軒元鵬，秦郁芳

（唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司，河北唐山 063305）

制鈣工序提高系統(tǒng)真空度的措施

軒元鵬，秦郁芳

（唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司，河北唐山 063305）

詳細(xì)介紹了制鈣工序工藝和設(shè)備情況及存在的問(wèn)題，提出提高系統(tǒng)真空的解決方案，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況闡述具體實(shí)施細(xì)節(jié)。

制鈣；蒸發(fā)；真空度；措施

1 工藝和設(shè)備優(yōu)化的背景

真空蒸發(fā)可以降低溶液沸點(diǎn)，增大傳熱推動(dòng)力，提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度。真空度過(guò)低，不但使蒸發(fā)裝置的生產(chǎn)能力得不到充分發(fā)揮，而且還增加蒸汽耗量。較高的真空度可以增大蒸發(fā)系統(tǒng)的傳熱溫差，提高裝置生產(chǎn)能力。我公司制鈣工序就是采用的真空蒸發(fā)。原設(shè)計(jì)工藝流程為四效蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽，首先進(jìn)入四效冷凝器與蒸發(fā)車間送來(lái)的清液進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入四效凝水槽，不凝氣和部分水蒸氣在真空泵的帶動(dòng)下，進(jìn)入四效真空緩沖罐，通過(guò)體積膨脹使部分水分凝結(jié)，剩余的蒸汽在真空泵內(nèi)被一次水吸收，不凝氣直接排入大氣。原工藝流程示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 原工藝流程圖

蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽的真空主要取決于進(jìn)入冷凝器內(nèi)的蒸汽與循環(huán)冷卻水的熱交換情況，以及真空泵的抽吸能力。而效果再好的真空泵也不能將蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽的二次蒸汽完全抽吸升壓排出，蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽的真空只能接近真空泵的極限真空，永遠(yuǎn)不能達(dá)到理論真空；蒸汽與循環(huán)冷卻水的熱交換情況主要取決于冷凝器的換熱面積、循環(huán)冷卻水溫度和循環(huán)水量，及冷凝器內(nèi)總是有一部分氣體存在的，這部分氣體受外界溫度的影響特別大。

依據(jù)以上因素，我們采取了下列措施：首先考慮到的是降低清液的溫度，假如蒸發(fā)車間停用清液或清液用量少，清液溫度不降反升，只有在蒸發(fā)車間清液用量較多時(shí)，清液溫度才能保證四效蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽內(nèi)所需要的真空，而隨著天氣的逐漸變暖，清液溫度也相應(yīng)上升，這種方法對(duì)四效蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽真空的提高收效甚微。

其次我們考慮的是用另外一種介質(zhì)作為換熱媒介來(lái)提高四效蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽的真空，廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有可以利用的是一次水和循環(huán)水。一次水的溫度最高也不會(huì)超過(guò)20℃，可以很好的將四效蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽中產(chǎn)生的二次蒸汽很好冷凝，而且隨外界溫度的變化較小，但換熱后的一次水如何利用又成了問(wèn)題，從經(jīng)濟(jì)效益和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展策略方面考慮，選用一次水都是不可取的。其次考慮到使用循環(huán)水，和各種介質(zhì)換熱后，雖然經(jīng)過(guò)涼水塔冷卻后，但隨外界溫度的升高，循環(huán)水的水溫也會(huì)相應(yīng)的提高，對(duì)四效蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽真空的提高也不明顯。

最后，在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，只要對(duì)存留在蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽內(nèi)的氣體進(jìn)行降溫，即可提高上述兩個(gè)設(shè)備的真空，或者降低真空泵入口的氣體溫度，也可以提高兩個(gè)設(shè)備的真空。前者雖然采取兩個(gè)設(shè)備抽氣空冷區(qū)，但因空冷區(qū)處于兩設(shè)備內(nèi)，抽氣冷卻不樂(lè)觀，雖然現(xiàn)有冷凝器能冷卻一部分二次蒸汽，但隨產(chǎn)量的提高，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要。

通過(guò)以上三個(gè)方面的考慮，為了滿足產(chǎn)能不斷提高，因此決定再增加一臺(tái)列管冷凝器降低真空泵入口的氣體溫度，即在真空泵入口前再增加一臺(tái)列管冷凝器。通過(guò)論證，只要維持冷凝器后的氣體溫度為15℃左右，蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽真空就有可能接近真空泵的極限真空。而且增加冷凝器具有以下優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)過(guò)兩次冷卻后的氣體，比經(jīng)過(guò)一次冷卻后的部分氣體在未進(jìn)入真空泵之前已經(jīng)被凝結(jié)成液體；由于真空泵入口氣體設(shè)計(jì)溫度為15℃，又保證了真空泵有一個(gè)良好的工作環(huán)境，延長(zhǎng)了真空泵的使用壽命；通過(guò)氣體狀態(tài)方程可知，抽入真空泵內(nèi)的氣體密度將增大，提高了真空泵的抽吸能力；經(jīng)過(guò)兩次冷卻后的氣體溫度的下降，根據(jù)氣體狀態(tài)方程可知，蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽的容積不變，其壓力就會(huì)降低，有利于二次蒸汽進(jìn)入冷凝器。

2 解決方法和措施

2.1 列管冷凝器的選型

換熱面積的計(jì)算：四效蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽蒸發(fā)水量約為0.9～1.2t／t 100%CaCl2，按氯化鈣生產(chǎn)能力7萬(wàn)t／a，年運(yùn)行8 000h，每小時(shí)產(chǎn)氯化鈣為8.75t，則二次蒸汽量約為10.5t／h，按真空度0.08MPa計(jì)算，溫度為80℃，冷凝放出的熱量約為5.2×107kJ，由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取總傳熱系數(shù)和平均溫差，估算換熱面積約為716m3，因第一臺(tái)列管冷凝器換熱面積為370m3，再考慮到北方天氣原因，確定第二臺(tái)列管冷凝器換熱面積為400m3，選取冷凝器的筒體直徑φ1300；換熱管φ25×2.5，長(zhǎng)度6m，共810根。

2.2 設(shè)備布局

為了充分利用已有生產(chǎn)裝置，減少停車時(shí)間。我們將新增加的列管冷凝器放在廠房樓頂，便于與原列管冷凝器出來(lái)的二次蒸汽連接。

2.3 改造后工藝流程

四效蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽內(nèi)產(chǎn)生的二次蒸汽首先通過(guò)原列管冷凝器，與蒸發(fā)車間來(lái)的清液間接換熱，產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入四效凝水槽，不凝氣和部分水蒸氣在真空泵的帶動(dòng)下，進(jìn)入新加的列管冷凝器，與蒸發(fā)車間送來(lái)的循環(huán)水再次間接換熱，產(chǎn)生的冷凝水也送入四效凝水槽，不凝氣和剩余的水蒸氣進(jìn)入四效真空緩沖罐，通過(guò)體積膨脹使部分水分凝結(jié)，剩余的蒸汽在真空泵內(nèi)被一次水吸收，而不凝氣直接排入大氣。通過(guò)試運(yùn)行，清液溫度提高到40℃左右，以前在這種情況下，四效蒸發(fā)分離器和成品加熱儲(chǔ)槽已經(jīng)沒(méi)有真空，而現(xiàn)在根據(jù)生產(chǎn)需要可以任意調(diào)節(jié)。改造后流程示意圖見(jiàn)圖2。增加冷凝器后儲(chǔ)槽真空進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表1。

圖2 改造后工藝流程圖

表1 改造前后儲(chǔ)槽真空度對(duì)比

本次改造充分利用原有設(shè)備對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，投資少，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

TQ 132.32

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1005－8370（2012）06－40－02

2012－07－27