浅析拜耳法生产氧化铝闪蒸系统二次蒸汽带料原因及危害

2018-01-30陈泽成张文康

世界有色金属 2018年10期

陈泽成，张文康

（山东南山东海氧化铝有限公司，山东龙口 265706）

拜耳法生产氧化铝工序的重要设备，负责对溶出工序生产流程中的矿浆进行降温降压，是实现溶出系统热平衡和矿浆内热量循环利用的关键所在，拜耳法氧化铝的生产工艺的能量消耗约占产品成本的20%～30%，其中溶出的新蒸汽消耗又占据较大比例，目前闪蒸槽系统的运行调控与热平衡和热量的循环利用方面仍然有进步的空间，控制好溶出闪蒸系统，防止带料是氧化铝稳定生产降低能耗的重要保障。

1 溶出工序闪蒸工艺介绍

东海氧化铝有限公司采用的管道化溶出技术，是目前应用最广泛的蒸汽间接加热强化溶出技术，采用10级自蒸发9级套管预热1级套管加热的溶出技术。用新蒸汽冷凝水和闪蒸闪蒸出的二次蒸汽将1-9级套管中的矿浆预热到220℃，再用新蒸汽对第十级套管进行加热，使矿浆达到溶出反应的温度250℃。

2 闪蒸槽的结构及工作原理

闪蒸属于压力容器的一种，闪蒸槽的顶部装有分液器板和二次蒸汽排孔。料浆从闪蒸槽的中部进料，在进料管的末端是喷射头装置，安装有耐磨孔板（采用热装或者螺丝固定）孔板中心与槽体中心线重合，料浆经孔板的降压作用后垂直向下喷出，为防止向下喷出的料浆对槽体造成冲刷磨损，在闪蒸槽底部正对孔板的中心位置安装有耐磨锥帽，锥帽采用三角支架焊接支撑在槽体上，同时在下部内侧也有耐磨衬板，避免料浆直接冲刷在槽体上。通过不同级的闪蒸槽之间的压差使矿浆内的水分再次蒸发形成二次蒸汽，二次蒸汽从闪蒸槽顶的蒸汽排放口进入对应级的管道换热器中对温度较低的矿浆进行预热。

3 二次蒸汽带料及其危害

矿将经过高温高压溶出反应后，需要在闪蒸系统中进行降温降压，使矿浆达到常压状态，以继续后续工序的稀释、沉降分离等过程，溶出工序的闪蒸系统共有十级，闪蒸槽在对矿浆进行降温降压的同时利用闪蒸出的二次蒸汽对低温矿浆进行预热从而达到乏汽再利用以降低生产中的蒸汽消耗，而实际的生产过程中闪蒸的二次蒸汽往往由于生产条件和控制条件的原因带出大量的矿浆形成二次蒸汽带料，二次蒸汽带料对生产的危害主要有以下几个方面。

二次蒸汽中携带的矿浆会在套管夹套之间形成结疤，从而造成管道外的蒸汽与管道内的矿浆之间的换热速度减缓，影响管道换热器系统的换热效果；带料造成矿浆中的苛性碱随二次蒸汽进入到二次水系统，二次蒸汽的冷凝水要做为赤泥的洗水，洗水中的碱含量升高，不利于系统中碱的回收成，使拜耳法循环效率下降产生碱浪费；闪蒸系统一旦产生带料现象往往会影响机组的正常生产运行，必要时要采取临时降低溶出机组的进料量，以防止带料造成更大的危害，这必然造成氧化铝单位产量的下降。

4 闪蒸带料产生的原因

（1）闪蒸槽喷射头的孔板尺寸。闪蒸槽喷射头的孔板尺寸是影响闪蒸系统的关键因素，首级闪蒸孔板的尺寸在很大程度上决定了溶出系统的进料量，后续各级的闪蒸孔板尺寸又决定着各级闪蒸槽的蒸发量，如果闪蒸槽的孔板直径过大就难以形成闪蒸槽各级之间的压差失去闪蒸作用，如果孔板直径过小造成闪蒸槽内的矿浆流动不畅，使闪蒸槽内的矿浆处于高液位状态容易引起二次系统的带料。

（2）闪蒸槽出汽阀门开度以及进料温度和压力。首级闪蒸槽的进料压力低会造成首级闪蒸槽的液位高，对闪蒸系统的稳定运行产生影响，造成二次蒸汽对矿浆的预热不足，如果调节出汽阀门开度又容易造成各级闪蒸出气量的不均匀从而再次影响闪蒸的进料温度，形成恶性循环，且矿浆温度对闪蒸效果不好造成蒸汽带料，和出料管道汽夹料现象，加速管道磨损，制约了闪蒸系统的安全运行及增大了能源损失。

（3）二次蒸汽冷凝水系统不通畅。二次蒸汽冷凝水系统不通畅是影响闪蒸控制的又一主要因素，二次蒸汽冷凝水系统不通畅一方面造成闪蒸槽产生的二次蒸汽无法充分利用，时闪蒸出汽不足使闪蒸槽憋压。

同时还造成加换热器换热面积减少，降低换热效果，而一旦冷凝水系统憋压造成冷凝水通过其它管道进入下一级闪蒸，增加下一级闪蒸的流量和蒸发量从而引起下一级闪蒸的带料。

5 控制措施

加强对机组运行参数的监控，根据闪蒸槽的压力变化控制二次蒸汽冷凝水系统的液量平衡；稳定新蒸汽压力和温度，减少新蒸汽压力的波动，确保新蒸汽饱和蒸汽对矿浆的持续稳定换热；稳定冷凝水罐液位，强化换热效果，冷凝水管间接控制着闪蒸系统的平衡，通过冷凝水罐的疏水阀门对罐内的冷凝水液位进行控制则可以有效的控制管道内冷凝水的压力进而确保闪蒸对套管换热器之间的压力差；在闪蒸不带料的情况下，尽量开大乏汽阀门，确保二次汽的利用，闪蒸效果良好的状况下开大乏汽阀门可以使矿浆内的蕴涵的蒸汽充分的进行闪蒸不仅能够获得更好的换热效果而且为后续工序的液量平衡减轻压力；保证各级闪蒸之间压差平稳，闪蒸槽之间的压差能够确保整个闪蒸流程中矿浆内的蒸汽被不断的、持续的、平缓的释放出来，不仅有利于闪蒸槽控制不带料而且可以将二次蒸汽的利用发挥到最大值。