淺析拜耳法生產(chǎn)氧化鋁閃蒸系統(tǒng)二次蒸汽帶料原因及危害

陳澤成，張文康

（山東南山東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265706）

拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工序的重要設(shè)備，負(fù)責(zé)對溶出工序生產(chǎn)流程中的礦漿進(jìn)行降溫降壓，是實現(xiàn)溶出系統(tǒng)熱平衡和礦漿內(nèi)熱量循環(huán)利用的關(guān)鍵所在，拜耳法氧化鋁的生產(chǎn)工藝的能量消耗約占產(chǎn)品成本的20%～30%，其中溶出的新蒸汽消耗又占據(jù)較大比例，目前閃蒸槽系統(tǒng)的運行調(diào)控與熱平衡和熱量的循環(huán)利用方面仍然有進(jìn)步的空間，控制好溶出閃蒸系統(tǒng)，防止帶料是氧化鋁穩(wěn)定生產(chǎn)降低能耗的重要保障。

1 溶出工序閃蒸工藝介紹

東海氧化鋁有限公司采用的管道化溶出技術(shù)，是目前應(yīng)用最廣泛的蒸汽間接加熱強(qiáng)化溶出技術(shù)，采用10級自蒸發(fā)9級套管預(yù)熱1級套管加熱的溶出技術(shù)。用新蒸汽冷凝水和閃蒸閃蒸出的二次蒸汽將1-9級套管中的礦漿預(yù)熱到220℃，再用新蒸汽對第十級套管進(jìn)行加熱，使礦漿達(dá)到溶出反應(yīng)的溫度250℃。

2 閃蒸槽的結(jié)構(gòu)及工作原理

閃蒸屬于壓力容器的一種，閃蒸槽的頂部裝有分液器板和二次蒸汽排孔。料漿從閃蒸槽的中部進(jìn)料，在進(jìn)料管的末端是噴射頭裝置，安裝有耐磨孔板（采用熱裝或者螺絲固定）孔板中心與槽體中心線重合，料漿經(jīng)孔板的降壓作用后垂直向下噴出，為防止向下噴出的料漿對槽體造成沖刷磨損，在閃蒸槽底部正對孔板的中心位置安裝有耐磨錐帽，錐帽采用三角支架焊接支撐在槽體上，同時在下部內(nèi)側(cè)也有耐磨襯板，避免料漿直接沖刷在槽體上。通過不同級的閃蒸槽之間的壓差使礦漿內(nèi)的水分再次蒸發(fā)形成二次蒸汽，二次蒸汽從閃蒸槽頂?shù)恼羝欧趴谶M(jìn)入對應(yīng)級的管道換熱器中對溫度較低的礦漿進(jìn)行預(yù)熱。

3 二次蒸汽帶料及其危害

礦將經(jīng)過高溫高壓溶出反應(yīng)后，需要在閃蒸系統(tǒng)中進(jìn)行降溫降壓，使礦漿達(dá)到常壓狀態(tài)，以繼續(xù)后續(xù)工序的稀釋、沉降分離等過程，溶出工序的閃蒸系統(tǒng)共有十級，閃蒸槽在對礦漿進(jìn)行降溫降壓的同時利用閃蒸出的二次蒸汽對低溫礦漿進(jìn)行預(yù)熱從而達(dá)到乏汽再利用以降低生產(chǎn)中的蒸汽消耗，而實際的生產(chǎn)過程中閃蒸的二次蒸汽往往由于生產(chǎn)條件和控制條件的原因帶出大量的礦漿形成二次蒸汽帶料，二次蒸汽帶料對生產(chǎn)的危害主要有以下幾個方面。

二次蒸汽中攜帶的礦漿會在套管夾套之間形成結(jié)疤，從而造成管道外的蒸汽與管道內(nèi)的礦漿之間的換熱速度減緩，影響管道換熱器系統(tǒng)的換熱效果；帶料造成礦漿中的苛性堿隨二次蒸汽進(jìn)入到二次水系統(tǒng)，二次蒸汽的冷凝水要做為赤泥的洗水，洗水中的堿含量升高，不利于系統(tǒng)中堿的回收成，使拜耳法循環(huán)效率下降產(chǎn)生堿浪費；閃蒸系統(tǒng)一旦產(chǎn)生帶料現(xiàn)象往往會影響機(jī)組的正常生產(chǎn)運行，必要時要采取臨時降低溶出機(jī)組的進(jìn)料量，以防止帶料造成更大的危害，這必然造成氧化鋁單位產(chǎn)量的下降。

4 閃蒸帶料產(chǎn)生的原因

（1）閃蒸槽噴射頭的孔板尺寸。閃蒸槽噴射頭的孔板尺寸是影響閃蒸系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，首級閃蒸孔板的尺寸在很大程度上決定了溶出系統(tǒng)的進(jìn)料量，后續(xù)各級的閃蒸孔板尺寸又決定著各級閃蒸槽的蒸發(fā)量，如果閃蒸槽的孔板直徑過大就難以形成閃蒸槽各級之間的壓差失去閃蒸作用，如果孔板直徑過小造成閃蒸槽內(nèi)的礦漿流動不暢，使閃蒸槽內(nèi)的礦漿處于高液位狀態(tài)容易引起二次系統(tǒng)的帶料。

（2）閃蒸槽出汽閥門開度以及進(jìn)料溫度和壓力。首級閃蒸槽的進(jìn)料壓力低會造成首級閃蒸槽的液位高，對閃蒸系統(tǒng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響，造成二次蒸汽對礦漿的預(yù)熱不足，如果調(diào)節(jié)出汽閥門開度又容易造成各級閃蒸出氣量的不均勻從而再次影響閃蒸的進(jìn)料溫度，形成惡性循環(huán)，且礦漿溫度對閃蒸效果不好造成蒸汽帶料，和出料管道汽夾料現(xiàn)象，加速管道磨損，制約了閃蒸系統(tǒng)的安全運行及增大了能源損失。

（3）二次蒸汽冷凝水系統(tǒng)不通暢。二次蒸汽冷凝水系統(tǒng)不通暢是影響閃蒸控制的又一主要因素，二次蒸汽冷凝水系統(tǒng)不通暢一方面造成閃蒸槽產(chǎn)生的二次蒸汽無法充分利用，時閃蒸出汽不足使閃蒸槽憋壓。

同時還造成加換熱器換熱面積減少，降低換熱效果，而一旦冷凝水系統(tǒng)憋壓造成冷凝水通過其它管道進(jìn)入下一級閃蒸，增加下一級閃蒸的流量和蒸發(fā)量從而引起下一級閃蒸的帶料。

5 控制措施

加強(qiáng)對機(jī)組運行參數(shù)的監(jiān)控，根據(jù)閃蒸槽的壓力變化控制二次蒸汽冷凝水系統(tǒng)的液量平衡；穩(wěn)定新蒸汽壓力和溫度，減少新蒸汽壓力的波動，確保新蒸汽飽和蒸汽對礦漿的持續(xù)穩(wěn)定換熱；穩(wěn)定冷凝水罐液位，強(qiáng)化換熱效果，冷凝水管間接控制著閃蒸系統(tǒng)的平衡，通過冷凝水罐的疏水閥門對罐內(nèi)的冷凝水液位進(jìn)行控制則可以有效的控制管道內(nèi)冷凝水的壓力進(jìn)而確保閃蒸對套管換熱器之間的壓力差；在閃蒸不帶料的情況下，盡量開大乏汽閥門，確保二次汽的利用，閃蒸效果良好的狀況下開大乏汽閥門可以使礦漿內(nèi)的蘊涵的蒸汽充分的進(jìn)行閃蒸不僅能夠獲得更好的換熱效果而且為后續(xù)工序的液量平衡減輕壓力；保證各級閃蒸之間壓差平穩(wěn)，閃蒸槽之間的壓差能夠確保整個閃蒸流程中礦漿內(nèi)的蒸汽被不斷的、持續(xù)的、平緩的釋放出來，不僅有利于閃蒸槽控制不帶料而且可以將二次蒸汽的利用發(fā)揮到最大值。

6 結(jié)語

在氧化鋁生產(chǎn)過程中，閃蒸帶料的危害極大，閃蒸帶料會使套管管束結(jié)疤，結(jié)疤的導(dǎo)熱性很差，它的傳熱系數(shù)約為鋼材的1/35。在實際生產(chǎn)過程中，隨著管束結(jié)疤厚度的增加，換熱效果越來越差，所以在生產(chǎn)過程中，為了更好地利用能源，減少浪費，必須更充分得利用閃蒸二次蒸汽全力避免二次蒸汽帶料的發(fā)生。