溶出閃蒸器內(nèi)部出料管磨穿分析及處理

陸善友

（中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司廣西分公司，廣西 百色 531499）

1 溶出閃蒸器設(shè)備簡(jiǎn)介

（1）概述。中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠使用拜耳法工藝生產(chǎn)，高壓溶出是氧化鋁廠拜爾法生產(chǎn)的重要工序之一。其生產(chǎn)特點(diǎn)是負(fù)責(zé)將原料來(lái)的礦漿，通過(guò)高溫高壓蒸汽加熱料漿溫度到260℃左右，使礦石中氧化鋁水合物與苛性堿充分反應(yīng)生成鋁酸鈉溶液，通過(guò)閃蒸器降溫降壓后用適當(dāng)?shù)囊淮蜗匆海ê瑲溲趸X洗液）稀釋成合格的稀釋漿液送往沉降作業(yè)區(qū)[1]。閃蒸器是溶出工序重要設(shè)備之一，氧化鋁廠5條生產(chǎn)線總共有59臺(tái)閃蒸器，主要工作原理是，將末級(jí)壓煮器出來(lái)的高溫高壓料漿經(jīng)過(guò)十級(jí)閃蒸降溫降壓，把壓力從4.0MPA逐級(jí)降壓到0.3MPA，料漿溫度從237℃逐級(jí)降至126℃。閃蒸器內(nèi)部安裝有進(jìn)料管、泄壓孔板、錐體、底襯、三角架、出料管等部件。如圖1所示。

圖1 閃蒸器示意

（2）閃蒸槽規(guī)格及工作參數(shù)表(見(jiàn)表1）。

表1 閃蒸槽規(guī)格及參數(shù)

2 存在缺陷問(wèn)題及原因分析

2.1 存在問(wèn)題

（1）通過(guò)多年對(duì)閃蒸器使用和檢修過(guò)程管理，發(fā)現(xiàn)閃蒸器主要存在問(wèn)題是運(yùn)行過(guò)程中出料管靠近錐冒部位容易磨損穿孔（圖2），出料管出料位置變高導(dǎo)致閃蒸器液位升高和導(dǎo)致閃蒸器二次汽帶料和過(guò)料管內(nèi)料漿夾氣振動(dòng)，影響整個(gè)溶出系統(tǒng)的生產(chǎn)控制，引起溶出機(jī)組臨時(shí)停氣檢修。

圖2 閃蒸器構(gòu)建檢修部分

（2）閃蒸系統(tǒng)目前每次停氣檢修要投入大量人力物力，還有每次閃蒸槽內(nèi)部每次要沖水冷卻上百噸水，壓力容器要承受驟冷驟熱影響壽命。閃蒸器在停氣檢修時(shí)罐內(nèi)潮濕、溫度高，更換出料管難度大時(shí)間久，屬于有限空間危險(xiǎn)作業(yè)，時(shí)刻提防有人中暑窒息著堿等安全隱患，增加工人的施工難度和安全危險(xiǎn)系數(shù)。

2.2 原因分析

（1）高溫高壓料漿從閃蒸器進(jìn)料管進(jìn)入，從節(jié)流孔板出來(lái)后噴射到安裝在閃蒸器內(nèi)部的緩沖錐冒上，出料管安裝位置從閃蒸錐冒固定三角架底部通過(guò)，從孔板泄壓噴射到錐冒上的料漿一部分反彈飛濺到靠近錐冒的出料管上，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)上此處是使用D351*15的無(wú)縫管包在出料管外焊接而成（圖3），該擋板材質(zhì)是20#鋼，表面硬度是131HB，無(wú)法承受料漿的沖刷和防磨作用，出料管經(jīng)常被刺穿，造成二次氣帶料和出過(guò)料管帶氣振動(dòng)，每次檢修都要進(jìn)罐內(nèi)更換擋板或補(bǔ)瓦。

（2）原先出料管上方的瓦片是直接焊接在上面，每次檢修更換瓦片不方便，只能在原先的瓦片上再次焊接另外一片瓦片，焊接量大，有限空間焊接危險(xiǎn)系數(shù)高。

圖3 閃蒸槽設(shè)計(jì)圖紙

3 改造方案

從提高出料管擋板硬度和耐磨，減少出料管受料漿直接沖刷，提高出料管使用壽命，減少維修次數(shù)角度出發(fā)，在如下幾個(gè)方面對(duì)出料管擋板重新設(shè)計(jì)改造。

3.1 改變擋板的材質(zhì)

由原設(shè)計(jì)閃蒸器出料上部15mm厚的20#鋼管擋板改用高烙合金整體鑄造而成的圓弧擋板（圖4），該擋板長(zhǎng)度600mm，厚度40mm，表面硬度達(dá)到HRC65，由于擋板的硬度提高，安裝到出料管上后在生產(chǎn)過(guò)程中受到料漿的沖刷也不易磨損，壽命比之前普通擋板提高到2兩年以上，大幅減少維修次數(shù)和維修成本。

圖4 高烙合金圓弧擋板

3.2 改進(jìn)擋板的結(jié)構(gòu)和安裝方式

耐磨圓弧擋板的圓弧角度是120°，剛好可以包住出料管的上半部分，對(duì)出料管的保護(hù)更充分，擋板的下部?jī)啥嗽O(shè)計(jì)有三個(gè)φ16的圓孔螺栓孔的安裝座，用于固定擋板。安裝時(shí)先在出料管上焊接兩個(gè)固定支座，在用高強(qiáng)螺栓固定到兩個(gè)支座上即可。首次安裝要用螺栓把兩塊支撐板固定到擋板上，然后再把支撐板焊接固定到出料管上，以后單獨(dú)更換耐磨擋板只需拆裝6顆固定螺栓就可以完成（圖5）。減少了檢修工人的工作強(qiáng)度和罐內(nèi)檢修的次數(shù)，大大降低了檢修作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 改進(jìn)后擋板結(jié)構(gòu)

4 小結(jié)

耐磨圓弧擋板已在壓力最高的閃蒸首級(jí)使用，經(jīng)過(guò)一年多使用觀察，擋板受到的料漿沖刷后磨損很小，對(duì)出料的防護(hù)效果良好，杜絕了因?yàn)檫^(guò)料管磨損穿導(dǎo)致機(jī)組臨時(shí)停車處理的非停事故。平時(shí)計(jì)劃停氣檢修只需檢查緊固擋板的固定螺栓，不再出現(xiàn)頻繁更換擋板和或補(bǔ)瓦加工情況，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，現(xiàn)在耐磨擋板已在5個(gè)系列閃蒸器上推廣使用。