淺析拜耳法生產(chǎn)流程中閃蒸二次蒸汽系統(tǒng)的控制

張文康，陳澤誠(chéng)

（山東南山東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265706）

東海氧化鋁溶出車(chē)間二期高壓機(jī)組采用10級(jí)自蒸發(fā)9級(jí)套管預(yù)熱1級(jí)套管加熱的溶出技術(shù)。溶出后的礦漿經(jīng)10級(jí)閃蒸槽降溫、降壓，閃蒸出來(lái)的二次蒸汽送入對(duì)應(yīng)的預(yù)熱套管礦漿進(jìn)行預(yù)熱，管道換熱器首先用閃蒸出的二次蒸汽將1～9級(jí)套管中的礦漿預(yù)熱到220℃，再用新蒸汽對(duì)第十級(jí)套管進(jìn)行加熱，使礦漿達(dá)到溶出反應(yīng)的溫度250℃，由于1～9級(jí)的管道換熱器達(dá)到的預(yù)熱溫度越高第十級(jí)加熱所消耗的蒸汽越少，因此二次汽流程的合理控制對(duì)生產(chǎn)能耗的降低就要至關(guān)重要的作用。

1 閃蒸的工作原理

閃蒸是減壓導(dǎo)致汽液分離現(xiàn)象是從一個(gè)熱力學(xué)平衡態(tài)到下一個(gè)熱力學(xué)平衡態(tài)的變化過(guò)程。閃蒸槽就是壓力和溫度較高的鋁酸鈉溶液進(jìn)入到低壓的容器中由于壓力的降低使鋁酸鈉溶液中的水分以蒸汽的形式分離出來(lái)，實(shí)際中生產(chǎn)限于壓力容器的體積和閃蒸能力往往通過(guò)多級(jí)閃蒸使鋁酸鈉溶液中的二次蒸汽充分的進(jìn)行分離為生產(chǎn)提供所需要的熱量。

2 閃蒸槽孔板的尺寸控制

閃蒸系統(tǒng)運(yùn)行的好壞首先取決于一整套閃蒸孔板的尺寸是否合適，否則不僅降低預(yù)熱溫度、增加蒸汽消耗，還可能使閃蒸帶料，造成加熱管束或單管夾套內(nèi)結(jié)疤甚至堵塞，或者料漿在孔板前的過(guò)料管內(nèi)閃蒸，使過(guò)料管劇烈磨損。因此孔板尺寸的選擇顯得尤為重要。投產(chǎn)以來(lái)，二期高壓機(jī)組進(jìn)料量在不斷提高，溶出機(jī)組的進(jìn)料量也在相應(yīng)的提高。結(jié)合不同的流量及實(shí)際生產(chǎn)參數(shù)的變化，我們做出了相應(yīng)的孔板調(diào)整，使閃蒸系統(tǒng)運(yùn)行滿足生產(chǎn)的要求。以下為溶出機(jī)組在進(jìn)料量為690m3/h流量下的閃蒸孔板系列：下表為氧化鋁溶出車(chē)間二期高壓機(jī)組閃蒸孔板節(jié)流尺寸。閃蒸孔板節(jié)流尺寸(mm)。

3 閃蒸槽內(nèi)液位控制

閃蒸槽為中部進(jìn)料，中部出料，方便生產(chǎn)中閃蒸槽內(nèi)液位的控制，盡量保證閃蒸槽內(nèi)液位處于高位狀態(tài)，使閃蒸槽內(nèi)礦漿中的熱焓有足夠的時(shí)間閃蒸出來(lái)，閃蒸槽內(nèi)液位與壓差和乏汽閥門(mén)的控制是在實(shí)際生產(chǎn)中主要控制的三個(gè)方面，三者之間相互聯(lián)系又相互影響，液位高，則乏汽閥門(mén)控制開(kāi)度大，閃蒸壓差小，液位低，則乏汽閥門(mén)開(kāi)度控制要小，壓差大。液位的控制對(duì)整個(gè)閃蒸系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)控制和能耗有很大的影響。

4 閃蒸槽壓差、溫差控制

閃蒸槽的壓差主要是由整個(gè)流程中的進(jìn)料量和節(jié)流孔板的尺寸所決定的，節(jié)流孔板的作用，就是在管道的適當(dāng)?shù)胤綄⒖讖阶冃。?dāng)?shù)V漿經(jīng)過(guò)節(jié)流孔板時(shí)流束變細(xì)壓力變大，因?yàn)槊考?jí)孔板的尺寸是依次變大的所以會(huì)產(chǎn)生壓差，壓力低于液體對(duì)應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓力，閃蒸罐中就有蒸汽及溶解在礦漿中的氣體逸出，形成蒸汽與氣體混合的小氣泡，壓力越低，氣泡越多。閃蒸出的熱焓越多，但是由于閃蒸槽的閃蒸能力和工藝要求，礦漿中的熱焓要在10級(jí)閃蒸槽中依次閃蒸出來(lái)，進(jìn)入對(duì)應(yīng)的預(yù)熱套管，而要使礦漿中的熱焓能夠合理的分布在10級(jí)閃蒸槽中依次閃蒸出來(lái)，就要控制好閃蒸槽的壓差和溫差，當(dāng)溫差與壓差被合理的控制到一定的范圍內(nèi)能夠很好的保證閃蒸系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

表1 氧化鋁溶出車(chē)間二期高壓機(jī)組閃蒸孔板節(jié)流尺寸

5 閃蒸槽乏汽閥門(mén)的控制

在實(shí)際生產(chǎn)中乏汽閥門(mén)的控制是最常用也是最直接的控制方法，閃蒸槽內(nèi)閃蒸出的蒸汽就是通過(guò)乏汽閥門(mén)的控制來(lái)保證10級(jí)閃蒸槽的合理分配與控制，每臺(tái)閃蒸槽的頂部都有1臺(tái)或者2臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)，通過(guò)遠(yuǎn)程或者現(xiàn)場(chǎng)的電動(dòng)控制其開(kāi)關(guān)度，以便能夠及時(shí)的調(diào)節(jié)槽內(nèi)閃蒸出的蒸汽排出量。并由此控制好槽內(nèi)的液位和壓差。

6 冷凝水控制

溶出冷凝水系統(tǒng)是溶出機(jī)組的一個(gè)熱平衡系統(tǒng)，在正常運(yùn)行中，蒸汽與套管換熱完成后生成冷凝水，冷凝水再由冷凝水罐收集，冷凝水中的冷凝水液位按要求保證液位在30%～50%,液位過(guò)高或者過(guò)低都會(huì)影響套管換熱器換熱效果，冷凝水罐中的液位過(guò)高，會(huì)造成冷凝水罐與套管換熱器外管中的冷凝水壓差變小，從而影響二次蒸汽的進(jìn)入，以及蒸汽與冷凝水的混合造成換熱效果差，從而造成汽耗上升，而液位控制低又會(huì)造成二次蒸汽在套管換熱器中停留時(shí)間變短，使二次蒸汽未能及時(shí)有效的換熱，便進(jìn)入到冷凝水罐中，使套管中礦漿的預(yù)熱溫度低，從而消耗更多的新蒸汽在加熱級(jí)進(jìn)行加熱，造成無(wú)謂的蒸汽浪費(fèi)。

7 閃蒸帶料

閃蒸槽帶料是指閃蒸槽閃蒸出的二次蒸汽中含有大量的礦漿或者堿液。造成閃蒸帶料的原因有很多，其中包括前面講到：①閃蒸槽孔板的尺寸。②閃蒸槽內(nèi)液位控制。③閃蒸槽壓差、溫差控制。④閃蒸槽乏汽閥門(mén)的控制。⑤冷凝水控制等原因。閃蒸槽的合理控制就是能夠在保證閃蒸不帶料的情況下最大可能的將礦漿中的熱焓閃蒸出來(lái)，使整個(gè)的熱平衡在最低能耗的情況下運(yùn)行。

8 結(jié)語(yǔ)

閃蒸系統(tǒng)是溶出工序汽、熱轉(zhuǎn)換平衡的關(guān)鍵，也是溶出操作的難點(diǎn)及重點(diǎn)。10級(jí)閃蒸、9級(jí)套管預(yù)熱溶出技術(shù)關(guān)鍵在于閃蒸系統(tǒng)運(yùn)行是否良好。閃蒸槽的控制就是在保證閃蒸不帶料的情況下，盡量降低壓力，提高液位，盡可能的閃蒸出更多的二次蒸汽，給套管換熱，以降低新蒸汽的消耗，減少生產(chǎn)費(fèi)用的投入。