降膜蒸發(fā)器的數(shù)字化控制作業(yè)及主控室操作要點(diǎn)

廖 好

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司， 廣西 百色 533700）

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，我國(guó)氧化鋁工業(yè)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的黃金時(shí)期。目前我國(guó)氧化鋁產(chǎn)量約占世界氧化鋁總產(chǎn)量的50%。伴隨著我國(guó)鋁工業(yè)的大型化、規(guī)模化，氧化鋁生產(chǎn)蒸發(fā)工序設(shè)備和工藝也在大型化、自動(dòng)化、節(jié)能化等方面研究取得長(zhǎng)足進(jìn)步。文章主要討論氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中蒸發(fā)工序數(shù)字化控制作業(yè)的途徑[1]。

六效降膜蒸發(fā)器加強(qiáng)制效排鹽作為氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)的主要的蒸發(fā)設(shè)備，由于具有處理液量大、節(jié)能、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的被很多新興氧化鋁企業(yè)選用，并且隨著整個(gè)氧化鋁年設(shè)計(jì)產(chǎn)能的增大，蒸發(fā)工序產(chǎn)能也不斷加大，工序作業(yè)也被要求大流量化。而很多氧化鋁企業(yè)實(shí)行主控室集中管理控制，將各個(gè)車(chē)間、工序集中到一起，在生產(chǎn)上、管理上進(jìn)行統(tǒng)一控制，便于生產(chǎn)指令的統(tǒng)一傳達(dá)和指揮。這就要求每天的產(chǎn)量計(jì)劃都有數(shù)據(jù)安排，全廠及原料、溶出、沉降等各工序的操作都要做好預(yù)先計(jì)劃，即整個(gè)工廠的每時(shí)每刻運(yùn)行都是一個(gè)數(shù)據(jù)流的作業(yè)，而隨著人力資源的不斷優(yōu)化，這方面的要求和作業(yè)模式正被越來(lái)越多的氧化鋁企業(yè)采用。而蒸發(fā)工序因其設(shè)備和生產(chǎn)的特殊性，在整個(gè)生產(chǎn)流程中更是起到關(guān)鍵的作用。又由于其生產(chǎn)模式的靈活、可控性，在氧化鋁企業(yè)可實(shí)現(xiàn)作為數(shù)字化操作的代表。

1 操作模式

單純的蒸發(fā)是指將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作稱(chēng)為蒸發(fā)[2]。

以下就蒸發(fā)工序的蒸發(fā)器組不同時(shí)段的常見(jiàn)運(yùn)行模式作簡(jiǎn)要介紹，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際主要介紹運(yùn)行過(guò)程的控制要點(diǎn)，所取數(shù)據(jù)均為實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

操作的原始條件有兩條：一是，蒸發(fā)機(jī)組管束無(wú)泄漏、無(wú)明顯結(jié)疤，系統(tǒng)設(shè)備狀況良好；二是，機(jī)組總進(jìn)料量720 m3/h，原液苛堿質(zhì)量濃度≥175 g/L，溫度≥85℃；新蒸汽總壓≥0.50～0.65 MPa（5.0～6.5 bar），溫度 170℃±20℃；系統(tǒng)真空度 0.88～0.90 bar。

1.1 蒸發(fā)器開(kāi)六效和強(qiáng)制效排鹽運(yùn)行時(shí)

此時(shí)期的蒸發(fā)機(jī)組屬正常運(yùn)行。六效進(jìn)料為總進(jìn)料量的56%（403m3/h左右），四效進(jìn)料44%（317 m3/h左右），機(jī)組新蒸汽流量約55t/h；強(qiáng)制效進(jìn)料120 m3/h左右，通汽量約18 t/h，蒸汽溫度130℃左右，如下頁(yè)圖1所示。

在這個(gè)控制模式下，要避免首效的溫度和壓力不能過(guò)高。由于蒸發(fā)器管束材質(zhì)的特殊性，為避免管束穿孔、磨損等現(xiàn)象發(fā)生，必須將一效的汽室溫度控制在155℃以下。同時(shí)，為避免溶液在六效劇烈沸騰導(dǎo)致循環(huán)水跑堿并低溫析出碳鹽結(jié)疤，六效液室溫度要求 58～60℃，真空度≮0.088MPa（0.88bar）。

此模式機(jī)組的各項(xiàng)數(shù)據(jù)為蒸水量約230 t/h；機(jī)組三閃出料苛堿質(zhì)量濃度為245.5g/L流量約448m3/h；強(qiáng)制效出料苛堿質(zhì)量濃度為310 g/L，退強(qiáng)堿約103.7 m3/h。

1.2 蒸發(fā)機(jī)組不開(kāi)強(qiáng)制效排鹽運(yùn)行

此運(yùn)行模式為系統(tǒng)鹽量少，不需開(kāi)強(qiáng)制效排鹽時(shí)或強(qiáng)制效有問(wèn)題需處理長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)處理時(shí)期。在此模式下，機(jī)組六效進(jìn)料為總進(jìn)料量的48%，四效進(jìn)料52%。機(jī)組通汽量約50 t/h。此模式因不開(kāi)強(qiáng)制效，會(huì)造成一效二次汽不能順暢排除導(dǎo)致一效汽室憋壓，乃至一效、一閃空罐的現(xiàn)象，故在操作的時(shí)候必須緩慢進(jìn)行，特別在一效提壓時(shí)，務(wù)必緩慢。必須等到上一次提壓的溫度、壓力平穩(wěn)后才能進(jìn)行下一次提壓，否則會(huì)造成機(jī)組振動(dòng)、一效低液位干蒸或一閃空罐的現(xiàn)象，對(duì)機(jī)組運(yùn)行維護(hù)很不利。控制要點(diǎn)和上述一致。

在此模式下，機(jī)組的蒸水量約為225 t/h，機(jī)組最終的出料苛堿質(zhì)量濃度為245 g/L左右。

圖1 蒸發(fā)器六效+開(kāi)強(qiáng)制效排鹽運(yùn)行控制

1.3 蒸發(fā)器隔效運(yùn)行

通常在蒸發(fā)器更換管束或分離器有問(wèn)題需處理的時(shí)候，機(jī)組會(huì)隔效運(yùn)行，由原來(lái)的六效運(yùn)行改為五效運(yùn)行，即隔離一個(gè)問(wèn)題效。通常是隔離一效，因一效在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中處于高溫、高壓、高堿濃度的狀態(tài)，當(dāng)管束材質(zhì)達(dá)到疲勞極限或因操作、化學(xué)清洗等原因造成管束大面積泄露，影響了機(jī)組效率并對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生了牽制時(shí)，就必須隔離更換管束，一般工期大約一個(gè)月。在這個(gè)時(shí)段內(nèi)，蒸發(fā)機(jī)組的運(yùn)行模式為五效+強(qiáng)制性運(yùn)行。

此運(yùn)行模式下，蒸發(fā)器五個(gè)效運(yùn)行，二效當(dāng)作一效使用，因操作工況條件改變，故在日常操作及維護(hù)上需比六效運(yùn)行時(shí)更要謹(jǐn)慎。此期間的蒸發(fā)機(jī)組操作應(yīng)把重點(diǎn)放在控制的“緩”和“穩(wěn)”上，尤其在提高通汽量和進(jìn)料量時(shí)更要小心，避免引起大的波動(dòng)造成機(jī)組操作混亂。

圖2 蒸發(fā)器五效+強(qiáng)制效排鹽運(yùn)行

圖2為蒸發(fā)器五效+強(qiáng)制效運(yùn)行時(shí)的控制圖。總進(jìn)料量不變，Ⅳ效按總進(jìn)料量的40%，Ⅵ效按總進(jìn)料量的60%進(jìn)行分配。為維護(hù)管束正常壽命及避免物料在管壁上布膜不均形成干蒸結(jié)疤，對(duì)首效運(yùn)行溫度控制做了不高于145℃要求；同時(shí)為避免溶液在末效低溫析出碳鹽結(jié)疤，末效液室溫度不能低于60℃。

2 結(jié)語(yǔ)

以上作業(yè)模式，均在整個(gè)氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)狀況良好，各技術(shù)指標(biāo)無(wú)明顯波動(dòng)，蒸發(fā)器組性能狀況平穩(wěn)，機(jī)組管束無(wú)明顯結(jié)疤，蒸汽指標(biāo)平穩(wěn)條件下運(yùn)行的模式。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，在此模式下機(jī)組的各項(xiàng)指標(biāo)都是比較理想的，也是最節(jié)能的。也通過(guò)生產(chǎn)實(shí)際改變了之前隔效運(yùn)行必須減少機(jī)組進(jìn)料量的作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組最大生產(chǎn)量控制，減緩了因隔效運(yùn)行進(jìn)料量減少造成系統(tǒng)液量緊張的問(wèn)題，為氧化鋁生產(chǎn)流程的暢通和生產(chǎn)平穩(wěn)控制創(chuàng)造了條件。

數(shù)字化控制作業(yè)為各大鋁廠生產(chǎn)集中控制開(kāi)辟了一個(gè)新模式，在能耗、原燃料、指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量等參數(shù)都設(shè)定好的條件下，通過(guò)過(guò)程對(duì)數(shù)據(jù)流及參數(shù)的有效控制是可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的，為各同行企業(yè)在提供了借鑒作用。