关于提高蒸发器效率的几点思考

关于提高蒸发器效率的几点思考
作者：吴银强
来源：《中国科技博览》2014年第09期
摘要：蒸发器是氧化铝生产的主要设备之一，也是氧化铝厂用汽量最大的设备，提高蒸发器效率，降低汽耗及其它消耗，有着十分重要的意义，特别是应对目前的金融危机，提高蒸发器效率，降低生产成本，其意义就更为重要。

如何提高蒸发器的效率呢？有以下几点思考。

关键词：蒸发器蒸发效率提高思考
【分类号】：X793
根据结构、溶液的流向不同，蒸发器有多种类型，其中常见的有标准式蒸发器、外加热式自然循环蒸发器、强制循环蒸发器、降膜蒸发器、升膜式蒸发器等。

50、60年代，氧化铝厂大都采用标准式蒸发器和外加热式自然循环蒸发器，到了90年代末，就开始采用降膜蒸发器及强制循环蒸发器，因为降膜蒸发器的结构简单、紧凑、传热系数高，同时不会像其它类型蒸发器那样，易发生管子被堵死的现象。

降膜蒸发器又分为管式降膜蒸发器和板式降膜蒸发器，有的采用管板结合降膜蒸发器组，这是目前效率最高的蒸发器组，但由于矿石成分不同、使用寿命等原因，现实氧化铝生产企业很少采用板式降膜蒸发器，大都采用管式降膜蒸发器。

那么，在现实氧化铝生产过程中如何提高蒸发器的蒸发效率呢？我认为应加强以下几个方面的操作：
一是提高传热系数，这是提高蒸发器产能和降低蒸汽消耗的主要途径，因为蒸发是一个传热过程。

要提高传热系数，就要防止或减轻蒸发器加热管的结垢。

蒸发器的结垢主要是碳酸钠、硫酸钠、氧化硅。

拜耳法种分母液中由于循环积累，通常碳碱含有10～30g/l，这些Na2CO3大部分是铝土矿和石灰中的碳酸盐在溶出过程中发生反苛化作用生成的，少量是铝酸钠溶液吸收空气中二氧化碳生成。

在生产中母液蒸发时，当碳酸钠超出其平衡浓度，Na2CO3·H2O即自溶液中结晶析出，Na2CO3在母液中的溶解度随温度升高而增加，温度低，析出的Na2CO3多；拜耳法溶液中的NaSO4主要是铝土矿中含硫矿物与岢性碱反应进入流程并循环积累的，它的析出规律与Na2CO3大体相同；氧化硅在母液中的含量是过饱和的，它成为铝硅酸钠析出的速度随温度的升高而增加，高温低浓度有利于铝硅酸钠结晶析出。

这些碳酸钠、硫酸钠、氧化硅结垢的形成，将会大大降低蒸发器的传热系数，从而降低蒸发器的效率。

为了防止和减少这些结垢的形成，就要正确查找它们形成的原因，从源头抓起，从进厂的大宗原材物料的质量抓起，比如矿石、石灰、液碱等，除了正常的指标要求外，还要严格控制
它们的碳酸盐、硫酸盐、二氧化硅的成分，减少有害杂物的进入，提高石灰有效钙的成分，减少石灰的反苛化等。

另外，要加强蒸发器的操作，一是加强生产工序的主要技术参数的控制，如预脱硅的温度、时间，稀释的温度、时间、浓度，沉降槽的效果，叶滤机的过滤效果等，加强这些技术参数的操作及控制，会减少碳酸盐、硫酸盐、二氧化硅结垢的形成；二是杜绝和减少机械润滑油、草酸盐等有机物进入流程，从而减少硫酸盐的形成；三是采用先进合理的蒸发作业流程，如逆流、错流，目前新建的规模较大的氧化铝厂大都采用错流，它能很大程度的减少蒸发器结垢的形成，保证蒸发器效率；四是定期对蒸发器进行煮罐或清洗，也可以保证和提高蒸发器的效率。

二是加强蒸发器组的主要技术参数的控制，稳定蒸发器的操作。

一是使用汽压的控制，在蒸发过程中，新蒸汽的加入是蒸发作业的基本条件之一。

使用汽压与蒸汽在加热室中的传热速度有关，传热速度的快慢取决于蒸汽与溶液间的温差和加热管之结垢。

当加热管内无结垢时，使用汽压越高，有效温差就越大，传热速度越快，反之则慢。

但提高使用汽压将引起总真空度下降，使总温差减少，结果使蒸发效率反而降低，所以，使用汽压不能无限制地提高。

在操作过程中，稳定汽压是十分重要的，若汽压不稳定，波动太大，将导致蒸发器组操作的紊乱，甚至会引起生产重大事故的发生。

二是提高和保持系统的真空度，在多效真空蒸发过程中，系统保持一定的真空，其目的在于降低溶液的沸点，以提高和保持一定的有效温差，并使二次蒸汽能充分的利用和顺利的排出。

但真空度受真空设备的限制，蒸发器的真空度一般在0.07～0.088MPa。

稳定真空度的操作是很重要的，因为真空的波动，势必会影响引起汽压、液面、温度等的波动，使蒸发器组的热平衡受到破坏，导致蒸发器效率降低、跑碱等不良后果。

三是液面的控制，保持操作液面的稳定是蒸发器正常运转的标志，液面过高，液柱静压增加，影响蒸发效率，且易跑碱；液面过低，溶液剧烈沸腾，又易干罐或加热管损坏。

四是稳定或提高蒸发器的进出料量，蒸发器的进出料量是体现蒸发器产量的一个主要数据，在其它条件不变的情况下，提高蒸发器的进出料量也就提高了蒸发器的效率。

稳定蒸发器的进出料量，它能很好的稳定蒸发器系统的液面、温度、压力、浓度，从而提高蒸发器效率。

五是冷凝水及不凝性气体的排出，在蒸发过程中，加热蒸汽放出潜热冷凝成水，冷凝水如不及时地排除，存积在加热室内不仅影响传热，且易发生汽水冲击产生的强烈振动，影响蒸发器的正常运行；在蒸发过程中，带入加热室内的不凝性气体是不良导体，在加热室内占据了部分加热面积影响传热，因此必须及时排出。

六是提高原液的浓度或温度，也是提高蒸发器效率的一项重要措施。

在蒸发母液浓度要求不变的情况下，提高原液的浓度，可以提高蒸发器的单位时间的产母液量，降低水、电、蒸汽
的消耗；在其它操作条件不变情况下，在真空的作用下，原液温度的提高，原液在蒸发器组的进料效，不需要蒸汽加热就能很快自然蒸发，从而降低能耗，提高蒸发效率，降低生产成本。

蒸发器是氧化铝生产的主要设备之一，也是氧化铝厂用汽量最大的设备，因此，提高蒸发器效率，降低汽耗及其它消耗，有着十分重要的意义，尤其是面临当前的金融危机，对有色氧化铝行业的冲击严重，行业生存压力加大，提高蒸发器效率，降低生产成本，其意义就更为重要。