磨損的管道和損壞的孔板。

3.2 結(jié)疤的預(yù)防與清理

結(jié)疤在氧化鋁生產(chǎn)過程中危害嚴(yán)重，卻無法避免，只能采用相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防，減少結(jié)疤的形成，并定期進(jìn)行清理以減少結(jié)疤的危害，對(duì)于稀釋槽附近管路結(jié)疤預(yù)防與清理可以通過以下幾方面解決。首先，控制循環(huán)上水水源的水質(zhì)。重點(diǎn)控制赤泥回水含堿量和濃鹽水的混合比例。大壩回水井對(duì)于的井口控制是控制赤泥回水水質(zhì)的關(guān)鍵，根據(jù)大壩水位及時(shí)調(diào)整不同水平位井口的開閉，可有效避免赤泥回水的含堿量和泥量。而通過控制濃鹽水的混合比例，利用其他水源對(duì)濃鹽水進(jìn)行稀釋，降低水中鈣鎂離了濃度，可有效防止鈣鎂離子的析出，減少結(jié)疤。其次，定期對(duì)管路進(jìn)行檢查清理。乏汽管道，循環(huán)下水管道是檢查的重點(diǎn)。每個(gè)倒組煮周期均需要打開水冷器進(jìn)行檢查，部分管道可采用定期開孔的方式進(jìn)行檢查，為檢查方便可在管道上安裝短管，用插板封堵，檢查時(shí)只需拆開法蘭取出插板即可。發(fā)現(xiàn)管道結(jié)疤后，可采用高壓水進(jìn)行清理，有條件的企業(yè)可以利用已有的酸洗流程，經(jīng)過局部改造后利用硫酸進(jìn)行酸洗。

3.3 設(shè)備保養(yǎng)與管道防堵

稀釋泵和熱水泵分別負(fù)責(zé)稀釋料漿和熱水的輸送，為避免因設(shè)備礦障造成的超壓現(xiàn)象，需要對(duì)稀釋泵和熱水泵制定周密的保養(yǎng)維護(hù)方案，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行倒換和檢查，確保設(shè)備的安全可靠。同時(shí)，對(duì)于設(shè)備的配電系統(tǒng)需要增加備用線路并定期倒換和檢查，避免因突然斷電造成設(shè)備無法運(yùn)行。管道防堵方面，重點(diǎn)是防范水冷器下水口和熱水槽出水口的管道堵塞。由于水質(zhì)原因和乏汽帶料原因，循環(huán)下水可能含有較多的赤泥或析出鈣鎂鹽，在水冷器底部和熱水槽底部積聚造成水冷器下水口和熱水槽出水口堵塞。另外，脫落的結(jié)疤塊也可能造成管道堵塞。因此，必須定期對(duì)水冷器底部和熱水槽底進(jìn)行清淤，同時(shí)利用篩網(wǎng)（孔徑20mm左右）對(duì)水冷器下水口和熱水槽出水口入進(jìn)行過濾。由于積料可能堵塞篩網(wǎng)，造成水流不暢，不可直接將篩網(wǎng)安裝在水冷器的下水口和熱水泵的出水口，而是將篩網(wǎng)制成一定高度的柵欄，從側(cè)面隔開下水口和出水口，頂部不予封閉。如此，即可起到過濾的作用、又可保證篩網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行被堵后，熱水可溢過篩網(wǎng)從頂部進(jìn)入下水口和出水口，避免水流不暢引起的超壓現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

稀釋槽超壓的主要原因是節(jié)流孔板失效、管路堵塞、熱水和料漿流程不暢，造成入口壓力升高或槽內(nèi)壓力積聚，危及設(shè)備及人員安全。通過對(duì)節(jié)流孔板、循環(huán)上水水質(zhì)、泵類設(shè)備等制定相應(yīng)的控制保障措施，及時(shí)清理管路結(jié)疤和積淤，并對(duì)局部管口加裝篩網(wǎng)，可有效地防范稀釋槽超壓，保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，避免設(shè)備及人身傷害。

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