氧化铝厂熔盐加热系统的安全防范措施

氧化铝厂熔盐加热系统的安全防范措施

申明亮

(贵阳铝镁设计研究院,贵州贵阳550081)

摘要:在管道化溶出装置中,熔盐加热系统是安全风险较高的区域,本文结合一些实际发生的事件,对熔盐加热系统

和以熔盐加热的溶出套管进行了分析,并提出了一些安全防范措施。

关键词:氧化铝;熔盐;安全;溶出;管道化

中图分类号:TQ054 文献标识码:B 文章编号:1002 1752(2009)10 08 2

Safety and preventive measure for molten

salt heating system in alumina refinery

SHEN M ing-liang

(Guiy ang Aluminum and Magnesium Design and Resear ch

I nstitute,G uiyang550081,China)

Abstract:In the tube-digestion facilities,the molten salt heati ng system is th e area w hich exists high ri sk i n comparably.T he article has anal yzed molten salt heati ng system and sleeve-tube di ges tion by mol ten salt heating based on some actual incidents and proposed some safety and preventive m easures accordingly.

Key words:alumina;molten salt;s afety;digesti on;tubing

近年来,许多氧化铝厂采用管道化溶出工艺,规模从大到80万吨,小到几万吨,厂家数量达几十家之多。管道化溶出装置一般采用高温熔盐供热,对于熔盐加热系统,部分厂家在设计、操作、管理等方面,或多或少存在一些安全隐患。在此,根据某些事故现场的实际情况,对氧化铝厂熔盐加热系统的安全防范措施提出一些看法,希望能对氧化铝厂的安全生产起到积极的作用。

1 熔盐加热简介

氧化铝厂的熔盐加热系统是以热载体 熔盐为介质,经过熔盐泵将液相热载体从熔盐储罐送至熔盐加热炉的盘管中,与炉内燃料燃烧产生的高温烟气以辐射和对流两种换热形式进行换热,使熔盐的温度升至320~400,然后经管道输送至溶出工序用来加热原矿浆,原矿浆的温度将被加热到260~280,换热后的熔盐温度降至280~ 320经管道返回熔盐储罐中而闭路循环使用。

热载体采用三元系熔盐,其组成为:

KNO353%;NaNO240%;NaNO37%

主要物理参数为:熔点142

沸点680

比热1.42kJ/(kg!)

熔融热75.24kJ/kg

液态平均重度1762kg/m3

2 案例及分析

(1)案例1

某厂在正常生产时,由于熔盐加热段溶出套管的内管突然发生穿孔,致使高压矿浆喷出,将外套管击穿爆裂,使大量高压、高温、高碱浓度的矿浆和部分熔盐喷出,另外有一部分矿浆经熔盐回流管进入熔盐储罐,与高温熔盐接触发生剧烈爆炸,大量高温熔盐、矿浆及水蒸汽从熔盐储罐的人孔喷出,高温熔盐喷到电缆上引发电缆燃烧造成局部火灾,后因及时施救,没有造成进一步的破坏。此次事故所幸没有发生人员伤亡,但使工厂停工,造成很大的经济损失。

事后将内管取出发现,在内管局部出现20m m ~40mm的蚀坑(见图1),经分析基本确定为钢管局部存在组织缺陷,在高温、高压、高碱浓度的矿浆作用下,发生局部坑蚀所致。后经全部更换这一批次的钢管后,经多年的运行,再没出现类似的问题。

(2)案例2

某厂的管道化溶出系统在低流量运行时,将熔盐泵的转速调得太低,使熔盐泵的出口压头低于熔

!

8

!

轻 金 属 2009年第10期

收稿日期:2009-06-16

盐炉的高度,熔盐不能送入熔盐炉,滞留在炉内盘管中,以至于导致熔盐炉盘管温度瞬间迅速升高,在盘管内的熔盐气化分解,很快就将盘管的上部烧坏(见图2),熔盐漏出进入炉膛,与炽热的煤接触而产生更高的温度,使熔盐炉几乎完全损坏。修复时更换了炉内所有盘管并花了较长时间,造成的损失是不

言而喻的。

图1

内管坑蚀情况

图2 盘管烧损情况

3 生产安全预防措施

以熔盐加热的管道化溶出系统,其加热介质为高温、强助燃物质,其中的亚硝酸盐为有毒化学品,属高危工况;而被加热介质是高压、高温、强碱性的矿浆,也属高危工况,两者结合在一起,其系统的危险指数是很高的,因此,安全防范就显得非常重要。这里根据以上介绍的两个案例及一些设计和生产经验,提出以下一些安全防范措施。

3.1 熔盐储罐

在氧化铝厂的熔盐加热站中,单个熔盐储罐所装的高温熔盐量小的有几十吨,大的有200多吨,是一个重点危险源。在设计中,应将熔盐储罐配置在敞开或半敞开的房间里的地下或半地下的地坑中,房间应具有足够的疏散通道。熔盐储罐万一破损后,地坑应有足够的容积承装罐内泄漏出的所有熔体,地坑要做好防水,随时保持坑内干燥,坑内不能布置上下水管、

电器、电缆以及其它可燃材料。

在熔盐储罐区域布置的电缆,应穿钢管或用密闭型钢质电缆桥架敷设。

在熔盐储罐上须设防暴孔,用防暴膜密封,并设置管道将可能发生的爆炸产物引出室外。

熔盐储罐应密封,并充微正压的氮气保护,以防止或减缓熔盐变性所导致的熔盐凝点升高,使其在管内凝结而发生事故。

熔盐储罐内的熔盐也必须定期取样,分析测定其化学组成和凝点温度,根据化验结果及时调整各组分的比例。3.2 熔盐泵

熔盐泵是一个非常重要的设备,是整个供热系统的心脏,在配电上要求尽量可靠,有条件的地方可采用双电源供电。熔盐泵一般不要用变频调速器控制,应保证恒定转速。在调节供热负荷时,应在恒流量的情况下通过改变熔盐输出温度来调节。在熔盐泵出口应设置流量检测装置,当流量变小时,应发出报警,当流量低于某个设定值时,应控制熔盐炉自动转为紧急停炉程序。3.3 溶出套管换热器

熔盐加热段溶出套管换热器是高温熔盐和矿浆这两种高危介质同时要经过的设备,无论是内管或外管破裂,都会引发事故。特别是内管,所处环境较恶劣,因此,在每次机械清洗后,都应对溶出套管换热器的内管壁用管道检查仪进行检查,及时发现事故隐患,防患于未然。

4 结语

在氧化铝厂,熔盐加热系统和以熔盐加热的溶出套管是风险较高的区域,对这部分的设计、制作、运行都应有高度的安全意识,对各种可能发生的事故所产生的危害程度和范围在事前做好评估,并制定好处理事故的应急预案,以确保生产和人员安全。

参考文献:

∀1#汪琦.熔盐加热炉和熔盐加热系统的开发∀J #.石油化学设备技

术,2000,4:23-25.

∀2#向锡炎,等.熔盐炉及熔盐加热系统∀J #.工业加热,2008,2:30-32.

∀3#蔡胜利.熔盐炉事故原因分析∀J #.轻金属,2000,9:12-14.

(责任编辑 张文军)