可调控喷射泵在氧化铝拜耳法溶出工艺中的应用

【摘要】本文介绍可调控喷射泵baelz590的工作原理，及其在氧化铝拜耳法工业生产中对闪蒸槽产生的蒸汽乏汽二次利用实例。通过对比传统解决方案，量化说明可调控喷射泵的节能效果。

【关键词】可调控喷射泵；蒸汽系统；节能

引言

闪蒸槽是拜耳法氧化铝生产流程中的重要设备，它能否正常使用关系到整个生产流程能否连续稳定运行。同时，闪蒸槽作为压力容器，又是特种设备管理的重点，事关重大，必须保证其安全运行。中国铝业中州分公司第二氧化铝厂（简称中州二氧），在溶出机组配置了10台闪蒸槽，串联在一起用于溶出矿浆的降温降压，同时产生乏汽用于套管的预热，是建立整个系统热平衡的关键环节。由于中州二氧套管换热面积不足，导致乏汽利用率低，在末级（10级）闪蒸槽还有0.25MPa，温度140℃左右的乏汽不能进一步利用，传递至稀释槽加热循环水后排空，造成大量蒸汽浪费，也因有一定压力存在给设备安全运行造成隐患。通过在乏汽管路上增加可调控喷射泵，提高了乏汽利用效果，降低了末级闪蒸压力，做到了节能减排，安全运行。

1.可调控喷射泵工作原理

喷射泵是通过阀芯和文丘里管改变流体流速及压力，达到混流的效果。

图1描述了可调控喷射泵的结构。射流以静态压力P01在射流喷嘴①中被加速，直至到达混流管③入口处，也就是抽吸流喷嘴②的末端，此时达到其最大速度Vt。由于其速度高，射流通过涡流切向应力将抽吸流带走。抽吸流以静态压力P03在抽吸流喷嘴中加速，至混流管入口处达到速度Vs。两介质在混流管中相互混合，并相互交换动量、动能及热能。混流在混流管末端速大小介于Vt与Vs之间。在扩散管中混流速度下降到满足实际需要的数值。

在射流喷嘴和抽吸流喷嘴中，根据伯努利方程流体压力会下降，此压力在混流管入口处达到最低值，也就是共同压力P’。此压力在混流管中由于上面提到的动量交换升高，并在扩散管中由于速度降低继续升高。

①射流喷嘴；②抽吸流喷嘴；③混流管；④扩散管；⑤锥形针

V流速，（Vt射流、Vs抽吸流）

P压力，H：喷射泵进口处压差P01-P03，h：喷射泵出口处压差P04-P03，hs：P03与P’压力差。

P01：初级网压力，P03：设备回流压力，P04：设备出水压力，P’：喷嘴后压力。

可调控喷射泵是传统喷射泵和调控阀门的有机结合，既保留了喷射泵的混流效果，又具有调控阀门的可调控性。可调控喷射泵通过调节喷嘴横截面面积，保证喷嘴处流体在任意负荷下都拥有较高的流速，达到在0-100%负荷下均可调。

2.可调控喷射泵蒸汽节能方案的选择

运用可调控喷射泵将难于回收利用的低压低温乏汽与多余的温度高、压力高的乏汽混流后形成便于输送可利用的蒸汽。

2.1加装喷射泵之前中州二氧溶出I组闪蒸压力及乏汽阀门开度、温度表：

表1中可以看出：选择1级闪蒸的高品质乏汽与10级闪蒸低温低压乏汽通过喷射泵输出多余乏汽再利用是最佳的。因在7闪加入后增浓溶出料浆，使得7-9级闪蒸槽液位高，乏汽阀门开度较小，故其压力、温度相差不大。

2.2为防止闪蒸乏汽过量输出，中州技术中心计算出了闪蒸槽所具有的乏汽量，其中1闪乏汽量是35.8t/h，10闪乏汽量是9.7t/h，均高于其他闪蒸槽，因此，输出1闪、10闪乏汽是利用乏汽效果最好的一种匹配。这也与表1中的结论一致。同时，技术中心计算得出：1闪可以输出乏汽12-14t/h，对套管预热不会产生大的影响。经过计算，可以输出10闪乏汽3-5t/h。喷射泵输出乏汽总量是15-19t/h。

2.3可调控喷射泵输出蒸汽的使用地选择。经过筛选，在中州二氧Ⅵ、Ⅶ组蒸发器使用条件较好，理由：一是距离溶出闪蒸乏汽管路较近：约120米，便于输出利用。二是使用的新蒸汽参数：压力：0.55-0.6Mpa；温度是：160-170℃；两个蒸发机组流量：80～90t/h。使用喷射泵后输出蒸汽容易满足要求。可以替代新蒸汽。

3.可控喷射泵在闪蒸乏汽中的应用

3.1乏汽量计量准确、完善。

工艺简图1中可以看出：在1闪、10闪新增乏汽管路出口，喷射泵出口均安装流量计。完善准确的计量设施不仅能够容易得出乏汽利用效果，对喷射泵安全稳定的操控也起指导作用。

3.2在10闪乏汽出口管路加装止回阀，目的是防止高压汽回流至10闪，造成10闪超压。止回阀承压等级一定要大于1闪乏汽压力。

3.3喷射泵进出蒸汽管路都加装压力传感器和现场压力表，方便操作人员在控制室和使用现场都能掌握蒸汽压力变化状况。

4.投用可调控喷射泵效果

通过对可调控喷射泵实际运行，跟踪的闪蒸参数，1闪压力降低为2.5MPa，温度降低至229℃；10闪压力降低为0.19MPa，温度降低至135℃左右。10闪压力和温度都用明显的下降，乏汽利用量为18t/h，其中10闪乏汽量是4 t/h，符合生产要求。

按照新蒸汽成本100元/t计算，每月可节约新蒸汽费用为129.6万元，效益可观。

10闪压力减低，减少了乏汽排空浪费，也使容器的操作更安全，更稳定。为后续流程提供了较好的生产操作平台。

参考文献

[1]汤蕙芬，范季贤.热能工程设计手册.北京：机械工业出版，1999.

[2]贝尔茨热能自动化设备（北京）有限公司，产品手册.BPC22

[3]俞宽铣.锅炉压力容器焊工培训教材[M].北京：北京科学技术出版社，1992：24-33