陳忠法

(龍口東海氧化鋁有限公司, 山東 龍口 265713)

淺談蒸發(fā)器的運行維護

陳忠法

(龍口東海氧化鋁有限公司, 山東 龍口 265713)

分析了酸洗周期、真空度、料溫、首效溫度等對管式降膜蒸發(fā)器高效運行的影響，敘述了蒸發(fā)器的運行維護。

管式降膜蒸發(fā)器； 蒸水量； 酸洗周期； 運行； 維護； 真空度

0 前言

蒸發(fā)器是冶金化工等行業(yè)的主體設備，主要作用是濃縮原液以及排除水分，其中管式降膜蒸發(fā)器具有能耗低、經(jīng)濟性好、產(chǎn)能高、運行穩(wěn)定的特點，是目前世界上的主流蒸發(fā)器，為氧化鋁及其它化工行業(yè)蒸發(fā)工序的首選設備。管式降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)機組的主要配置為六效蒸發(fā)器加一效強制循環(huán)蒸發(fā)器、兩級預熱器、三級閃蒸器。由于物料及生產(chǎn)需要不同，預熱器和閃蒸器的配置會有所不同，其中汽水比和蒸水量是設計者和使用者最為關注的兩大指標。

1 管式降膜蒸發(fā)器的工作原理

管式降膜蒸發(fā)器由加熱室、分離室、上封帽、布膜器、除沫器等組成。其工作原理為：原液經(jīng)前一效過料泵或原液泵送入分離室后由循環(huán)泵抽出送到上封帽內(nèi)的布膜器，經(jīng)篩網(wǎng)式分配盤和溢流分配形成均勻的料膜，在重力作用下沿加熱管內(nèi)壁下落，同時與殼程內(nèi)的蒸汽換熱并初步蒸發(fā)，物料和二次蒸汽進入分離室后完成料與汽的分離，二次蒸汽經(jīng)過除沫器凈化為純凈的二次蒸汽作為下一效的熱源，濃縮后的物料被過料泵送往下一效繼續(xù)蒸發(fā)。加熱蒸汽放熱冷凝后的冷凝水經(jīng)水罐收集被后續(xù)多個水罐閃蒸降溫，最后送往儲水槽。隨蒸汽進入蒸發(fā)器的不凝性氣體由上封帽處的不凝性氣體管排出，以保證蒸發(fā)器的高效換熱。

2 管式降膜蒸發(fā)器的運行維護

2.1 蒸發(fā)器酸洗周期

結疤是影響蒸發(fā)器換熱效率的主要因素，由于各行業(yè)、各廠的物料性質(zhì)不同，結疤的速度也不盡相同。為保證較高的傳熱系數(shù)且較少地腐蝕加熱管，必須要有一個適用于生產(chǎn)的清洗周期和方法。起初確定一個較為保守的周期，如將Ⅰ效的酸洗周期定為2個月。建立一套完善的運行臺賬，密切觀察整個周期蒸水量的變化，隨著換熱的衰減，逐步提高運行壓力，以達到設計蒸水量為準。當運行壓力超過設計壓力的4/5時,考慮進行酸洗。同時觀察換熱管的結疤情況，校正酸洗周期。對比發(fā)現(xiàn)，Ⅰ效在酸洗后一個月汽室與分離室溫差加大約5 ℃，蒸水量下降15～20 t/h。說明2個月的酸洗周期已無法滿足現(xiàn)行生產(chǎn)的需要，于是逐步將酸洗周期調(diào)整至1個月，并逐漸將酸量由3 t調(diào)整為6 t。同時做好日常觀測工作，以確定最合適的酸洗周期和酸洗方法。表1為酸洗前后運行參數(shù)對比。

表1中的數(shù)據(jù)是12月12日前三效酸洗前后的運行數(shù)據(jù)比較，可以看出，以12月10日為分界線，酸洗后汽壓下降約60 kPa，后續(xù)蒸發(fā)器的運行壓力也相應有所降低，而蒸水量大幅提高，說明酸洗顯著效果。12月12日以后的一個月，蒸發(fā)器的效率逐步下降，兩個月后基本降到較低水平，無法保證正常生產(chǎn)，必須進行酸洗。通過以上分析，為了避免過洗影響管束壽命，最終確定酸洗周期為45 d。

表1 酸洗前后運行參數(shù)對比

為了延長管束的壽命，應嚴格控制酸洗周期，對于輕度欠洗造成的管束結疤，可采取定期水力清洗的方法，在保證高效換熱的同時降低酸洗對管束的腐蝕。

2.2 蒸發(fā)器真空度

較低的水溫和充足的水量是蒸發(fā)器真空度的保證，而較高的真空度可有效降低溶液沸點，增大總溫差，充分利用物料的余熱，節(jié)省蒸汽，同時保證各效二次蒸汽順利后移。大多操作規(guī)程要求，夏季上水溫度≤35 ℃，冬季≤33 ℃，如果水溫無法保證，將嚴重影響蒸發(fā)器的真空度，直接影響蒸水量，增加汽耗。而單純提高首效壓力不能補償其蒸水量的損失。下面以循環(huán)上水從35 ℃提高至37 ℃為例，計算無法冷凝的熱量。

查表可知[1]，37 ℃水加溫至50 ℃可吸收熱量54 kJ，按照末效蒸水量及對應溫度下水的比焓計算總熱焓為1.34×108kJ。蒸發(fā)器運行循環(huán)上水流量需2 300 m3/h，按照水的比熱計算，此流量下37 ℃的上水僅能吸收1.24×108kJ的熱量，仍有約9.36×106kJ的熱量無法冷凝，約合4 t/h左右60 ℃水所含熱量，也可認為影響末效4 t/h蒸水量。即循環(huán)上水溫度從35 ℃提高至37 ℃，影響Ⅵ效蒸水4 t/h。

由于蒸發(fā)器為串聯(lián)作業(yè)，根據(jù)熱量守恒原則，忽略熱損失，末效少蒸水4 t/h，將導致前一效9 351 000 kJ熱量無法消耗，根據(jù)相關蒸水量計算方法[2]，得出Ⅴ效、Ⅳ效、Ⅲ效、Ⅱ效、Ⅰ效影響的蒸水量分別為4.04 t/h、4.11 t/h、4.19 t/h、4.17 t/h、4.2 t/h。如果其它操作條件不變，抵消新蒸汽消耗，整個機組影響蒸水量約20 t/h。

2.3 原液料溫

較高的進料溫度不僅可以提高蒸水量，而且可以節(jié)省大量的蒸汽。每效蒸發(fā)器的溫升僅在10 ℃左右，如原液料溫降低10 ℃，相當于增加了一個效蒸發(fā)器的負荷。這對于節(jié)能降耗和提高產(chǎn)量將造成嚴重影響。

表2為料溫和循環(huán)上水溫度的對比，能夠更直觀地看出料溫對蒸發(fā)的影響。

表2 水溫影響對照表

對于較早投用的蒸發(fā)器，由于除沫器面積過小，提高原液溫度會出現(xiàn)二次汽帶堿的情況。可采取增加原液閃蒸，增加除沫器面積的措施，在充分利用余溫閃蒸的同時，徹底解決二次汽帶堿的問題。

2.4 首效加熱管檢測

蒸發(fā)器首效加熱管因高溫物料和酸洗的腐蝕，容易發(fā)生泄漏，導致蒸發(fā)效率下降、水質(zhì)污染、加速結疤等問題，因此加熱管的檢測尤為重要。加熱管的檢測可從以下幾方面著手：首先，觀察首效料溫和蒸水量的變化，如蒸水量下降的同時伴隨首效料溫上升，有可能存在加熱管泄漏，準確的判斷借助于日常運行臺賬的完備。其次，開車時在液位、壓力無異常的情況下新蒸汽冷凝水出現(xiàn)跑堿，且經(jīng)常發(fā)生類似情況，也應考慮是否有漏管。再者，日常各項出料密度測量時，對比首效的密度變化，如較Ⅱ效密度降低，則可能有漏管。

另外，分離室內(nèi)的冷凝水管發(fā)生泄漏時，也會出現(xiàn)上述狀況。

2.5 布膜器

布膜效果是決定蒸發(fā)器產(chǎn)能的關鍵因素，成膜厚度適當、均勻是蒸發(fā)器高效的重要保證。目前蒸發(fā)器的布膜器主要采用噴淋和溢流組合布膜方式，循環(huán)泵的來料先由多層篩盤和分配子分散，均勻噴灑至管板的每個位置，再經(jīng)高出管板2 cm左右的加熱管頭溢流成料膜，沿加熱管下落完成熱交換。因此蒸發(fā)器安裝過程中，必須保證加熱室的水平和垂直度，垂直度應<1/1 000。如果酸洗周期長，酸洗時會有片狀結疤脫落堵住布料孔，影響布膜效果，運行時須注意檢查分離室的結疤情況，及時組織清理，避免結疤脫落。

3 結論

保證蒸發(fā)器的高效運行需要做大量工作，可以分為日常運行分析和及時檢修處理兩方面。因此必須做好日常的運行臺賬，準確地分析可以為有效的檢修工作指明方向。同時還要提高操作人員的技術水平，根據(jù)料溫、蒸水量等情況及時調(diào)整操作。發(fā)現(xiàn)問題及時檢修處理是保證蒸發(fā)器高效運行的又一重要方面，嚴格按照周期進行酸洗、及時堵漏等都是保證蒸發(fā)器高效運行的有效措施。

[1] 王志魁.化工原理[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011.

[2] 畢詩文.氧化鋁生產(chǎn)工藝[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.

Preliminaryanalysisofoperationmaintenanceofevaporator

CHEN Zhong-fa

This paper analyzes the impact of pickling cycle, vacuum degree, material temperature and first effect temperature on the high-efficiency operation of tubular falling-film evaporator and also describes the operation maintenance of evaporator.

tubular falling-film evaporator; evaporation amount; pickling cycle; operation; maintenance; vacuum degree

TF821

B

1672-6103(2017)06-0037-02

陳忠法(1982—)，男，山東煙臺人，大專，助工，從事生產(chǎn)管理工作。

2017-02-21