降膜蒸發器的數字化控制作業及主控室操作要點

廖 好

（廣西華銀鋁業有限公司， 廣西 百色 533700）

引言

隨著國民經濟的持續高速發展，我國氧化鋁工業進入了蓬勃發展的黃金時期。目前我國氧化鋁產量約占世界氧化鋁總產量的50%。伴隨著我國鋁工業的大型化、規?；?，氧化鋁生產蒸發工序設備和工藝也在大型化、自動化、節能化等方面研究取得長足進步。文章主要討論氧化鋁生產過程中蒸發工序數字化控制作業的途徑[1]。

六效降膜蒸發器加強制效排鹽作為氧化鋁生產企業的主要的蒸發設備，由于具有處理液量大、節能、操作簡便等優點，越來越多的被很多新興氧化鋁企業選用，并且隨著整個氧化鋁年設計產能的增大，蒸發工序產能也不斷加大，工序作業也被要求大流量化。而很多氧化鋁企業實行主控室集中管理控制，將各個車間、工序集中到一起，在生產上、管理上進行統一控制，便于生產指令的統一傳達和指揮。這就要求每天的產量計劃都有數據安排，全廠及原料、溶出、沉降等各工序的操作都要做好預先計劃，即整個工廠的每時每刻運行都是一個數據流的作業，而隨著人力資源的不斷優化，這方面的要求和作業模式正被越來越多的氧化鋁企業采用。而蒸發工序因其設備和生產的特殊性，在整個生產流程中更是起到關鍵的作用。又由于其生產模式的靈活、可控性，在氧化鋁企業可實現作為數字化操作的代表。

1 操作模式

單純的蒸發是指將含有不揮發溶質的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使溶液中溶質濃度提高的單元操作稱為蒸發[2]。

以下就蒸發工序的蒸發器組不同時段的常見運行模式作簡要介紹，并結合生產實際主要介紹運行過程的控制要點，所取數據均為實際生產數據。

操作的原始條件有兩條：一是，蒸發機組管束無泄漏、無明顯結疤，系統設備狀況良好；二是，機組總進料量720 m3/h，原液苛堿質量濃度≥175 g/L，溫度≥85℃；新蒸汽總壓≥0.50～0.65 MPa（5.0～6.5 bar），溫度 170℃±20℃；系統真空度 0.88～0.90 bar。

1.1 蒸發器開六效和強制效排鹽運行時

此時期的蒸發機組屬正常運行。六效進料為總進料量的56%（403m3/h左右），四效進料44%（317 m3/h左右），機組新蒸汽流量約55t/h；強制效進料120 m3/h左右，通汽量約18 t/h，蒸汽溫度130℃左右，如下頁圖1所示。

在這個控制模式下，要避免首效的溫度和壓力不能過高。由于蒸發器管束材質的特殊性，為避免管束穿孔、磨損等現象發生，必須將一效的汽室溫度控制在155℃以下。同時，為避免溶液在六效劇烈沸騰導致循環水跑堿并低溫析出碳鹽結疤，六效液室溫度要求 58～60℃，真空度≮0.088MPa（0.88bar）。

此模式機組的各項數據為蒸水量約230 t/h；機組三閃出料苛堿質量濃度為245.5g/L流量約448m3/h；強制效出料苛堿質量濃度為310 g/L，退強堿約103.7 m3/h。

1.2 蒸發機組不開強制效排鹽運行

此運行模式為系統鹽量少，不需開強制效排鹽時或強制效有問題需處理長時間停車處理時期。在此模式下，機組六效進料為總進料量的48%，四效進料52%。機組通汽量約50 t/h。此模式因不開強制效，會造成一效二次汽不能順暢排除導致一效汽室憋壓，乃至一效、一閃空罐的現象，故在操作的時候必須緩慢進行，特別在一效提壓時，務必緩慢。必須等到上一次提壓的溫度、壓力平穩后才能進行下一次提壓，否則會造成機組振動、一效低液位干蒸或一閃空罐的現象，對機組運行維護很不利?？刂埔c和上述一致。

在此模式下，機組的蒸水量約為225 t/h，機組最終的出料苛堿質量濃度為245 g/L左右。

圖1 蒸發器六效+開強制效排鹽運行控制

1.3 蒸發器隔效運行

通常在蒸發器更換管束或分離器有問題需處理的時候，機組會隔效運行，由原來的六效運行改為五效運行，即隔離一個問題效。通常是隔離一效，因一效在長期運行過程中處于高溫、高壓、高堿濃度的狀態，當管束材質達到疲勞極限或因操作、化學清洗等原因造成管束大面積泄露，影響了機組效率并對生產產生了牽制時，就必須隔離更換管束，一般工期大約一個月。在這個時段內，蒸發機組的運行模式為五效+強制性運行。

此運行模式下，蒸發器五個效運行，二效當作一效使用，因操作工況條件改變，故在日常操作及維護上需比六效運行時更要謹慎。此期間的蒸發機組操作應把重點放在控制的“緩”和“穩”上，尤其在提高通汽量和進料量時更要小心，避免引起大的波動造成機組操作混亂。

圖2 蒸發器五效+強制效排鹽運行

圖2為蒸發器五效+強制效運行時的控制圖?？傔M料量不變，Ⅳ效按總進料量的40%，Ⅵ效按總進料量的60%進行分配。為維護管束正常壽命及避免物料在管壁上布膜不均形成干蒸結疤，對首效運行溫度控制做了不高于145℃要求；同時為避免溶液在末效低溫析出碳鹽結疤，末效液室溫度不能低于60℃。

2 結語

以上作業模式，均在整個氧化鋁生產系統狀況良好，各技術指標無明顯波動，蒸發器組性能狀況平穩，機組管束無明顯結疤，蒸汽指標平穩條件下運行的模式。通過生產實踐驗證，在此模式下機組的各項指標都是比較理想的，也是最節能的。也通過生產實際改變了之前隔效運行必須減少機組進料量的作業方式，實現了機組最大生產量控制，減緩了因隔效運行進料量減少造成系統液量緊張的問題，為氧化鋁生產流程的暢通和生產平穩控制創造了條件。

數字化控制作業為各大鋁廠生產集中控制開辟了一個新模式，在能耗、原燃料、指標、產品質量等參數都設定好的條件下，通過過程對數據流及參數的有效控制是可以實現生產過程自動化的，為各同行企業在提供了借鑒作用。