浅谈蒸发器的运行维护

陈忠法

(龙口东海氧化铝有限公司, 山东 龙口 265713)

浅谈蒸发器的运行维护

陈忠法

(龙口东海氧化铝有限公司, 山东 龙口 265713)

分析了酸洗周期、真空度、料温、首效温度等对管式降膜蒸发器高效运行的影响，叙述了蒸发器的运行维护。

管式降膜蒸发器； 蒸水量； 酸洗周期； 运行； 维护； 真空度

0 前言

蒸发器是冶金化工等行业的主体设备，主要作用是浓缩原液以及排除水分，其中管式降膜蒸发器具有能耗低、经济性好、产能高、运行稳定的特点，是目前世界上的主流蒸发器，为氧化铝及其它化工行业蒸发工序的首选设备。管式降膜蒸发器蒸发机组的主要配置为六效蒸发器加一效强制循环蒸发器、两级预热器、三级闪蒸器。由于物料及生产需要不同，预热器和闪蒸器的配置会有所不同，其中汽水比和蒸水量是设计者和使用者最为关注的两大指标。

1 管式降膜蒸发器的工作原理

管式降膜蒸发器由加热室、分离室、上封帽、布膜器、除沫器等组成。其工作原理为：原液经前一效过料泵或原液泵送入分离室后由循环泵抽出送到上封帽内的布膜器，经筛网式分配盘和溢流分配形成均匀的料膜，在重力作用下沿加热管内壁下落，同时与壳程内的蒸汽换热并初步蒸发，物料和二次蒸汽进入分离室后完成料与汽的分离，二次蒸汽经过除沫器净化为纯净的二次蒸汽作为下一效的热源，浓缩后的物料被过料泵送往下一效继续蒸发。加热蒸汽放热冷凝后的冷凝水经水罐收集被后续多个水罐闪蒸降温，最后送往储水槽。随蒸汽进入蒸发器的不凝性气体由上封帽处的不凝性气体管排出，以保证蒸发器的高效换热。

2 管式降膜蒸发器的运行维护

2.1 蒸发器酸洗周期

结疤是影响蒸发器换热效率的主要因素，由于各行业、各厂的物料性质不同，结疤的速度也不尽相同。为保证较高的传热系数且较少地腐蚀加热管，必须要有一个适用于生产的清洗周期和方法。起初确定一个较为保守的周期，如将Ⅰ效的酸洗周期定为2个月。建立一套完善的运行台账，密切观察整个周期蒸水量的变化，随着换热的衰减，逐步提高运行压力，以达到设计蒸水量为准。当运行压力超过设计压力的4/5时,考虑进行酸洗。同时观察换热管的结疤情况，校正酸洗周期。对比发现，Ⅰ效在酸洗后一个月汽室与分离室温差加大约5 ℃，蒸水量下降15～20 t/h。说明2个月的酸洗周期已无法满足现行生产的需要，于是逐步将酸洗周期调整至1个月，并逐渐将酸量由3 t调整为6 t。同时做好日常观测工作，以确定最合适的酸洗周期和酸洗方法。表1为酸洗前后运行参数对比。

表1中的数据是12月12日前三效酸洗前后的运行数据比较，可以看出，以12月10日为分界线，酸洗后汽压下降约60 kPa，后续蒸发器的运行压力也相应有所降低，而蒸水量大幅提高，说明酸洗显著效果。12月12日以后的一个月，蒸发器的效率逐步下降，两个月后基本降到较低水平，无法保证正常生产，必须进行酸洗。通过以上分析，为了避免过洗影响管束寿命，最终确定酸洗周期为45 d。

表1 酸洗前后运行参数对比

为了延长管束的寿命，应严格控制酸洗周期，对于轻度欠洗造成的管束结疤，可采取定期水力清洗的方法，在保证高效换热的同时降低酸洗对管束的腐蚀。

2.2 蒸发器真空度

较低的水温和充足的水量是蒸发器真空度的保证，而较高的真空度可有效降低溶液沸点，增大总温差，充分利用物料的余热，节省蒸汽，同时保证各效二次蒸汽顺利后移。大多操作规程要求，夏季上水温度≤35 ℃，冬季≤33 ℃，如果水温无法保证，将严重影响蒸发器的真空度，直接影响蒸水量，增加汽耗。而单纯提高首效压力不能补偿其蒸水量的损失。下面以循环上水从35 ℃提高至37 ℃为例，计算无法冷凝的热量。

查表可知[1]，37 ℃水加温至50 ℃可吸收热量54 kJ，按照末效蒸水量及对应温度下水的比焓计算总热焓为1.34×108kJ。蒸发器运行循环上水流量需2 300 m3/h，按照水的比热计算，此流量下37 ℃的上水仅能吸收1.24×108kJ的热量，仍有约9.36×106kJ的热量无法冷凝，约合4 t/h左右60 ℃水所含热量，也可认为影响末效4 t/h蒸水量。即循环上水温度从35 ℃提高至37 ℃，影响Ⅵ效蒸水4 t/h。

由于蒸发器为串联作业，根据热量守恒原则，忽略热损失，末效少蒸水4 t/h，将导致前一效9 351 000 kJ热量无法消耗，根据相关蒸水量计算方法[2]，得出Ⅴ效、Ⅳ效、Ⅲ效、Ⅱ效、Ⅰ效影响的蒸水量分别为4.04 t/h、4.11 t/h、4.19 t/h、4.17 t/h、4.2 t/h。如果其它操作条件不变，抵消新蒸汽消耗，整个机组影响蒸水量约20 t/h。

2.3 原液料温

较高的进料温度不仅可以提高蒸水量，而且可以节省大量的蒸汽。每效蒸发器的温升仅在10 ℃左右，如原液料温降低10 ℃，相当于增加了一个效蒸发器的负荷。这对于节能降耗和提高产量将造成严重影响。

表2为料温和循环上水温度的对比，能够更直观地看出料温对蒸发的影响。

表2 水温影响对照表

对于较早投用的蒸发器，由于除沫器面积过小，提高原液温度会出现二次汽带碱的情况。可采取增加原液闪蒸，增加除沫器面积的措施，在充分利用余温闪蒸的同时，彻底解决二次汽带碱的问题。

2.4 首效加热管检测

蒸发器首效加热管因高温物料和酸洗的腐蚀，容易发生泄漏，导致蒸发效率下降、水质污染、加速结疤等问题，因此加热管的检测尤为重要。加热管的检测可从以下几方面着手：首先，观察首效料温和蒸水量的变化，如蒸水量下降的同时伴随首效料温上升，有可能存在加热管泄漏，准确的判断借助于日常运行台账的完备。其次，开车时在液位、压力无异常的情况下新蒸汽冷凝水出现跑碱，且经常发生类似情况，也应考虑是否有漏管。再者，日常各项出料密度测量时，对比首效的密度变化，如较Ⅱ效密度降低，则可能有漏管。

另外，分离室内的冷凝水管发生泄漏时，也会出现上述状况。

2.5 布膜器

布膜效果是决定蒸发器产能的关键因素，成膜厚度适当、均匀是蒸发器高效的重要保证。目前蒸发器的布膜器主要采用喷淋和溢流组合布膜方式，循环泵的来料先由多层筛盘和分配子分散，均匀喷洒至管板的每个位置，再经高出管板2 cm左右的加热管头溢流成料膜，沿加热管下落完成热交换。因此蒸发器安装过程中，必须保证加热室的水平和垂直度，垂直度应<1/1 000。如果酸洗周期长，酸洗时会有片状结疤脱落堵住布料孔，影响布膜效果，运行时须注意检查分离室的结疤情况，及时组织清理，避免结疤脱落。

3 结论

保证蒸发器的高效运行需要做大量工作，可以分为日常运行分析和及时检修处理两方面。因此必须做好日常的运行台账，准确地分析可以为有效的检修工作指明方向。同时还要提高操作人员的技术水平，根据料温、蒸水量等情况及时调整操作。发现问题及时检修处理是保证蒸发器高效运行的又一重要方面，严格按照周期进行酸洗、及时堵漏等都是保证蒸发器高效运行的有效措施。

[1] 王志魁.化工原理[M].北京：化学工业出版社，2011.

[2] 毕诗文.氧化铝生产工艺[M].北京：化学工业出版社，2006.

Preliminaryanalysisofoperationmaintenanceofevaporator

CHEN Zhong-fa

This paper analyzes the impact of pickling cycle, vacuum degree, material temperature and first effect temperature on the high-efficiency operation of tubular falling-film evaporator and also describes the operation maintenance of evaporator.

tubular falling-film evaporator; evaporation amount; pickling cycle; operation; maintenance; vacuum degree

TF821

B

1672-6103(2017)06-0037-02

陈忠法(1982—)，男，山东烟台人，大专，助工，从事生产管理工作。

2017-02-21