強制循環蒸發器三效改四效的實踐應用

2015-11-27 09:43:31段立林中電投山西鋁業有限公司氧化鋁分公司山西忻州034100

化工管理 2015年28期

段立林（中電投山西鋁業有限公司氧化鋁分公司，山西忻州 034100）

強制循環蒸發器三效改四效的實踐應用

段立林（中電投山西鋁業有限公司氧化鋁分公司，山西忻州 034100）

本文介紹了在某氧化鋁廠生產中，將強制循環蒸發器由三效改為四效的一系列措施。對比分析了改造前后強制循環蒸發效率及工藝指標狀況，簡要介紹了取得的經濟效益。

三效；四效；蒸發效率；經濟效益

0 引言

強制循環蒸發器在氧化鋁生產中是蒸發工序的主要蒸發器類型，具有適宜高濃度蒸發的特點，在某公司氧化鋁廠蒸發工序，進行種分母液的蒸發利用的是一組三效強制循環蒸發器，多年來由于設備原因有其中一效蒸發器在線外閑置或作為備用效，隨著種分母液生產量的增加及進一步優化工藝指標的需要，目前這組三效蒸發器的蒸水量及指標已經不能滿足生產要求，因此，充分利用好閑置的一效蒸發器，將三效改為四效，提高蒸發器的蒸水量，降低成本，優化工藝指標非常必要。

1 目前強制循環蒸發器狀況

①強制循環蒸發器設計本來有4個效組成，由于各種原因，只投用了其中3個效，每個效加熱面積900m2，共2700m2，另有一個效作為備用閑置，閑置加熱面積900m2。

②各個效的冷凝水的余熱未充分利用，一效、二效冷凝水沒有水封、乏汽閃蒸罐等節汽措施，蒸汽熱利用效率低。

③目前采用過熱蒸汽加熱，蒸汽熱值利用不夠充分。

④設計的強制循環蒸發器的產能為25kg/h.m2，目前的三效強制循環蒸發器的蒸水量為67.5 m3/h，由于受到目前的種分蒸發器蒸水能力制約，種分蒸發母液全堿濃度只能達到190g/l，送到氧化鋁下一道工序沖淡了精制液濃度，增加了后續工序的內部種分循環液量，升高了氧化鋁制造成本。

說明：①……線表示蒸汽、乏汽管路；②----線表示冷凝水管路；③一效、二效的冷凝水沒有水封罐、乏汽閃蒸罐節汽裝置，余熱都未充分利用。

⑤目前的三效強制循環蒸發器的單位噸水能耗成本為：每小時電耗為700kW，汽耗為25噸，單位能耗成本為（700×0.45+25×92）÷67.5=38.74元/噸.水，單位噸水成本較高。（附：改造前的強制循環蒸發器簡圖）

2 改進實施方案

2.1 可行性措施一分析

蒸發器組各效溫度損失由溶液沸點升高、靜壓和二次汽管管阻力等項因素組成，通常前兩項是主要影響因素。溶液的沸點升高，與溶液濃度成正比，它是溶液本身的特點，故蒸發過程由沸點升高引起的溫度損失很大，為此化工、冶金等行業在低濃度段根據可能盡量采用較多的效數，以降低蒸發過程的熱耗。在其它條件固定的情況下，根據蒸發器的傳熱原理Q= KF△t，蒸發器的加熱面積大小決定了蒸發器的組時產能大小，在一定條件下，增大加熱面積，則能夠提高蒸發器的效率，所以，將三效改為四效，增加900m2的加熱面積，能夠顯著提高目前蒸發器的組時蒸水量。

2.2 可行性措施二分析

液體或汽體在傳熱過程中，在其傳熱表面會形成一層薄膜。例如蒸汽在傳熱面即蒸發器的加熱管上冷凝形成水膜。對于列管式加熱器，蒸汽或液體在管道的內壁或外壁表面形成液體或汽體膜，膜的形成影響傳熱效果。對于蒸汽膜的傳熱與蒸汽的密度、蒸汽潛熱和溫度有關。而設備確定以后，膜系數和密度、蒸汽潛熱和溫度有關。蒸汽參數確定后，蒸發潛熱就確定，蒸汽密度隨過熱度降低密度提高，膜系數也就提高。所以采用低過熱度的飽和蒸汽，有利于蒸發熱能利用，提高效率。

2.3 可行性措施三分析

蒸發器在三效作業時，一效、二效的冷凝水的熱能未充分回收利用，直接進入回水箱，回水溫度高達120℃以上。在一效增加2個回水乏汽閃蒸罐，在二效增加1個乏汽閃蒸罐，充分利用新蒸汽冷凝水的乏汽，將回水溫度降低到95℃左右，降低汽耗。

由以上可行性分析，此次三效改四效重點改造內容有以下幾點：

①進行閑置效的設備修復，做好合岔流程的完善，由三效改為四效。

②在進入一效加熱室之前的蒸汽管道加設減溫減壓裝置，使得新蒸汽由過熱蒸汽轉為飽和蒸汽，降低汽耗，使用DN300減溫減壓閥一件。

③在蒸發器Ⅰ、Ⅱ效增加冷凝水水封罐、乏汽閃蒸罐，降低汽耗。改造后蒸發器見下簡圖。