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摘 要：文章从本厂生产实际出发，介绍了管道-停留罐溶出系统的有关节能措施，主要從提高机组运转率、优化技术指标、提高热能综合利用率、流程改进等方面进行了论述。
关键词：管道-停留罐溶出；机组运转率；结疤；闪蒸换热系统
中图分类号：TF821
1 引言
溶出是拜耳法氧化铝生产的主要工序之一，其是在一定温度、压力的条件下用苛性碱溶液将铝土矿中的氧化铝溶出成为铝酸钠溶液的过程，鉴于我国铝土矿的构成主要是一水硬铝石为主，一水硬铝石溶出性能最差，工业生产中常采用260℃以上溶出温度高温强化溶出。因此，溶出系统是氧化铝生产的高耗能工序之一，占到整个氧化铝生产能耗的30%以上。 同时，随着铝土矿资源的紧缺，国内可用铝土矿品位逐步下降，也导致溶出能耗有所升高。因此，对高压溶出系统节能的研究应用提上了日程。本文从我厂生产实践出发，对溶出系统节能的措施作相关论述。
2 现状
我厂溶出系统采用的是管道化溶出技术，主要由原矿浆预脱硅、高压隔膜泵、一级矿浆预热、八级乏汽预热、熔盐预热段、六个停留罐保温溶出、九级矿浆自蒸发、熔盐加热系统等部分组成。主要工艺技术指标为：溶出温度265-270℃，溶出时间60min，预脱硅温度95-105℃，相对溶出率大于95%，溶出苛性比值小于1.46。
3 节能降耗措施
3.1现场调查科学分析，多措并行提高溶出机组运转率。
溶出机组运转率的高低直接影响整个氧化铝厂的生产效率和能耗水平。通过对2009年-2011年期间造成非计划停车事故原因的调查分析，发现除外部不可控原因外，内部原因主要包括隔膜泵故障（单向阀刺料、卡阀、大隔膜破裂）、过料管磨损刺穿等。针对此状况，我们采取了如下措施：（1）做好原矿浆细度跑粗的预防与处置。矿浆跑粗极易造成隔膜泵卡阀或刺料，且加剧了对过料管道的磨损，通过监控原矿浆细度，不合格矿浆及时开启返砂流程返回重磨，使隔膜泵单向阀卡阀、刺料次数大为降低，过料管磨损减轻；（2）科学合理地组织检修，坚持应修必修、修必修好的原则，加强检修质量过程控制；（3）高度重视测厚工作，对所有过料管道尤其对弯道处、汽液混合过料管道等易磨损部位作为测厚重点，测厚要保证尽量多取点、疑点重复测量确认、历次测厚数据对比分析，确保及时发现薄弱点消除隐患。
通过持续加强管理，溶出机组非计划停车事故大为减少。目前，我厂两线溶出机组运转率已达到93%以上，由于生产稳定，主要工艺技术指标也得到优化，工厂产能超过设计能力10%以上。
3.2矿浆自蒸发器第九级乏汽充分利用：
矿浆自蒸发第九级乏汽温度约130℃，压力0.15-0.23Mpa，原流程为仅通过热交换器与冷水热交换，热能利用率较低，现场热水槽上方大量乏汽排空，造成了溶出机组热量的损失。为充分利用第九级乏汽，我们将其通过管道连接至预脱硅槽内部加热盘管，替代新蒸汽作为矿浆加热源。这项改造完成并投入运行以来，机组运行平稳，E、K系统压力与之前差别较小，乏汽冷凝水化验结果含碱0.07g/L、0.04g/L，水质清澈无杂物，乏汽与新蒸汽的物理性质基本相同，只要控制好E9液位，不会造成管道结疤、堵塞。改造后新蒸汽完全被乏汽取代，蒸汽单耗从0.28t/t-AO降至0.001t/t-AO以下，节能效果显著，且预脱硅温度从97℃提高100℃左右，平均脱硅率从25%上升到27%以上。
3.3自压流程改造
原设计多数单元之间均设计有泵类设备输送介质，以保证输送料的稳定性和可调整性。经实践发现某些单元之间凭借自有压力差或高位差完全可以完成输送功能。基于此，我厂进行了一系列改造：（1）K8、B8流程自压改造，K8压力约0.2Mpa，B8压力约0.4Mpa，热水槽压力约0.05Mpa，B8-k8、K8-热水槽之间依靠压力差可以满足输送料要求，省去K8泵（3KW）、B8泵（15KW），节约了电耗和备件材料费用。（2）隔膜泵前进料流程改为自压送料，撇除高位槽、出料泵、增压泵，只要出料脱硅槽液位保持25m以上，就能满足隔膜泵进料压力要求（≥0.35Mpa），改造后系统运行良好。
3.4结疤防治
在氧化铝生产过程中，各工序的结疤现象普遍存在，结疤的导热性非常小，有研究表明结疤厚度达到1mm，所需热交换面积将增加一倍，所以结疤防治工作尤为重要。预脱硅效率的提高有利于减缓结疤的生成，我厂从提高脱硅温度、延长脱硅时间、采用适当的石灰添加量出发，保证了较好的脱硅效果。此外，结疤清理效果对换热效率和隔膜泵出口压力影响较大，结疤清理效果好，预热段换热效率高，隔膜泵出口压力下降，降低电耗和煤气消耗。我厂结疤清理主要采用高压水清洗，高压水清洗压力达到1500bar以上，且对S3-S5严重结疤区域重复清洗3-5遍，结疤冲洗效果较好，熔盐段进口盐温可保证在332℃以下。
3.5矿浆自蒸发器闪蒸换热系统改进
矿浆自蒸发器闪蒸换热系统是回收利用溶出机组热能的有效方式，其热能回收利用的高低对溶出系统能耗有较大影响，回收率高，矿浆预热温度高，有利于减少熔盐段加热所占比例，降低煤气消耗，但实际生产中经常出现各级自蒸发器压力差不合适、液位易高报，造成闪蒸乏汽利用不充分。我厂自蒸发器采用孔板式节流装置，合理的孔板尺寸匹配是闪蒸系统良好运行的根本保证，各级孔板尺寸参数的理论计算相当复杂，且计算得出数据常与现场不符，工业上常用的就是根据现场实践不断进行修正，我们根据E系统各级液位情况和L系统排气阀开度综合分析，持续改进孔板尺寸，保持合适的级差压力。通过不断改进，目前E系统乏汽利用率大大提高，E系统高报由原来的3、4个减少到1-2个，各级L系统排气阀除L1外全部打开，乏汽得到充分利用。同时，为了解决E1级长期液位高报易乏汽带料的问题，我们将L1排气阀增加至2个，一用一备。显然这不是解决E1级乏汽利用难题的根本措施，今后还需寻求其他更好的方法。
4 结束语
目前国内各氧化铝厂针对各自的技术特点在节能降耗方面都进行了许多有益的尝试。溶出工序能耗的降低，需要大家相互取长补短，从提高溶出机组运转率、热能回收利用率、流程改进等方面出发，在原有基础上大胆进行技术创新。随着我国氧化铝生产技术的进步，必将有更多的节能措施涌现出来，氧化铝生产能耗成本将进一步降低。
参考文献：
[1] 毕诗文.氧化铝生产工艺. 化学工艺出版社，2006年
[2] 郭万里. 氧化铝制取工（上册）. 山西人民出版社，2006年
[3] 河南中美铝业有限公司技术年报. 2010年，2011年
关键词：管道-停留罐溶出；机组运转率；结疤；闪蒸换热系统
中图分类号：TF821
1 引言
溶出是拜耳法氧化铝生产的主要工序之一，其是在一定温度、压力的条件下用苛性碱溶液将铝土矿中的氧化铝溶出成为铝酸钠溶液的过程，鉴于我国铝土矿的构成主要是一水硬铝石为主，一水硬铝石溶出性能最差，工业生产中常采用260℃以上溶出温度高温强化溶出。因此，溶出系统是氧化铝生产的高耗能工序之一，占到整个氧化铝生产能耗的30%以上。 同时，随着铝土矿资源的紧缺，国内可用铝土矿品位逐步下降，也导致溶出能耗有所升高。因此，对高压溶出系统节能的研究应用提上了日程。本文从我厂生产实践出发，对溶出系统节能的措施作相关论述。
2 现状
我厂溶出系统采用的是管道化溶出技术，主要由原矿浆预脱硅、高压隔膜泵、一级矿浆预热、八级乏汽预热、熔盐预热段、六个停留罐保温溶出、九级矿浆自蒸发、熔盐加热系统等部分组成。主要工艺技术指标为：溶出温度265-270℃，溶出时间60min，预脱硅温度95-105℃，相对溶出率大于95%，溶出苛性比值小于1.46。
3 节能降耗措施
3.1现场调查科学分析，多措并行提高溶出机组运转率。
溶出机组运转率的高低直接影响整个氧化铝厂的生产效率和能耗水平。通过对2009年-2011年期间造成非计划停车事故原因的调查分析，发现除外部不可控原因外，内部原因主要包括隔膜泵故障（单向阀刺料、卡阀、大隔膜破裂）、过料管磨损刺穿等。针对此状况，我们采取了如下措施：（1）做好原矿浆细度跑粗的预防与处置。矿浆跑粗极易造成隔膜泵卡阀或刺料，且加剧了对过料管道的磨损，通过监控原矿浆细度，不合格矿浆及时开启返砂流程返回重磨，使隔膜泵单向阀卡阀、刺料次数大为降低，过料管磨损减轻；（2）科学合理地组织检修，坚持应修必修、修必修好的原则，加强检修质量过程控制；（3）高度重视测厚工作，对所有过料管道尤其对弯道处、汽液混合过料管道等易磨损部位作为测厚重点，测厚要保证尽量多取点、疑点重复测量确认、历次测厚数据对比分析，确保及时发现薄弱点消除隐患。
通过持续加强管理，溶出机组非计划停车事故大为减少。目前，我厂两线溶出机组运转率已达到93%以上，由于生产稳定，主要工艺技术指标也得到优化，工厂产能超过设计能力10%以上。
3.2矿浆自蒸发器第九级乏汽充分利用：
矿浆自蒸发第九级乏汽温度约130℃，压力0.15-0.23Mpa，原流程为仅通过热交换器与冷水热交换，热能利用率较低，现场热水槽上方大量乏汽排空，造成了溶出机组热量的损失。为充分利用第九级乏汽，我们将其通过管道连接至预脱硅槽内部加热盘管，替代新蒸汽作为矿浆加热源。这项改造完成并投入运行以来，机组运行平稳，E、K系统压力与之前差别较小，乏汽冷凝水化验结果含碱0.07g/L、0.04g/L，水质清澈无杂物，乏汽与新蒸汽的物理性质基本相同，只要控制好E9液位，不会造成管道结疤、堵塞。改造后新蒸汽完全被乏汽取代，蒸汽单耗从0.28t/t-AO降至0.001t/t-AO以下，节能效果显著，且预脱硅温度从97℃提高100℃左右，平均脱硅率从25%上升到27%以上。
3.3自压流程改造
原设计多数单元之间均设计有泵类设备输送介质，以保证输送料的稳定性和可调整性。经实践发现某些单元之间凭借自有压力差或高位差完全可以完成输送功能。基于此，我厂进行了一系列改造：（1）K8、B8流程自压改造，K8压力约0.2Mpa，B8压力约0.4Mpa，热水槽压力约0.05Mpa，B8-k8、K8-热水槽之间依靠压力差可以满足输送料要求，省去K8泵（3KW）、B8泵（15KW），节约了电耗和备件材料费用。（2）隔膜泵前进料流程改为自压送料，撇除高位槽、出料泵、增压泵，只要出料脱硅槽液位保持25m以上，就能满足隔膜泵进料压力要求（≥0.35Mpa），改造后系统运行良好。
3.4结疤防治
在氧化铝生产过程中，各工序的结疤现象普遍存在，结疤的导热性非常小，有研究表明结疤厚度达到1mm，所需热交换面积将增加一倍，所以结疤防治工作尤为重要。预脱硅效率的提高有利于减缓结疤的生成，我厂从提高脱硅温度、延长脱硅时间、采用适当的石灰添加量出发，保证了较好的脱硅效果。此外，结疤清理效果对换热效率和隔膜泵出口压力影响较大，结疤清理效果好，预热段换热效率高，隔膜泵出口压力下降，降低电耗和煤气消耗。我厂结疤清理主要采用高压水清洗，高压水清洗压力达到1500bar以上，且对S3-S5严重结疤区域重复清洗3-5遍，结疤冲洗效果较好，熔盐段进口盐温可保证在332℃以下。
3.5矿浆自蒸发器闪蒸换热系统改进
矿浆自蒸发器闪蒸换热系统是回收利用溶出机组热能的有效方式，其热能回收利用的高低对溶出系统能耗有较大影响，回收率高，矿浆预热温度高，有利于减少熔盐段加热所占比例，降低煤气消耗，但实际生产中经常出现各级自蒸发器压力差不合适、液位易高报，造成闪蒸乏汽利用不充分。我厂自蒸发器采用孔板式节流装置，合理的孔板尺寸匹配是闪蒸系统良好运行的根本保证，各级孔板尺寸参数的理论计算相当复杂，且计算得出数据常与现场不符，工业上常用的就是根据现场实践不断进行修正，我们根据E系统各级液位情况和L系统排气阀开度综合分析，持续改进孔板尺寸，保持合适的级差压力。通过不断改进，目前E系统乏汽利用率大大提高，E系统高报由原来的3、4个减少到1-2个，各级L系统排气阀除L1外全部打开，乏汽得到充分利用。同时，为了解决E1级长期液位高报易乏汽带料的问题，我们将L1排气阀增加至2个，一用一备。显然这不是解决E1级乏汽利用难题的根本措施，今后还需寻求其他更好的方法。
4 结束语
目前国内各氧化铝厂针对各自的技术特点在节能降耗方面都进行了许多有益的尝试。溶出工序能耗的降低，需要大家相互取长补短，从提高溶出机组运转率、热能回收利用率、流程改进等方面出发，在原有基础上大胆进行技术创新。随着我国氧化铝生产技术的进步，必将有更多的节能措施涌现出来，氧化铝生产能耗成本将进一步降低。
参考文献：
[1] 毕诗文.氧化铝生产工艺. 化学工艺出版社，2006年
[2] 郭万里. 氧化铝制取工（上册）. 山西人民出版社，2006年
[3] 河南中美铝业有限公司技术年报. 2010年，2011年