制钙工序提高系统真空度的措施

轩元鹏，秦郁芳

（唐山三友硅业有限责任公司，河北唐山 063305）

制钙工序提高系统真空度的措施

轩元鹏，秦郁芳

（唐山三友硅业有限责任公司，河北唐山 063305）

详细介绍了制钙工序工艺和设备情况及存在的问题，提出提高系统真空的解决方案，并结合现场实际应用情况阐述具体实施细节。

制钙；蒸发；真空度；措施

1 工艺和设备优化的背景

真空蒸发可以降低溶液沸点，增大传热推动力，提高蒸发器的生产强度。真空度过低，不但使蒸发装置的生产能力得不到充分发挥，而且还增加蒸汽耗量。较高的真空度可以增大蒸发系统的传热温差，提高装置生产能力。我公司制钙工序就是采用的真空蒸发。原设计工艺流程为四效蒸发分离器和成品加热储槽蒸发产生的二次蒸汽，首先进入四效冷凝器与蒸发车间送来的清液进行热交换，产生的冷凝水进入四效凝水槽，不凝气和部分水蒸气在真空泵的带动下，进入四效真空缓冲罐，通过体积膨胀使部分水分凝结，剩余的蒸汽在真空泵内被一次水吸收，不凝气直接排入大气。原工艺流程示意图见图1。

图1 原工艺流程图

蒸发分离器和成品加热储槽的真空主要取决于进入冷凝器内的蒸汽与循环冷却水的热交换情况，以及真空泵的抽吸能力。而效果再好的真空泵也不能将蒸发分离器和成品加热储槽的二次蒸汽完全抽吸升压排出，蒸发分离器和成品加热储槽的真空只能接近真空泵的极限真空，永远不能达到理论真空；蒸汽与循环冷却水的热交换情况主要取决于冷凝器的换热面积、循环冷却水温度和循环水量，及冷凝器内总是有一部分气体存在的，这部分气体受外界温度的影响特别大。

依据以上因素，我们采取了下列措施：首先考虑到的是降低清液的温度，假如蒸发车间停用清液或清液用量少，清液温度不降反升，只有在蒸发车间清液用量较多时，清液温度才能保证四效蒸发分离器和成品加热储槽内所需要的真空，而随着天气的逐渐变暖，清液温度也相应上升，这种方法对四效蒸发分离器和成品加热储槽真空的提高收效甚微。

其次我们考虑的是用另外一种介质作为换热媒介来提高四效蒸发分离器和成品加热储槽的真空，厂区内现有可以利用的是一次水和循环水。一次水的温度最高也不会超过20℃，可以很好的将四效蒸发分离器和成品加热储槽中产生的二次蒸汽很好冷凝，而且随外界温度的变化较小，但换热后的一次水如何利用又成了问题，从经济效益和循环经济的发展策略方面考虑，选用一次水都是不可取的。其次考虑到使用循环水，和各种介质换热后，虽然经过凉水塔冷却后，但随外界温度的升高，循环水的水温也会相应的提高，对四效蒸发分离器和成品加热储槽真空的提高也不明显。

最后，在高负荷运行时，只要对存留在蒸发分离器和成品加热储槽内的气体进行降温，即可提高上述两个设备的真空，或者降低真空泵入口的气体温度，也可以提高两个设备的真空。前者虽然采取两个设备抽气空冷区，但因空冷区处于两设备内，抽气冷却不乐观，虽然现有冷凝器能冷却一部分二次蒸汽，但随产量的提高，已经不能满足生产需要。

通过以上三个方面的考虑，为了满足产能不断提高，因此决定再增加一台列管冷凝器降低真空泵入口的气体温度，即在真空泵入口前再增加一台列管冷凝器。通过论证，只要维持冷凝器后的气体温度为15℃左右，蒸发分离器和成品加热储槽真空就有可能接近真空泵的极限真空。而且增加冷凝器具有以下优点：经过两次冷却后的气体，比经过一次冷却后的部分气体在未进入真空泵之前已经被凝结成液体；由于真空泵入口气体设计温度为15℃，又保证了真空泵有一个良好的工作环境，延长了真空泵的使用寿命；通过气体状态方程可知，抽入真空泵内的气体密度将增大，提高了真空泵的抽吸能力；经过两次冷却后的气体温度的下降，根据气体状态方程可知，蒸发分离器和成品加热储槽的容积不变，其压力就会降低，有利于二次蒸汽进入冷凝器。

2 解决方法和措施

2.1 列管冷凝器的选型

换热面积的计算：四效蒸发分离器和成品加热储槽蒸发水量约为0.9～1.2t／t 100%CaCl2，按氯化钙生产能力7万t／a，年运行8 000h，每小时产氯化钙为8.75t，则二次蒸汽量约为10.5t／h，按真空度0.08MPa计算，温度为80℃，冷凝放出的热量约为5.2×107kJ，由经验数据选取总传热系数和平均温差，估算换热面积约为716m3，因第一台列管冷凝器换热面积为370m3，再考虑到北方天气原因，确定第二台列管冷凝器换热面积为400m3，选取冷凝器的筒体直径φ1300；换热管φ25×2.5，长度6m，共810根。

2.2 设备布局

为了充分利用已有生产装置，减少停车时间。我们将新增加的列管冷凝器放在厂房楼顶，便于与原列管冷凝器出来的二次蒸汽连接。

2.3 改造后工艺流程

四效蒸发分离器和成品加热储槽内产生的二次蒸汽首先通过原列管冷凝器，与蒸发车间来的清液间接换热，产生的冷凝水进入四效凝水槽，不凝气和部分水蒸气在真空泵的带动下，进入新加的列管冷凝器，与蒸发车间送来的循环水再次间接换热，产生的冷凝水也送入四效凝水槽，不凝气和剩余的水蒸气进入四效真空缓冲罐，通过体积膨胀使部分水分凝结，剩余的蒸汽在真空泵内被一次水吸收，而不凝气直接排入大气。通过试运行，清液温度提高到40℃左右，以前在这种情况下，四效蒸发分离器和成品加热储槽已经没有真空，而现在根据生产需要可以任意调节。改造后流程示意图见图2。增加冷凝器后储槽真空进行对比，见表1。

图2 改造后工艺流程图

表1 改造前后储槽真空度对比

本次改造充分利用原有设备对真空系统进行技术改造，投资少，经济效益明显。

TQ 132.32

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1005－8370（2012）06－40－02

2012－07－27