段立林（中電投山西鋁業(yè)有限公司氧化鋁分公司， 山西 忻州 034100）

強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器三效改四效的實(shí)踐應(yīng)用

段立林（中電投山西鋁業(yè)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(chǎn)中，將強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器由三效改為四效的一系列措施。對(duì)比分析了改造前后強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)效率及工藝指標(biāo)狀況，簡(jiǎn)要介紹了取得的經(jīng)濟(jì)效益。

三效；四效；蒸發(fā)效率；經(jīng)濟(jì)效益

0 引言

強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器在氧化鋁生產(chǎn)中是蒸發(fā)工序的主要蒸發(fā)器類型，具有適宜高濃度蒸發(fā)的特點(diǎn)，在某公司氧化鋁廠蒸發(fā)工序，進(jìn)行種分母液的蒸發(fā)利用的是一組三效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，多年來(lái)由于設(shè)備原因有其中一效蒸發(fā)器在線外閑置或作為備用效，隨著種分母液生產(chǎn)量的增加及進(jìn)一步優(yōu)化工藝指標(biāo)的需要，目前這組三效蒸發(fā)器的蒸水量及指標(biāo)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)要求，因此，充分利用好閑置的一效蒸發(fā)器，將三效改為四效，提高蒸發(fā)器的蒸水量，降低成本，優(yōu)化工藝指標(biāo)非常必要。

1 目前強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器狀況

①?gòu)?qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器設(shè)計(jì)本來(lái)有4個(gè)效組成，由于各種原因，只投用了其中3個(gè)效，每個(gè)效加熱面積900m2，共2700m2，另有一個(gè)效作為備用閑置，閑置加熱面積900m2。

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

③目前采用過(guò)熱蒸汽加熱，蒸汽熱值利用不夠充分。

④設(shè)計(jì)的強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的產(chǎn)能為25kg/h.m2，目前的三效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的蒸水量為67.5 m3/h，由于受到目前的種分蒸發(fā)器蒸水能力制約，種分蒸發(fā)母液全堿濃度只能達(dá)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(xù)工序的內(nèi)部種分循環(huán)液量，升高了氧化鋁制造成本。

說(shuō)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(méi)有水封罐、乏汽閃蒸罐節(jié)汽裝置，余熱都未充分利用。

⑤目前的三效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的單位噸水能耗成本為：每小時(shí)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(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器簡(jiǎn)圖）

2 改進(jìn)實(shí)施方案

2.1 可行性措施一分析

蒸發(fā)器組各效溫度損失由溶液沸點(diǎn)升高、靜壓和二次汽管管阻力等項(xiàng)因素組成，通常前兩項(xiàng)是主要影響因素。溶液的沸點(diǎn)升高，與溶液濃度成正比，它是溶液本身的特點(diǎn)，故蒸發(fā)過(guò)程由沸點(diǎn)升高引起的溫度損失很大，為此化工、冶金等行業(yè)在低濃度段根據(jù)可能盡量采用較多的效數(shù)，以降低蒸發(fā)過(guò)程的熱耗。在其它條件固定的情況下，根據(jù)蒸發(fā)器的傳熱原理Q= KF△t，蒸發(fā)器的加熱面積大小決定了蒸發(fā)器的組時(shí)產(chǎn)能大小，在一定條件下，增大加熱面積，則能夠提高蒸發(fā)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(fā)器的組時(shí)蒸水量。

2.2 可行性措施二分析

液體或汽體在傳熱過(guò)程中，在其傳熱表面會(huì)形成一層薄膜。例如蒸汽在傳熱面即蒸發(fā)器的加熱管上冷凝形成水膜。對(duì)于列管式加熱器，蒸汽或液體在管道的內(nèi)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(duì)于蒸汽膜的傳熱與蒸汽的密度、蒸汽潛熱和溫度有關(guān)。而設(shè)備確定以后，膜系數(shù)和密度、蒸汽潛熱和溫度有關(guān)。蒸汽參數(shù)確定后，蒸發(fā)潛熱就確定，蒸汽密度隨過(guò)熱度降低密度提高，膜系數(shù)也就提高。所以采用低過(guò)熱度的飽和蒸汽，有利于蒸發(fā)熱能利用，提高效率。

2.3 可行性措施三分析

蒸發(fā)器在三效作業(yè)時(shí)，一效、二效的冷凝水的熱能未充分回收利用，直接進(jìn)入回水箱，回水溫度高達(dá)120℃以上。在一效增加2個(gè)回水乏汽閃蒸罐，在二效增加1個(gè)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(diǎn)改造內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：

①進(jìn)行閑置效的設(shè)備修復(fù)，做好合岔流程的完善，由三效改為四效。

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

③在蒸發(fā)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(fā)器見(jiàn)下簡(jiǎn)圖。

說(shuō)明：

a.一效、二效的冷凝水加設(shè)水封罐、乏汽閃蒸罐節(jié)汽裝置，余熱充分利用。

b.由目前的三效改為四效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，加熱面積增加900m2。

c.在進(jìn)入一效加熱室之前的蒸汽管道加設(shè)減溫減壓裝置。

d.新增一套DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)料量、出料量，一效蒸汽壓力、溫度、流量，各效液位，泵的遠(yuǎn)程控制等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

3 結(jié)語(yǔ)

三效改四效的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益如下：

①改造之后，加熱面積達(dá)到3600m2，四效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的蒸發(fā)強(qiáng)度22kg/m2.h計(jì)算，在蒸發(fā)稀的種分原液時(shí)，組時(shí)蒸水量將由目前的67.5m3/h達(dá)到80m3/h，噸水汽耗將由目前的0.37t.汽/t.水下降到0.31t.汽/t.水。

②改造后，每小時(shí)電耗為900KW，汽耗為25噸，單位能耗成本為（900×0.45+25×92）÷80=34.31元/噸.水，單位噸水成本比改造前的38.74元/噸.水下降4.43元/噸.水。每年蒸發(fā)器的蒸水成本降低費(fèi)用為4.43×80×24×365×90% ×62%=170萬(wàn)元/年。

③緩解了目前種分蒸發(fā)器緊張的局面，種分蒸發(fā)母液濃度進(jìn)一步提高，減少了氧化鋁生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)的液量循環(huán)，優(yōu)化了指標(biāo)，降低了成本。

參考資料：

［1］天津大學(xué)化工原理教研室.化工原理（上）［M］.天津科學(xué)技術(shù)出版社，1992，（1）.

［2］氧化鋁廠各類生產(chǎn)技術(shù)臺(tái)帳［M］.