制鹽冷凝水排放工藝優(yōu)化

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本文作者：吳金濤作者單位：國(guó)電英力特能源化工集團(tuán)股份有限公司

我國(guó)大部分制鹽企業(yè)采用多效蒸發(fā)工藝，提高蒸發(fā)的熱經(jīng)濟(jì)性、降低能源消耗一直是制鹽企業(yè)關(guān)心的問題。多年來，部分制鹽企業(yè)在制鹽系統(tǒng)多效加熱室的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理中，對(duì)末效加熱室排水問題重視不夠，造成部分企業(yè)投產(chǎn)后面臨裝置不能達(dá)產(chǎn)、生產(chǎn)頻繁出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了多效蒸發(fā)制鹽工藝優(yōu)越性及效益的發(fā)揮。

1多效蒸發(fā)制鹽末效加熱室排水不暢對(duì)生產(chǎn)的影響

1．1末效加熱室排水不暢直接影響末效加熱室的傳熱和項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)

在蒸發(fā)設(shè)備運(yùn)行中，末效加熱室排水不暢時(shí)，積存在加熱室下部的冷凝水會(huì)占據(jù)部分蒸汽空間，使有效傳熱面積顯著減小，傳遞的熱量減小，使本效蒸發(fā)強(qiáng)度下降，降低整個(gè)設(shè)備的生產(chǎn)能力。嚴(yán)格地說冷凝水與管內(nèi)料液也在進(jìn)行換熱，但因傳熱系數(shù)只有蒸汽與料液換熱時(shí)K值的十分之一左右，而且有效溫度差隨著傳熱過程進(jìn)行越來越小，因此其傳熱速率是微不足道的。對(duì)于一定的料液，在加熱室型號(hào)、材質(zhì)、蒸汽品質(zhì)一定的條件下，各效傳熱系數(shù)K、有效溫差△t、傳熱面積F是一定值［1］。對(duì)于多效蒸發(fā)系統(tǒng)，傳熱量為:（公式略）。由上式看出:當(dāng)末效加熱室排水不暢時(shí)，末效加熱室有效傳熱面積Fn減小，末效傳熱量Qn下降，上一效產(chǎn)生的二次蒸汽量Wn－1減小，導(dǎo)致該效的傳熱量Qn－1減小，△tn也必然下降。各效傳熱量下降，總蒸發(fā)水量下降，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量降低，影響項(xiàng)目順利達(dá)產(chǎn)。

1．2末效加熱室排水不暢直接影響多效蒸發(fā)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定

多效蒸發(fā)制鹽末效加熱室的操作通常為負(fù)壓操作，末效加熱室排水不暢、傳熱不良使得前效加熱室的料液溫度上升，導(dǎo)致加熱室及冷凝水泵的密封性能降低，嚴(yán)重影響到各效加熱室壓力的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的安全性。國(guó)內(nèi)近年來曾經(jīng)發(fā)生過加熱室超壓引起加熱室、泵爆炸的事故，由于蒸發(fā)系統(tǒng)壓力頻繁波動(dòng)給生產(chǎn)造成影響的案例更是屢見不鮮。

1．3末效加熱室排水不暢直接影響到冷凝水泵的效率和壽命

隨著蒸汽在各效加熱室之間的不斷傳熱，末效加熱室殼程會(huì)有大量的二次蒸汽、冷凝水及不凝氣存在，采用傳統(tǒng)的冷凝水排出裝置，勢(shì)必會(huì)造成冷凝水泵頻繁出現(xiàn)不正常。其中汽蝕對(duì)泵的效率和壽命的影響尤為嚴(yán)重。

2多效蒸發(fā)制鹽末效加熱室排水不暢產(chǎn)生原因分析

真空制鹽多效蒸發(fā)系統(tǒng)是一個(gè)雙向動(dòng)力推動(dòng)系統(tǒng)，一方面由首效的正壓蒸汽推動(dòng)，系統(tǒng)壓力在逐級(jí)降低;另一方面，在系統(tǒng)末端有抽真空系統(tǒng)，末效加熱室是負(fù)壓工作狀態(tài)。理論上不存在末效加熱室排水不暢的問題，但由于國(guó)內(nèi)部分制鹽企業(yè)在投資建設(shè)多效蒸發(fā)制鹽車間時(shí)，對(duì)工藝先行的設(shè)計(jì)理念重視不夠，設(shè)計(jì)人員對(duì)末效加熱室底部與冷凝水桶內(nèi)液位高差、冷凝水桶及配管設(shè)計(jì)不重視或未加嚴(yán)謹(jǐn)考慮，造成真空制鹽末效加熱室排水不暢，降低了產(chǎn)品的效益。設(shè)計(jì)時(shí)為降低廠房在建設(shè)投資中所占比重，設(shè)計(jì)人員會(huì)考慮降低廠房的建設(shè)高度和加熱室的安裝高度來達(dá)到控制工程造價(jià)的目標(biāo)，忽視末效加熱室冷凝水出口至冷凝水泵的進(jìn)口位差對(duì)冷凝水泵運(yùn)行的影響，造成泵的效率下降，致使末效加熱室積水。冷凝水桶及配管直徑設(shè)計(jì)值偏小、配管安裝位置不合適及結(jié)構(gòu)不合理都會(huì)增加冷凝水排放阻力，致使末效加熱室積水。

3多效蒸發(fā)制鹽末效加熱室冷凝水排放不暢改進(jìn)方案

3．1改進(jìn)前末效加熱室冷凝水排放工藝

改進(jìn)前，部分制鹽企業(yè)末效加熱室冷凝水排放采用平衡式冷凝水桶裝置，末效加熱室中積聚的冷凝水借重力自流到冷凝水桶，由冷凝水泵排出系統(tǒng)，工藝流程示意見圖1。該工藝具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便的優(yōu)點(diǎn)。但由于設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)末效加熱室下花板與冷凝水桶控制液位高差考慮不嚴(yán)謹(jǐn)［2］，且生產(chǎn)過程中蒸汽壓力的不斷波動(dòng)，生產(chǎn)中容易出現(xiàn)末效加熱室積水及冷凝水泵汽蝕、氣縛現(xiàn)象。

3．2改進(jìn)后末效加熱室冷凝水排放工藝

改進(jìn)后，末效加熱室冷凝水排放采用液封式冷凝水桶與水噴射器組合裝置，末效加熱室中積聚的冷凝水及不凝氣經(jīng)水噴射器進(jìn)入到冷凝水水封桶;冷凝水水封桶中部安裝隔板，隔板一側(cè)為液封部分，當(dāng)液面高于隔板時(shí)即自動(dòng)流入儲(chǔ)水部分，冷凝水泵由儲(chǔ)水部分直接抽取冷凝水至水噴射器，水封桶中多余的冷凝水溢流排出系統(tǒng)，工藝流程示意見圖2。

該工藝具有如下優(yōu)越性:(1)水噴射器在加熱室冷凝水排出管局部形成的較高負(fù)壓，可以增加冷凝水在管內(nèi)的流動(dòng)壓差，提高了冷凝水流速;解決了末效加熱室下花板與冷凝水水桶內(nèi)控制液位高差不夠造成冷凝水排放不暢的問題［2］。(2)縮短了處于負(fù)壓運(yùn)行的冷凝水管的長(zhǎng)度、減少了其管道附件可以有效解決冷凝水排出系統(tǒng)泄露造成空氣進(jìn)入末效加熱室，破壞負(fù)壓的問題。(3)可同時(shí)抽出末效加熱室中的不凝氣，提高了加熱室傳熱效率，穩(wěn)定提高了加熱室真空度。(4)減輕了原冷凝水排放方式高負(fù)壓的冷凝水對(duì)冷凝水泵的葉輪、泵殼的汽蝕。(5)克服了不凝氣對(duì)冷凝水泵氣縛造成真空度波動(dòng)，影響生產(chǎn)平穩(wěn)進(jìn)行。

由于加熱室是多效蒸發(fā)制鹽系統(tǒng)的重要設(shè)備，對(duì)于已投入運(yùn)行的制鹽企業(yè)，對(duì)已運(yùn)行的加熱室、冷凝水桶、配管直徑及其冷凝水接管結(jié)構(gòu)的改造均存在較大的限制，本文對(duì)此不作進(jìn)一步討論。

4結(jié)論

為避免真空制鹽末效加熱室冷凝水排放不暢對(duì)項(xiàng)目投產(chǎn)后的正常生產(chǎn)造成影響，在設(shè)計(jì)中應(yīng)予以重視。對(duì)于已建成投產(chǎn)的多效蒸發(fā)制鹽企業(yè)，如果出現(xiàn)末效加熱室冷凝水排放不暢，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行解決。本文提出的末效加熱室冷凝水排放不暢改進(jìn)方案僅供參考。