溶出矿浆自蒸发器闪蒸控制技术

摘要：溶出闪蒸系统控制是溶出工序汽热能转换平衡的关键，也是防止乏汽带料稳定生产工艺控制的关键。文章对孔板节流型闪蒸系统的控制进行了技术分析，通过实践验证并实现了对此类型闪蒸系统的有效控制，满足了生产的要求，对相关的生产企业具有参考意义。

关键词：矿浆自蒸发器；溶出闪蒸系统；氧化铝生产设备；空液位控制；高液位控制

中图分类号：TS243　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)07-0018-02

一、概述

矿浆自蒸发器是氧化铝生产工艺需要的重要设备之一，它应用饱和矿浆溶液沸点随着压力降低的原理，由多个矿浆自蒸发器构成多级闪蒸系统以用来回收矿浆溶液闪蒸的乏汽热能，从而实现热能回收利用以及方便下一级工序接受低温低压的生产物料之功用。

氧化铝工艺生产过程中无论是压煮器式还是管道化加停留罐式的工艺系统都离不开矿浆自蒸发器，从空间分布上讲矿浆自蒸发器有阶梯塔架结构式的，有平地“一”字铺开的；从级数个数讲有八级的，有九级的，即由不同规格的多个矿浆自蒸发器构成闪蒸系统；从内部装置及控制技术上讲有孔板节流式和进料调节阀控制式的。不同的闪蒸系统有着不同的优点：更多级的闪蒸系统会有更换好的闪蒸效果；塔架式的结构会节约好多占地面积并有先天的物料地势压力差，平地“一”字铺开式的能节约好多钢结构钢材并且便利检修；孔板节流式较于调节阀式的运行代价低廉等等。尽管矿浆自蒸发器的建造布局、构造、个数不大相同，但是它们在氧化铝工艺生产过程中所承担的功能作用却有“异曲同工”之妙：回收矿浆溶液闪蒸的乏汽热能，降温降压便于下一工序物料的接受。为使分析更有针对性，本文基于生产实践仅以九级平地“一”字铺开结构式矿浆自蒸发器系统从控制理论、调节技术应用进行详细分析如下：

二、理论分析

第一，理解清楚料浆、乏汽、冷凝水的工艺系统流程及其控制设备。矿浆自蒸发器E1闪蒸的乏汽进入汽、液固分离系统L1系统，经过L1系统的离心力作用，液体和固体从底部流向下一级矿浆自蒸发器E2进料管，L1分离后的乏汽蒸汽进入压力相近的乏汽加热系统BWT1段，BWT1段加热后的冷凝水流入冷凝水罐K系统K1，K1冷凝水罐中的水继续闪蒸出乏汽蒸汽通向下一级乏汽加热系统BWT2继续加热机组矿浆，BWT2段加热后的冷凝水流入K系统下一级冷凝水罐K2，K1冷凝水罐的一部分水也流向K2，这样逐级向后延续，达到热能的充分回收利用。这里值得注意的是，为方便压力液位的控制在L系统各单元的出口和K系统各单元的进出口都加装了控制阀门。

第二，要明白每一级的压力差即级差压力是控制液体(液固混合物)向前流动的根本动力，级差大小直接影响到液体向前流动的不同态势。矿浆自蒸发器前后级的压力差的大小很重要，要想促进或抑制物料向前流动消除液位高报或空液位必须调整前后级的级差压力大小。

第三，要清楚矿浆自蒸发器闪蒸系统(E系统)的控制是与液固分离系统即L系统、二次闪蒸冷凝水系统即K系统、乏汽矿浆加热系统即B系统及系统进料大小、E系统孔板尺寸匹配等因素紧密相关联的，所以在生产中一旦固定不变除无法调整的设备如孔板尺寸，剩下就是调整可以调整的设备了，但是最终的落脚点就是“级差压力是控制液体向前流动的根本动力，级差大小是直接影响液体向前流动不同态势”这一理论的具体运用。

三、技术应用

(一)　闪蒸器空液位的控制

以E2、E3、E4闪蒸器为例说明，现在若E3空液位，那么调整的思路有：提高E2的闪蒸压力，降低E3的闪蒸压力，提高E4的闪蒸压力，即通过提高E2、E3的级差压力，降低E3、E4的级差压力实现液位的调整变化。

提高E2闪蒸器压力措施有：关小LA2阀门，关小KB2阀门。

降低E3的闪蒸压力措施有：开大LA3阀门，开大KB3阀门。

提高E4的闪蒸压力措施有：关小LA4阀门，关小KB4阀门；但是为了充分保证闪蒸的乏汽利用效果，一般首先采取开大相关阀门的调整措施，其次选择关小阀门的调整措施。

(二)　闪蒸器高液位的控制

以E2、E3、E4闪蒸器为例说明，现在若E3高液位，那么调整的思路有：降低E2的闪蒸压力，提高E3的闪蒸压力，降低E4的闪蒸压力，即通过降低E2、E3的级差压力，提高E3、E4的级差压力实现液位的调整变化。

降低E2闪蒸器压力措施有：开大LA2阀门，开大KB2阀门。

提高E3的闪蒸压力措施有：关小LA3阀门，关小KB3阀门。

降低E4的闪蒸压力措施有：开大LA4阀门，开大KB4阀门；另外前级闪蒸压力的降低必造成后级闪蒸压力的降低，前级闪蒸压力的提高必造成后级闪蒸压力的提高。

(三)　机组温度的变化、进料量大小都会影响到系统压力的变化，从而影响闪蒸压力的变化

包括各级矿浆温度的变化也会影响到闪蒸的压力变化，即机组温度的提升、产量的提高，有助于各级的闪蒸压力增大；相反会变小。各级闪蒸压力都增大同时，其相邻级差压力会随之增大；相反则变小。此种调节是一种前后相互影响的综合过程，调节过程中要根据闪蒸压力变化情况综合考虑灵活采取措施进行调整。

四、结语

闪蒸系统若控制不好，造成的后果有三方面：

第一，系统带料带碱，生产无法持续并且磨蚀乏汽加热管道。

第二，矿浆自蒸发器的进出料管产生汽化磨蚀，影响设备寿命，包括孔板座也会缩短使用寿命。

第三，矿浆产生的乏汽热能不能够充分回收利用；所以法国彼斯涅孔板节流型闪蒸技术控制的重要性由此可见，但是合理的孔板尺寸匹配是闪蒸系统良好运行的根本保证，一旦多次调整未能到达理想状态，那么就要根据实际情况需要考虑孔板尺寸调整的必要性了。此调节过程是一个很复杂的动态过程，需要仔细分析和耐心根据现场实际情况的变化连续进行调节，直至压力、液位、热交换达到新的平衡，本文提供的仅是一种方法理论指导，以供参考。