淺析拜耳法生產流程中閃蒸二次蒸汽系統的控制

張文康，陳澤誠

（山東南山東海氧化鋁有限公司，山東 龍口 265706）

東海氧化鋁溶出車間二期高壓機組采用10級自蒸發9級套管預熱1級套管加熱的溶出技術。溶出后的礦漿經10級閃蒸槽降溫、降壓，閃蒸出來的二次蒸汽送入對應的預熱套管礦漿進行預熱，管道換熱器首先用閃蒸出的二次蒸汽將1～9級套管中的礦漿預熱到220℃，再用新蒸汽對第十級套管進行加熱，使礦漿達到溶出反應的溫度250℃，由于1～9級的管道換熱器達到的預熱溫度越高第十級加熱所消耗的蒸汽越少，因此二次汽流程的合理控制對生產能耗的降低就要至關重要的作用。

1 閃蒸的工作原理

閃蒸是減壓導致汽液分離現象是從一個熱力學平衡態到下一個熱力學平衡態的變化過程。閃蒸槽就是壓力和溫度較高的鋁酸鈉溶液進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，實際中生產限于壓力容器的體積和閃蒸能力往往通過多級閃蒸使鋁酸鈉溶液中的二次蒸汽充分的進行分離為生產提供所需要的熱量。

2 閃蒸槽孔板的尺寸控制

閃蒸系統運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結疤甚至堵塞，或者料漿在孔板前的過料管內閃蒸，使過料管劇烈磨損。因此孔板尺寸的選擇顯得尤為重要。投產以來，二期高壓機組進料量在不斷提高，溶出機組的進料量也在相應的提高。結合不同的流量及實際生產參數的變化，我們做出了相應的孔板調整，使閃蒸系統運行滿足生產的要求。以下為溶出機組在進料量為690m3/h流量下的閃蒸孔板系列：下表為氧化鋁溶出車間二期高壓機組閃蒸孔板節流尺寸。閃蒸孔板節流尺寸(mm)。

3 閃蒸槽內液位控制

閃蒸槽為中部進料，中部出料，方便生產中閃蒸槽內液位的控制，盡量保證閃蒸槽內液位處于高位狀態，使閃蒸槽內礦漿中的熱焓有足夠的時間閃蒸出來，閃蒸槽內液位與壓差和乏汽閥門的控制是在實際生產中主要控制的三個方面，三者之間相互聯系又相互影響，液位高，則乏汽閥門控制開度大，閃蒸壓差小，液位低，則乏汽閥門開度控制要小，壓差大。液位的控制對整個閃蒸系統的經濟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流程中的進料量和節流孔板的尺寸所決定的，節流孔板的作用，就是在管道的適當地方將孔徑變小，當礦漿經過節流孔板時流束變細壓力變大，因為每級孔板的尺寸是依次變大的所以會產生壓差，壓力低于液體對應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級閃蒸槽中依次閃蒸出來，進入對應的預熱套管，而要使礦漿中的熱焓能夠合理的分布在10級閃蒸槽中依次閃蒸出來，就要控制好閃蒸槽的壓差和溫差，當溫差與壓差被合理的控制到一定的范圍內能夠很好的保證閃蒸系統的良好運行。

表1 氧化鋁溶出車間二期高壓機組閃蒸孔板節流尺寸

5 閃蒸槽乏汽閥門的控制

在實際生產中乏汽閥門的控制是最常用也是最直接的控制方法，閃蒸槽內閃蒸出的蒸汽就是通過乏汽閥門的控制來保證10級閃蒸槽的合理分配與控制，每臺閃蒸槽的頂部都有1臺或者2臺電動調節閥門，通過遠程或者現場的電動控制其開關度，以便能夠及時的調節槽內閃蒸出的蒸汽排出量。并由此控制好槽內的液位和壓差。

6 冷凝水控制

溶出冷凝水系統是溶出機組的一個熱平衡系統，在正常運行中，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%,液位過高或者過低都會影響套管換熱器換熱效果，冷凝水罐中的液位過高，會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，而液位控制低又會造成二次蒸汽在套管換熱器中停留時間變短，使二次蒸汽未能及時有效的換熱，便進入到冷凝水罐中，使套管中礦漿的預熱溫度低，從而消耗更多的新蒸汽在加熱級進行加熱，造成無謂的蒸汽浪費。

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閃蒸槽內液位控制。③閃蒸槽壓差、溫差控制。④閃蒸槽乏汽閥門的控制。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，使整個的熱平衡在最低能耗的情況下運行。

8 結語

閃蒸系統是溶出工序汽、熱轉換平衡的關鍵，也是溶出操作的難點及重點。10級閃蒸、9級套管預熱溶出技術關鍵在于閃蒸系統運行是否良好。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，減少生產費用的投入。