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[摘 要]对河南中美铝业有限公司--溶出车间自蒸发器系统中九级闪蒸器流量孔板在生产中出现的各种问题进行了分析、研究，在此详细介绍了流量孔板尺寸和结构的改进，使流量孔板的使用周期得以延长，保证了机组的平稳运行，减少非计划停车事故，同时大大的降低了检修费用和备件费用，也减少了流量孔板、孔板座备件的库存量。
[关键词]自蒸发器；流量孔板；孔板座；磨损原因；改型
中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0138-01
一、中美铝业管道化高压溶出系统概述
溶出车间生产工艺是两组相同的拜耳法管道化高压溶出系统，本厂的管道化高压溶出是吸取多个管道化厂家的成熟生产技术后新建的生产线，采用单管新蒸汽加热、单管高温熔盐加热及九级自蒸发器闪蒸乏汽间接加热工艺流程。
1、使用现状说明
河南能源--中美铝业-溶出车间机组自蒸发器系统，是由1-9级自蒸发器串联而成的九级自蒸发系统是管道化氧化铝系统中其关健设备之一。各级质检单进料装置、和流量控制是由流量孔板尺寸来至月的，流量孔板的正常与否直接影响着氧化铝生产的机组产量和机组运行周期的长短。
2、流量孔板与孔板座的改造目的
流量孔板与孔板座改造的目的就是通过对其在安装使用中出现的刺穿、磨损原因进行分析，总结出问题并制定相应的措施，通过改造达到延长使用周期的目的，摸索、调配出适用一线机组各级自蒸发器整体的配套孔板尺寸，从而提高机组进料量和余热回利用率。
3、九级自蒸发器的进料装置见图
一--九级自蒸发器流程图
图中粗线表示结构为第一至九级自蒸发器进料管道，流量孔板为法兰盘式，有6个固定螺栓孔，前四级流量孔板及孔板座的安装尺寸：孔板外径为277mm，外沿53mm，内孔厚度34mm，后五级流量孔板及孔板座安装尺寸：孔板外径为310mm，外沿43mm，内孔厚度18mm，高度42mm.孔板座进口直径Φ250cm。流量孔板内设计有10mm厚度的耐磨合金材料。
流量孔板的作用是控制溶出后进入各级自蒸发器的料浆流量，并在自蒸发器罐内进行逐级降压降温。
4、旧流量孔板与孔板座的结构型式
安装时把流量孔板用高强度螺栓固定在孔板座内孔上，在把孔板座焊接在进料管前端，位置在自蒸发器的中间部位。
5、流量孔板与孔板座损坏的原因
5、1（1）、或因流量孔板尺寸不合适，使罐内的液位不稳定孔板座内部出现旋涡、气蚀磨损而使孔板脱落、刺穿；（2）、因各级自蒸发器孔板尺寸不合适至各级蒸发器压差不平衡，送往下一级的料浆出现气蚀磨损使孔板内孔直径失圆（3）、孔板座内部气蚀在孔板与孔板座安装间隙（进料端）开始磨损，直到螺栓孔处刺穿（4）、流量孔板及孔板座结构不合理，（5）、机组物料中所含固含的高低和物料硬度的变化、形态不规则、物料的细度，都对孔板及孔板座冲刷、磨损；
5、2料浆的冲刷、磨蚀及气蚀作用，料浆是由200～230g/l的碱液，细度为≦25%的矿石颗粒及少量石灰乳组成，矿石颗粒含铁量高达10%～15%，因矿石的开采矿区不统一，使用一批硬度大水洗矿料浆，其中存在的一水硬铝石和铁矿物等不溶物的形状和高硬度特性也是造成流量孔板及孔板座磨损过快的主要原因之一。
5、3溶出后的料浆在自蒸发器内闪蒸过程中为高速有压两相流运动，绝大部分为紊流。紊流是液体质点互相掺混、碰撞，运动轨迹极不规则。由于紊流在流量孔板和孔板座内流速突然改变，料浆主流进入孔板座与流量孔板之间产生旋涡、气蚀，旋涡、气蚀的形成、运转、分裂和物料之间相互的碰撞、磨擦导致料浆形态随之发生激烈变化，引起流量孔板和孔板座的磨损加剧。
5、4流量孔板使用材料和加工质量不规范
流量孔板过流部位原设计材质为YG6（硬度HRA89.5），因韧性差，安装时经常挤裂或撞坏，因而改用耐磨性同样好，韧性稍好的YG8（硬度HRA89）。一至九级孔板座的材质原设计为Crl2MoV锻件，后改为9SiCr。孔板为法兰盘式，有6个固定螺栓孔，Crl2MoV理论上油淬950oC～1000oC后硬度可达HRC58（相当于HRA80.1）以上，9SiCr理论上油淬820oC～860oC后硬度可达HRC62（相当于HRA82.2）以上。实际生产加工时，根本无法达到上述硬度，材料的硬度越高，其耐磨性就越好。由此可见，上述两种材料无法达到理想的使用硬度要求。该材质的孔板座均为铸造加工后进行淬火处理，处理后有不同程度变形，致使表面凹凸不平，边界形状不符合流线型。为便于安装，只能加大流量孔板与孔板座的间隙。流量孔板与孔板座之间的连接面有微小间隙。在间隙及其它边界处更易产生涡流、气蚀，特别是1-4级的压力较高，使流量孔板和孔板座加剧磨损而损坏。
6、流量孔板和孔板座安装结构不合理
7、改进措施
7、1、第一次改型
在料浆进入机组系统前，做好对矿石的品位、成分，料浆细度、料浆固含进行控制，但料浆流速无法改变，只有改变孔板的材质，提高其耐磨性能，从而延长流量孔板及孔板座的寿命，首先将一至九级的流量孔板材质改为YG8，提高寿命，从90天延长至240天的耐磨性能。同时，对流量孔板与孔板座的安装结构进行改造，如图2所示改型后的孔板座和流量孔板，（1）、安装时流量孔板盘式法兰上平面与孔板座进料口内孔下母线平齐，减少一个边界变化，即减少一个旋涡及气穴产生区，使料浆进入喷头后直接转向孔板流出，从而延长孔板和喷头寿命，（2）把孔板座内部直角耐磨部位，改为圆弧型，避免了料浆直接冲击到孔板座内壁返弹回形成涡流冲刷流量孔板后端。
7、2、第二次改型
原来流量孔板在孔板座内部是突出的，现在改为流量孔板后端与孔板座的内壁是一个平面，减少了涡流的形成點。
8、结束语
通过不断改型延长了流量孔板和孔板座的使用寿命，因为使用周期的延长。流量孔板尺寸的确定和固定，既提高了机组进料量和乏汽热回收率，又减少了过料弯管的磨损；同时也为上报流量孔板使用具体尺寸计划备件工作打下了良好的基础。同时，大大减少了非计划停车事故的发生率，减消了大量的库存量约11万元，每年节约了备件使用费用约15万元；减少了每次停车检修时的自蒸发器内部检查次数，缩短了检修的时间。
参考文献
[1] 氧化铝论坛.
[2] 李光柱--山西铝厂高压溶出料浆系统磨损规律及对策.
[3] 四川自贡九龙机械制造有限公司--设备资料.
[4] 景翠霞--河南中美铝业有限公司提供本文制图.
[关键词]自蒸发器；流量孔板；孔板座；磨损原因；改型
中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0138-01
一、中美铝业管道化高压溶出系统概述
溶出车间生产工艺是两组相同的拜耳法管道化高压溶出系统，本厂的管道化高压溶出是吸取多个管道化厂家的成熟生产技术后新建的生产线，采用单管新蒸汽加热、单管高温熔盐加热及九级自蒸发器闪蒸乏汽间接加热工艺流程。
1、使用现状说明
河南能源--中美铝业-溶出车间机组自蒸发器系统，是由1-9级自蒸发器串联而成的九级自蒸发系统是管道化氧化铝系统中其关健设备之一。各级质检单进料装置、和流量控制是由流量孔板尺寸来至月的，流量孔板的正常与否直接影响着氧化铝生产的机组产量和机组运行周期的长短。
2、流量孔板与孔板座的改造目的
流量孔板与孔板座改造的目的就是通过对其在安装使用中出现的刺穿、磨损原因进行分析，总结出问题并制定相应的措施，通过改造达到延长使用周期的目的，摸索、调配出适用一线机组各级自蒸发器整体的配套孔板尺寸，从而提高机组进料量和余热回利用率。
3、九级自蒸发器的进料装置见图
一--九级自蒸发器流程图
图中粗线表示结构为第一至九级自蒸发器进料管道，流量孔板为法兰盘式，有6个固定螺栓孔，前四级流量孔板及孔板座的安装尺寸：孔板外径为277mm，外沿53mm，内孔厚度34mm，后五级流量孔板及孔板座安装尺寸：孔板外径为310mm，外沿43mm，内孔厚度18mm，高度42mm.孔板座进口直径Φ250cm。流量孔板内设计有10mm厚度的耐磨合金材料。
流量孔板的作用是控制溶出后进入各级自蒸发器的料浆流量，并在自蒸发器罐内进行逐级降压降温。
4、旧流量孔板与孔板座的结构型式
安装时把流量孔板用高强度螺栓固定在孔板座内孔上，在把孔板座焊接在进料管前端，位置在自蒸发器的中间部位。
5、流量孔板与孔板座损坏的原因
5、1（1）、或因流量孔板尺寸不合适，使罐内的液位不稳定孔板座内部出现旋涡、气蚀磨损而使孔板脱落、刺穿；（2）、因各级自蒸发器孔板尺寸不合适至各级蒸发器压差不平衡，送往下一级的料浆出现气蚀磨损使孔板内孔直径失圆（3）、孔板座内部气蚀在孔板与孔板座安装间隙（进料端）开始磨损，直到螺栓孔处刺穿（4）、流量孔板及孔板座结构不合理，（5）、机组物料中所含固含的高低和物料硬度的变化、形态不规则、物料的细度，都对孔板及孔板座冲刷、磨损；
5、2料浆的冲刷、磨蚀及气蚀作用，料浆是由200～230g/l的碱液，细度为≦25%的矿石颗粒及少量石灰乳组成，矿石颗粒含铁量高达10%～15%，因矿石的开采矿区不统一，使用一批硬度大水洗矿料浆，其中存在的一水硬铝石和铁矿物等不溶物的形状和高硬度特性也是造成流量孔板及孔板座磨损过快的主要原因之一。
5、3溶出后的料浆在自蒸发器内闪蒸过程中为高速有压两相流运动，绝大部分为紊流。紊流是液体质点互相掺混、碰撞，运动轨迹极不规则。由于紊流在流量孔板和孔板座内流速突然改变，料浆主流进入孔板座与流量孔板之间产生旋涡、气蚀，旋涡、气蚀的形成、运转、分裂和物料之间相互的碰撞、磨擦导致料浆形态随之发生激烈变化，引起流量孔板和孔板座的磨损加剧。
5、4流量孔板使用材料和加工质量不规范
流量孔板过流部位原设计材质为YG6（硬度HRA89.5），因韧性差，安装时经常挤裂或撞坏，因而改用耐磨性同样好，韧性稍好的YG8（硬度HRA89）。一至九级孔板座的材质原设计为Crl2MoV锻件，后改为9SiCr。孔板为法兰盘式，有6个固定螺栓孔，Crl2MoV理论上油淬950oC～1000oC后硬度可达HRC58（相当于HRA80.1）以上，9SiCr理论上油淬820oC～860oC后硬度可达HRC62（相当于HRA82.2）以上。实际生产加工时，根本无法达到上述硬度，材料的硬度越高，其耐磨性就越好。由此可见，上述两种材料无法达到理想的使用硬度要求。该材质的孔板座均为铸造加工后进行淬火处理，处理后有不同程度变形，致使表面凹凸不平，边界形状不符合流线型。为便于安装，只能加大流量孔板与孔板座的间隙。流量孔板与孔板座之间的连接面有微小间隙。在间隙及其它边界处更易产生涡流、气蚀，特别是1-4级的压力较高，使流量孔板和孔板座加剧磨损而损坏。
6、流量孔板和孔板座安装结构不合理
7、改进措施
7、1、第一次改型
在料浆进入机组系统前，做好对矿石的品位、成分，料浆细度、料浆固含进行控制，但料浆流速无法改变，只有改变孔板的材质，提高其耐磨性能，从而延长流量孔板及孔板座的寿命，首先将一至九级的流量孔板材质改为YG8，提高寿命，从90天延长至240天的耐磨性能。同时，对流量孔板与孔板座的安装结构进行改造，如图2所示改型后的孔板座和流量孔板，（1）、安装时流量孔板盘式法兰上平面与孔板座进料口内孔下母线平齐，减少一个边界变化，即减少一个旋涡及气穴产生区，使料浆进入喷头后直接转向孔板流出，从而延长孔板和喷头寿命，（2）把孔板座内部直角耐磨部位，改为圆弧型，避免了料浆直接冲击到孔板座内壁返弹回形成涡流冲刷流量孔板后端。
7、2、第二次改型
原来流量孔板在孔板座内部是突出的，现在改为流量孔板后端与孔板座的内壁是一个平面，减少了涡流的形成點。
8、结束语
通过不断改型延长了流量孔板和孔板座的使用寿命，因为使用周期的延长。流量孔板尺寸的确定和固定，既提高了机组进料量和乏汽热回收率，又减少了过料弯管的磨损；同时也为上报流量孔板使用具体尺寸计划备件工作打下了良好的基础。同时，大大减少了非计划停车事故的发生率，减消了大量的库存量约11万元，每年节约了备件使用费用约15万元；减少了每次停车检修时的自蒸发器内部检查次数，缩短了检修的时间。
参考文献
[1] 氧化铝论坛.
[2] 李光柱--山西铝厂高压溶出料浆系统磨损规律及对策.
[3] 四川自贡九龙机械制造有限公司--设备资料.
[4] 景翠霞--河南中美铝业有限公司提供本文制图.