蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)調(diào)試中的常見影響因素*

盧 奇，周 振，黃 超，李 健，秦 妮，任向東

(1 上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司，上海 201518；2 甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司，甘肅 蘭州 730070)

目前，在石油化工、精細(xì)化工、醫(yī)藥生產(chǎn)及環(huán)保工程等領(lǐng)域，很多過(guò)程都涉及到蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)[1]，在國(guó)內(nèi)外各相關(guān)項(xiàng)目建設(shè)中，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)在調(diào)試的過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題，現(xiàn)就遇到的常見共性問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)并提出相應(yīng)解決措施。

1 單效蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)介

單效蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)圖如圖1所示。

本蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)流程簡(jiǎn)述如下：物料通過(guò)預(yù)熱器被新鮮蒸汽及管式蒸發(fā)器冷凝水加熱到要求溫度后，進(jìn)入結(jié)晶器中，達(dá)到一定液位后通過(guò)循環(huán)泵進(jìn)行管式蒸發(fā)器及結(jié)晶器間強(qiáng)制蒸發(fā)循環(huán)，物料達(dá)到飽和度后，會(huì)在飽和推動(dòng)力下產(chǎn)生晶粒，當(dāng)物料達(dá)到要求含固量后出料，結(jié)晶器內(nèi)物料產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，整個(gè)系統(tǒng)負(fù)壓真空通過(guò)真空泵保證。

圖1 單效蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)圖

2 蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)調(diào)試時(shí)常見問(wèn)題及解決措施

2.1 泵跳閘現(xiàn)象

泵在工藝系統(tǒng)中起到物料傳輸?shù)淖饔肹2]，如果泵停止工作，整個(gè)系統(tǒng)將無(wú)法運(yùn)行，在調(diào)試過(guò)程中，多見泵跳閘情況，其發(fā)生原因包括：

(1)負(fù)載過(guò)大，包括物料粘度過(guò)大及固液比超標(biāo)，導(dǎo)致電機(jī)抱死；

(2)泵腔有異物，卡死葉輪等；

(3)電機(jī)接錯(cuò)兩相電源。

解決措施：

(1)電機(jī)選型無(wú)誤的情況下，調(diào)高電流保護(hù)上限來(lái)解決跳閘現(xiàn)象；

(2)當(dāng)泵運(yùn)行時(shí)傾聽泵內(nèi)是否有異響，可判斷泵腔是否有異物；

(3)開機(jī)前需認(rèn)真核對(duì)產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)，功率及電壓電流等參數(shù)，避免接線與要求不符的現(xiàn)象。

2.2 跑料現(xiàn)象

在調(diào)試過(guò)程中，物料會(huì)出現(xiàn)在冷凝水中，造成料液流失及污染冷凝水的情況，其發(fā)生原因包括：

結(jié)晶器中液位過(guò)高，氣液兩相分離空間小，料液被帶走；

物料在蒸發(fā)過(guò)程中霧沫夾帶嚴(yán)重，除沫器達(dá)不到工作效果，造成料液被帶走[3]；

系統(tǒng)真空度過(guò)高，超出設(shè)計(jì)范圍，造成跑料現(xiàn)象。

解決措施：

(1)設(shè)計(jì)之初，充分考慮氣液分離空間，且嚴(yán)格控制進(jìn)料量，通過(guò)液位控制，避免液位過(guò)高現(xiàn)象的發(fā)生；

(2)嚴(yán)格控制物料濃度，對(duì)霧沫夾帶嚴(yán)重的工況，應(yīng)設(shè)計(jì)消泡裝置或消泡劑加量[4-6]；

(3)在結(jié)晶器分離室設(shè)置壓力變送器，通過(guò)聯(lián)控，穩(wěn)定真空度。

2.3 換熱器結(jié)垢現(xiàn)象

系統(tǒng)中預(yù)熱器、蒸發(fā)器及冷凝器[7]均起熱量傳遞的作用，根據(jù)傳熱原理，垢層越厚，傳熱效率越低，進(jìn)而縮短換熱器的運(yùn)行周期[8]，而在系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，結(jié)垢的主要原因包括：

(1)物料介質(zhì)中的離子結(jié)合成難溶性沉淀，隨著溫度升高，沉淀結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重；

(2)如換熱器本體表面存在一定污堵，與料液中結(jié)垢性離子，會(huì)更易結(jié)垢。

圖2 結(jié)垢現(xiàn)象

解決措施：

(1)盡可能降低物料中結(jié)垢性離子的含量；

(2)設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行清洗，通過(guò)在線化學(xué)清洗或離線化學(xué)清洗[9]，來(lái)保證換熱器表面光滑，無(wú)污堵。

圖3 化學(xué)清洗

2.4 換熱器結(jié)焦現(xiàn)象

換熱器通過(guò)換熱壁將冷熱料分隔，如破壞換熱表面，增加焦層，則會(huì)使換熱器傳熱失效。在系統(tǒng)調(diào)試操作過(guò)程中，結(jié)焦的發(fā)生原因包括：

(1)斷料或進(jìn)料量小于出料與二次蒸汽量之和而未停蒸汽，則會(huì)使物料液位下降，進(jìn)而使得料液掛壁，造成設(shè)備壁面干燒而結(jié)焦；

(2)蒸汽壓力過(guò)高，或操作條件突然變化，可能使傳熱表面嚴(yán)重結(jié)焦。

解決措施：

(1)嚴(yán)格按操作手冊(cè)進(jìn)行開停車，且進(jìn)料管路設(shè)置流量計(jì)，進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控，避免斷料或少料而使設(shè)備干燒至結(jié)焦；

(2)蒸汽管路需設(shè)置蒸汽調(diào)節(jié)閥及穩(wěn)壓閥，控制蒸汽量不宜過(guò)高，如超量嚴(yán)重，需盡快切斷進(jìn)氣閥門，且增大冷料量進(jìn)行余熱吸收。

2.5 電氣元件自動(dòng)控制失效

現(xiàn)階段工程應(yīng)用的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其中調(diào)節(jié)閥、液位傳感器、溫度變送器及壓力變送器在聯(lián)動(dòng)控制中起到?jīng)Q定性作用，如失效將會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生小到控制失調(diào)，大到系統(tǒng)損壞的影響，其失效原因包括：

(1)調(diào)節(jié)閥定位器發(fā)生故障，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)；

(2)液位計(jì)失效，則無(wú)法確定實(shí)時(shí)液位，造成原因可能是液位計(jì)本體線路錯(cuò)誤，也可能是物料起沫造成虛假液位；

(3)溫變、壓變失效，無(wú)法實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)溫度計(jì)壓力，可能溫度探桿接觸壁面，壓變探孔被堵，造成其失效。

解決措施：

(1)調(diào)節(jié)閥一經(jīng)損壞應(yīng)及時(shí)返廠維修，且在出廠前做好檢測(cè)檢驗(yàn)，合格后，發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)，如不能及時(shí)解決，可以選用備用方案，進(jìn)行本地操作，但需經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員進(jìn)行操作；

(2)不同類型液位計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照安裝說(shuō)明進(jìn)行安裝，液位探桿過(guò)長(zhǎng)需考慮料液流動(dòng)沖擊，是否會(huì)造成測(cè)量失效，如因物料起沫造成虛假液位，應(yīng)及時(shí)配比消泡劑或設(shè)置消泡裝置；

(3)溫變及壓變應(yīng)先排除接線問(wèn)題，如無(wú)誤，則查看其探頭是否被包裹或損壞，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置本地儀表，可與傳感器進(jìn)行比對(duì)矯正。

2.6 管路堵塞現(xiàn)象

在系統(tǒng)結(jié)晶過(guò)程中，傳輸晶漿的管路因閥門設(shè)置及溫控等因素會(huì)造成管路不同程度的堵塞，其堵塞原因主要包括：

(1)部分結(jié)晶物料會(huì)隨著溫度的降低而迅速在管內(nèi)壁結(jié)晶，造成管路堵塞；

(2)閥門在管路系統(tǒng)中起到切斷的作用，當(dāng)閥門閉合時(shí)，物料將會(huì)截止，當(dāng)閥門全開下則物料流通，部分閥門在全開狀態(tài)下亦會(huì)留有機(jī)械死角，造成晶粒堆集，長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)下，會(huì)造成管路堵塞；

解決措施：

(1)為了防止管路傳輸過(guò)程中溫度變化大，可設(shè)計(jì)保溫措施或加伴熱裝置，保證物料不在管路中結(jié)晶而造成管路堵塞；

(2)閥門一般以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流通面積大為選用標(biāo)準(zhǔn)，如球閥，盡量避免選用截止閥或蝶閥，且在管路設(shè)置中盡量設(shè)置閥門一用一備，方便管路堵塞嚴(yán)重時(shí)拆卸管路。

3 結(jié) 語(yǔ)

蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)是由多個(gè)小單元有機(jī)組合在一起的，在調(diào)試過(guò)程中總會(huì)遇到不同的問(wèn)題，上述問(wèn)題均為常見影響因素，且為多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的共性問(wèn)題，有效的解決和避免調(diào)試中的不安定因素或錯(cuò)誤操作，將會(huì)使得系統(tǒng)運(yùn)行周期更長(zhǎng)，設(shè)備使用壽命更久，得到的產(chǎn)品質(zhì)量更高。