影响烧碱蒸发系统经济运行因素

影响烧碱蒸发经济运行的因素
[关键词]烧碱蒸发、经济运行、因素
[摘要]分析影响烧碱蒸发系统经济运行的因素：生蒸汽压力、电解液浓度、电解液预热温度、蒸发器液位、真空度、出碱浓度、不冷凝气体、加热管内结盐、外加水量、疏水器的性能、散热损失、碱损失及降低汽耗的办法。

氯碱企业碱液蒸发采用的工艺主要有双效顺流、三效顺流、三效逆流和三效四体四种类型的工艺流程，生产30%液体烧碱的企业大多采用双效顺流或三效顺流工艺流程，而42%液体烧碱的企业则通常采用双效顺流、三效顺流强制循环或三效四体流程。

沙隆达公司30%液碱生产由于受到蒸汽压力的影响，采用的是三效顺流生产工艺流程，在烧碱蒸发进程中影响蒸发经济运行的因素很多，主要包括生蒸汽压力、电解液浓度、电解液预热温度、蒸发器液位、真空度、出碱浓度、不冷凝气体、加热管内结盐、外加水量、疏水器性能及余热利用等。

在设计和生产中如何选择并肯定这些条件和指标，是关系到可否充分发挥装置的生产能力、降低碱损和汽耗的重要因素。

下面就沙隆达公司现有隔膜法烧碱蒸发装置，就对影响碱液蒸发装置经济运行的因素作一一简述。

1 生蒸汽压力
生蒸汽压力是烧碱蒸发的热源，较高的生蒸汽压力能够使I效蒸发器，仍至整个蒸发系统取得较大的温差，使装置具有较大的生产能力，而蒸汽压力的选择必需考虑以下几点：
（1）太高的生蒸汽压力是没有必要，也不适宜。

因为生蒸汽压力越高，蒸发器的传热温差也越大。

对蒸发器而言，有一个临界温度差值，一般有效温差值控制在临界温差值的90%左右。

超过那个值就会降低蒸发器的传热系数，使装置
的生产能力受到影响。

另外，太高的生蒸汽压力必将要提高I效蒸发器及其加热室的耐压要求。

（2）太低的生蒸汽压力也不可取。

因为生蒸汽压力太低，蒸发器将不能维持良好的沸腾状态，传热温差不够，影响蒸发量，整个蒸发器的生产能力将受到严峻影响。

一般烧碱生产生蒸汽压力控制在～左在，而沙隆达公司是采用城市集中供热，蒸汽总管压力都不高，为此，蒸发器的面积设计需适当扩大，并采用自动调节阀稳固蒸汽压力，按照各效蒸发状况，将气压稳固在适合地数值，让各效的物料能够稳固在必然范围内，保证物料在各效滞留的时刻不长，最大限度地发挥蒸发器的能力。

2 电解液浓度
在烧碱蒸发的进程中，加热蒸汽所供给的热能主要消耗在水分的蒸发上。

一般情形下，电解液中的NaOH浓度越低，其含盐、含水量越高，在蒸发进程中需要蒸发的水量越多，析出的盐量也多，这不仅增加蒸汽的用量，而且还会影响蒸发装置的生产能力。

因此，控制较高的电解液浓度对蒸发降低蒸气消耗有利，可是电解液浓度太高将会降低电流效率，增加电耗，从隔膜碱送来的电解液浓度在110～130g/l之间，而在125g/l左右时，蒸发经济运行周期会适当延长，而且在大洗中Ⅰ效不需通过洗罐。

3 电解液预热温度
若是电解液的预热温度接近I效物料的沸点，这对蒸发装置的稳固运行和降低蒸汽消耗大有利处。

但在一般的顺流工艺中，电解液均利用数量有限的蒸汽冷凝水的显热来预热，加上预热工艺和装置的不够完善，预热后的电解液温度比蒸发器内料液的沸点低很多，这就不可避免地要在蒸发器内继续预热而消耗一部份
蒸汽。

因此，为节约蒸汽可适当提高电解液的温度。

4 蒸发器的液面高度
维持蒸发器液面的正常与稳固对蒸发是十分有利的。

从某种意义上讲，液面太低给蒸发操作带来的影响要严峻的多。

若液面低于加热室的上管板，则会破坏料液的正常循环，蒸发中所析出的盐会附着在列管壁而引发堵塞，同时也会使强制循环泵产生气蚀和震动，影响到循环泵的安全稳固运行。

固然，也不是蒸发器的液面越高越好，因为任何一种蒸发器都要求沸腾液面与除沫装置之间维持必然的距离，若是液面太高，用于气液分离的距离过小，二次蒸汽中的碱液就容易被带走，从而造成没必要要的损失，为此蒸发器的液面高度显得尤其重要。

目前较为实用的蒸发器内液位测量方式是电极棒立式测量法。

但由于蒸发器内液面的沸腾波动，常常造成测量电极结盐而出现液位指示的虚假信号，在控制系统中必需随时确认液位信号的虚实，以便操作人员作出相应的处置。

5 真空度
提高Ⅲ效真空度可降低蒸发器内物料的沸点，增加有效温差，不仅能够降低蒸汽消耗，而且能够大幅提高蒸发器的生产能力。

将蒸发器真空度由73kPa提高到88kPa，不仅能够增加5～10℃的有效温差，节约蒸汽87kg/（t·NaOH），而且可提高蒸发系统的生产能力约20%。

提高末效真空度的办法如下。

（1）循环水量、水温对真空度的影响。

复用水系统选用高效雾化喷嘴，加大气液接触面积，增大温差；同时调整风机型式及转速，加大排风量，控制冷却后水的温度≤32℃。

（2）大气冷凝器内部结构对真空度的影响。

由于大气冷凝器内原筛板水散布器极易形成偏流现象，筛板易堵塞、破损，致使真空度会慢慢降低。

采用雾化喷头替代筛板，极大地增加了气、液两相接触表面积，真空效果明显提高，同时采用机械真空泵抽吸不凝性气体，效果较好。

目前末效真空度能长期维持在85kPa以上。

6 出料浓度
若出料质量分数增加1%，不仅每吨碱的汽耗会增加约30kg，而且还会加重碱液对设备的侵蚀。

若是频繁地利用手动操作，出料浓度不易把握，而且会致使系统内各效物料的不平衡，而出料浓度的计算公式与Ⅲ效的气液相温度和真空度有关，手动出料极易引发上述参数失真，必然影响出料浓度的准确性，有时手动操作乃至造成出料质量分数在%以上。

出料系统采用全自动出料放碱，只有开停车及应急处置时才利用手动操作，并通过调节M0来实现，确保出料碱质量分数在（±）%，保证了出碱浓度的精准性。

对蒸发装置的经济运行起到的好的作用。

7 不冷凝气体
除生蒸汽压力和末效真空度对蒸发装置生产能力的影响外，加热蒸汽不凝气的影响也十分明显。

由于锅炉给水的除氧不够完全和管道泄漏等诸多原因，在蒸汽中不可避免地会夹带少量不凝性气体，这些不凝性气体如不及时排除，就会在加热室中逐渐积累，在加热管周围形成一层气膜，增加了传热阻力，从而降低蒸发器的生产能力。

即便加热蒸汽中含有极少量的不凝性气体，也会严峻影响蒸发装置的生产能力。

为尽可能减少加热汽中不凝性气体对蒸发生产的影响，要尽力做好以下工作。

（1）在蒸发器的加热室设置合理的不凝气排放口。

过去一般仅在蒸发器加热室上部设置不凝气排放口，不够合理。

因为不凝气和加热汽并非会分层，它往
往聚集在加热管周围和冷凝器排出口周围。

因此，要把加热室的不凝气排除干净，最好放在加热室的上、中、下三个部位都设置不凝性气体排放口。

（2）在操作中要按期排放不凝性气体。

在蒸发操作中，操作者对排放不凝性气体不够重视，没有形成规章制度。

一般来讲，蒸发器运行约4h就要排放一次不凝性气体，为了把不凝性气体排放操作做得更合理，能够考虑抽取少量的加热蒸汽用简单的体积计量来测定其中的不凝气含量，以指导不凝气的排放操作。

8 加热管内结盐
在电解液蒸发进程中，有大量结晶盐析出，致使加热管内壁超级容易结盐。

由于盐层的导热系数很小，传热阻力专门大，因此加热管内结盐会明显影响蒸发器的生产能力。

为了及时清理加热管内的盐层，电解碱液蒸发装置运行一段时刻后就需洗效。

采取如下办法能够减少结盐。

（1）操作中严格控制蒸发器的液面，尽可能避免蒸发器内缺料或断料。

（2）合理选用采盐泵和旋液分离器，确保采盐效果，使蒸发进程中的析出盐尽可能被采出。

（3）提高蒸发器中料液循环速度，减少盐结晶在管壁上附着、停留的机缘。

9 外加水量
外加水量主要指洗效水量和洗盐水量的总和，由于这部份要进入蒸发系统，所以其用量直接关系到蒸发装置的经济运行。

沙隆达公司现采用的是P-60双级推料离心机，此离心机要求固液比大于60%，而且下料、出料均匀，为了知足以上要求该厂对离心机高位槽实现循环泵让物料混合均匀，下料时通过球阀调节物料进入离心机散布盘，达到盐碱分离目
的。

在实际生产中，出现了如下现象：
（1）离心机运行抖动；
（2）离心机超过负荷引发主张跳闸。

分析以上两种原因，物料由正常固液比大于60%下降到不符合此指标时会引发离心机发布盘物料不均匀引发失去动平衡，造成离心机抖动，现在处置方式是用水清洗高位槽下料管和离心机转鼓，现在会引发离心机谈碱质量偏低。

离心机超负荷引发主机跳闸，是由于分离后的盐不能及时地排走造成大量盐瞬时堆集到离心机转鼓内，引发主电机负荷高而跳闸，此进处离方式就是停止下料，清洗下盐斗，而冲洗离心机转鼓一样会造成离心机淡碱浓度偏低。

正常运行时离心机淡碱含碱量为260～290g/l而在多次冲洗转彭和洗下料管的情形下淡碱为200～230g/l折含外加水量约1吨水，一天多冲洗7次，会增加汽耗1×7×=吨，这种情形会影响离心机的生产能力，进而影响蒸发器的分离，造成恶性循环。

高位槽物料不均或转变分析有如下原因：后处置沉清罐不合离心机的物料固液比，曾造成淡碱含量196g/l，另在冲洗Ⅱ、Ⅲ效泵进出时未及时调节分离球阀；在小洗时未关分离球阀。

而冲洗Ⅱ、Ⅲ效泵的频次实测每班平均4次，平均每次2min，取DN80管线，流量30m3/h，共计加水量24m3/天天天多耗汽吨汽/碱，小洗时未关分离球阀一次可带入外加水量为7.5m3，天天一次多耗汽3吨汽/碱·吨，天天合计多耗汽吨汽/吨碱。

此几种情形都会引发含盐量增加，淡碱含量偏低，针对这些情形，对工艺和操作方式作如下改良：
（1）离心机下料抖动，即物料突然转变成不符合指标，采取冲洗Ⅱ、Ⅲ效
管道调节分离，沉清罐尖底用电解液搅拌均匀，改掉用少量热水抽盐的方式增加沉清罐装碱次数由二次改成三次。

小洗时关分离器下口15～20分钟，抽尖底盐采用均匀进入离心机高位槽混合，每组尖底在2小时左右进入离心机高位槽、此种状况离心机物料符合标准。

（2）离心机分离后的盐通过卤水带入的盐送到盐水工段，但卤水的特性是易结垢，会引发下盐斗不滑腻使盐缓慢附着下盐斗，慢慢堆集到离心机转鼓内引发主机跳闸，实测时刻为～小时不等。

为此采用螺旋推动器，即离心机下盐斗改成离心机下盐口用长方形槽装有搅拌的推盐器，避免了上述情形。

改良以上两种不利因素以后，离心机离位槽物料符合要求，淡碱质量提高到280g/l。

母液含盐量也下降了，离心机冲洗次数下降到每班冲洗4次，冲洗Ⅱ、Ⅲ效泵的次数降低了离心机控制水在～吨水/吨碱。

通过上述方式外加水量变少，蒸发装置的经济运行能力提高了。

10 疏水器的性能
水蒸汽携带着数量可观的冷凝热，作为热源时，必需使其在传热设备里充分冷凝后再排出。

通过用汽设备尾部都安装了疏水器，其作用就是排除冷凝水和阻止跑汽。

因此，疏水器的性能对蒸汽的消耗有直接的影响。

疏水器的性能可按照其排出的水的焓值来判断，若是排出水的焓值接近或等于相应压力下饱和水的焓值，则说明疏水器的性能良好，没有跑汽损失。

由于蒸发器所利用加热蒸汽量专门大，因此要求配备排水量较大的疏水器。

目前电解碱液蒸发器利用的疏水器大多是自制的，形式较多，性能也不尽相同，其中较好的一种是液面自控式疏水装置，液面自控式疏水装置的排水是持续的，但它的疏水是用液面自控调节阀，而不是用机械动作的疏水阀。

因此这种疏水装置动作靠得住、性能良好，同时这种
疏水装置因液封性能好，一般不会跑汽。

11 散热损失
为了减少热散失，应对电解液来料管到出料管路系统的所有设备、管道、法兰、人孔、阀门、贮罐采取必要的保温办法，由于蒸发为单套生产，必需有必然量的电解液贮量才能平衡生产，电解液贮罐成为电解液周转的主要贮罐，该电解液加料的温度会由正常的75℃降低到50℃左右，蒸汽消耗明显上升。

在保温良好的情形下，此项损失仅占供热的2%～5%，但如果是保温方式不妥，此项损失可达10～15%，将从电解槽出口至蒸发的所有管道、阀门、设备及人孔保温，同时缩短电解液进蒸发前的停留时刻，将电解液进行预热器的温度提高。

因此增强设备、管道的保温是影响蒸发经济运行的因素。

12 碱损失
烧碱蒸发的消耗直接与产碱数量有关，若是产出的碱损失了，必需会影响蒸发经济运行的状况。

沙隆达公司蒸发工段针对以上情形通过对电解液加料及成品碱出料计量，每班核算产碱、汽耗，发觉跑、冒、滴、漏等异样情形及时处置，有效地控制碱损失。

在生产中应认真考虑以下各类因素对碱损失的影响。

（1）在蒸发操作中，必需增强对蒸发器控制适宜的真空度，要避免液面太高和蒸发强度过大而造成二次蒸汽带碱。

为避免失控，一般要按期检测各效排出的冷凝水和下水的含碱量，若是发觉含碱高应及时排查，消除不正常的因素，在离心机洗盐中，要把析出盐里的碱洗到回收盐水的含碱指标合格。

（2）跑、冒、滴、漏的影响
增强设备的管理、降低静密封点和动密封点的泄漏率。

在电解液蒸发系统中，要避免泄漏的重点放在。

①按期检修和改换蒸发器的加热室，避免料液漏入冷凝水中。

②认真保护和保养采盐泵的轴封或选用良好的密封装置，减少泵的
泄露。

③重视成品碱冷却、沉降，入库系统的设备管理，减少浓碱损失。

烧碱蒸发系统蒸汽消花费用是氯碱系统仅次于电解工序的电花费用，在生产中要进一步增强内部管理和操作人员的技术培训，同时踊跃进行技术改造，挖掘设备潜能，装置能力就可以更好地发挥、消耗就可以够不断地下降，从而进一步提高蒸发装置的经济运行水平。

参考文献
[1]严敞亮蒸发装置经济运行的影响因素，第24届全国氯碱行业技术年会论文专辑。

全国氯碱工业信息中心《氯碱工业》编辑部2006 （P225～226）
[2]向维德、马安兵、熊新国、张世钢碱损失产生的原因及预防办法，第24届全国氯碱行业技术年会改文专辑，全国氯碱工业信息中心《氯碱工业编辑部2006》（）。