1. Nujnost
Med postopkom izhlapevanja je temperatura predgrevanja elektrolita eden glavnih delovnih pogojev procesa, kar je še posebej pomembno. Z izračunom lahko vsakič, ko se temperatura elektrolita poveča za 10 ℃, poraba ogrevalne pare prihrani 170kg / t, kar predstavlja približno 5% celotne porabe. V splošnem postopku, ko elektrolit pošljemo na izhlapevanje, je temperatura le približno 75 ℃. Uporablja se dvostopenjska dvostopenjska postopek izhlapevanja s štirimi telesi. Točka vrelišča raztopine Ⅰ učinka je 145 ℃, to pomeni, da je treba elektrolit segreti do vrelišča. Zvišanje temperature doseže 70 ° C. Če se popolnoma segreje s surovo paro, poraba pare, ki se uporablja samo za predgrevanje elektrolitov, znaša 1190kg / t · alkalija. Če je temperatura predgrevanja blizu vrelišča učinka dovoda, bo to zelo koristilo stabilnemu delovanju naprave za izhlapevanje in zmanjšalo količino grelne pare. Na splošno se elektrolit predgreje s pomočjo občutljive toplote izparene kondenzirane vode. Zaradi nepopolnega postopka predogrevanja in opreme je temperatura elektrolita po predgrevanju pogosto precej nižja od vrelišča dovodne tekočine v uparjalniku, ki se v uparjalniku neizogibno še naprej segreva in porabi del ogrevalne pare. Po podatkih poročil je temperatura večine elektrolitov klor-alkalnih elektrarn po predgrevanju za 45 do 50 ° C nižja od vrelišča izkoristka krme, zaradi česar se poraba pare poveča za 0,7 do 0,9t / t · 100% NaOH, računovodstvo za skupno porabo pare od 25% do 30%, zato je treba za varčevanje s paro sprejeti ukrepe za povečanje temperature predgrevanja elektrolita.
Uvedba skupnega predgrelnika elektrolitov
2.1 Cevni izmenjevalec toplote
Cevasti predgrelniki elektrolitov se običajno uporabljajo vodoravno, v elektrolitni cevi, med cevmi za kondenzat, v nasprotnem toku, da se poveča hitrost pretoka obeh tekočin, obstajajo distančniki na strani cevi in stran lupine Število prehodov cevi je običajno 4 do 6 prehodov, distančnik pa je nastavljen v intervalih od 30 do 50 cm v prehodu lupine. Koeficient prenosa toplote predgrelnika elektrolitov s kondenzirano vodo ni visok, približno 600 ～ 1000kJ / m2 · h · ℃. Prednosti cevnega izmenjevalnika toplote: preprosta struktura, enostavno vzdrževanje in nizka cena; izstopajo tudi pomanjkljivosti: nizek koeficient prenosa toplote, velika prostornina in več kovinskih materialov.
2.2 Spiralni ploščni izmenjevalnik toplote
Predgrelnik spiralne plošče je izdelan iz dveh vzporednih tankih jeklenih plošč. Ima dva spiralna kanala, ločena drug od drugega. V središču predgrelnika je osrednja pregrada. Stran je opremljena s šobami, in tekočina, ki vstopa v teh dveh šobah, se lahko skozi dva različna kanala vzdolž spiralne črte vstavi v šobe na levi in desni strani oddaljene plasti hladilnika. Pri predgrevanju elektrolita s predgrelnikom s spiralno ploščo elektrolit in kondenzat prenašata toploto skozi skupne stenske površine na obeh straneh posameznih kanalov. Ker so v predgrelniku spiralne plošče hitrosti pretoka elektrolitov in kondenzata vode veliko večje kot v predgrelniku cevi, koeficient prenosa toplote pa lahko doseže 2400 ~ 3500kJ / m2 · h · ℃. Prednosti spiralnega predgrelnika plošč: visok koeficient prenosa toplote, majhen odtis in odlične zmogljivosti; pomanjkljivost je, da korozija elektrolitske alkalne raztopine zaradi spiralne plošče predgreje nagnjeno k alkalnemu krčenju in je vzdrževanje puščanja težavno.
3 Uporaba spiralnega predgrelnika elektrolitov
3.1 Uvod v postopek izhlapevanja
Proizvodna lestvica kavstične sode v določenem obratu znaša 100.000 t / letno, specifikacija izdelka je 30% tekoča kavstična soda, tristopenjski dvostopenjski dvostopenjski postopek nizvodnega toka pa je sprejet. Razredčeno alkalijo iz elektrolize predgrevamo v dveh stopnjah do uparjalnika. Ko elektrolit izhlapi del vode v uparjalniku z učinkom, vstopi v uparjalnik z učinkom, še naprej izhlapi in obori nekaj soli, nato pa vstopi v uparjalnik. Ko se koncentracija alkalije poveča na 19%, se večina soli kristalizira in obori. Lug in oborjeni kristali NaCl se mešajo in črpajo v hidrociklon za ločevanje soli in alkalij. Bistra tekočina iz prelivne cevi vstopi v vmesni rezervoar z alkalijo in spodnji tok solne gnojevke. Po vlivanju v rezervoar na visoki ravni se sol in alkalije še ločita s centrifugo. Ločena alkalna tekočina se črpa v vmesni rezervoar za alkalijo. Alkalna tekočina v vmesnem rezervoarju za alkalij vstopi v uparjalnik s prisilno cirkulacijo, da nadaljuje z izhlapevanjem. Ko koncentracija NaOH v vodi doseže 30%, se uporablja črpalka. Potem ko je bistra, se bistra tekočina črpa skozi hladilnik in neprestano hladi s hladno vodo. Ko temperatura pade na (40 ± 5) ° C, vstopi v čistilno posodo. Bistra tekočina se pošlje v rezervoar za koncentrirano alkalijo in pripravi kot kvalificirana alkalija za prodajo.
Uparjalnik z učinkom segreva s paro približno 14MPa, sekundarna para iz uparjalnika z učinkom se uporablja kot vir toplote za uparjalnik z efektom in uparjalnikom s koncentriranim učinkom, sekundarna para iz uparjalnika z učinkom toplotni vir, Ⅲ učinek, koncentriran učinek so vakuumsko izhlapevanje. Proizvodnja skozi leta je pokazala, da je vrelišče raztopine učinka I 145 ° C, učinek II 125 ° C, učinek III 75 ° C, koncentracijski učinek pa 85 ° C.
3.2 Nadzor in oprema predogrevalnika elektrolitov
(1) Položaj industrijskega nadzora
Predgrevanje elektrolitov ima dvostopenjsko predgrevanje, prva faza uporablja kondenzat II učinka, druga faza pa kondenzat z učinkom I. Po predhodnem segrevanju kondenzat teče v rezervoar za vročo vodo, nato pa ga pošlje v slanico, da opere solno blato.
(2) Delovanje opreme
Trenutno obstajajo 4 sklopi spiralnih predgrelnikov iz ogljikovega jekla s F=45m2, 2 kompleta v skupini A in B. Zaradi učinka alkalne embritacije alkalij na opremo iz ogljikovega jekla, med delovanjem te opreme obstaja nagnjenost k koroziji in razpokanju varilnega območja. Življenjska doba predgrelnika elektrolitov s spiralno ploščo iz ogljikovega jekla je v bistvu približno eno leto, najkrajši čas pa je le v 8 mesecih, zato je treba opremo posodobiti vsaj enkrat letno. Brez posebne vzdrževalne opreme starega spiralnega predgrelnika plošče ni mogoče popraviti, zato ga je treba strgati in izgube so velike.
3.3 Analiza nizke temperature predgrevanja elektrolitov
Indeks industrijske kontrole temperature predgrevanja elektrolita je 115 ℃. Po dvostopenjskem predgrevanju je dejanska temperatura le 100 ℃, kar je 45 ° oddaljeno od dejanskega vrelišča I. Razlog za nizko temperaturo predgrevanja je ① površina predgrelnika ni dovolj. Projektna lestvica je 100.000 t / a (100% NaOH), dejanski delovni čas je le približno 300 dni na leto, potem ko odštejemo čas pranja in vzdrževanja rezervoarja, postopek izhlapevanja bi moral ustvariti kavstično sodo 14,3t / h, uporabiti elektrolit 118m3 / h, v skladu z gradivom 1. Izračun toplotne bilance z uporabo, učinka, Ⅱ učinka in koncentriranega učinka kondenzata za predhodno segrevanje elektrolita od 75 115 do 115 ℃ skozi dve stopnji predgrevanja, površina spiralnega predgrelnika potrebuje 360 m2, od tega prva raven je 240m2, druga raven 120m2 (koeficient prenosa toplote spiralne plošče je 3344kJ / m2 · h · ℃). ② Količina kondenzata ni dovolj. V procesu izhlapevanja naše rastline se za ogrevalni učinek in koncentrirani učinek uporablja sekundarna para iz učinka Ⅰ. Temperatura kondenzacijske vode učinka Ⅱ in koncentriranega učinka je približno 140 ℃. Oboje lahko uporabimo za predgretje elektrolita. Kondenz Ⅱ učinka se uporablja v predgrelniku prve stopnje, kondenzat s koncentriranim učinkom pa se neposredno odvaja v rezervoar za toplo vodo, kar ima za posledico premalo vroče vode v predgrelniku prve stopnje. Če povzamemo, je treba predgrelnik spremeniti in okrepiti krmiljenje procesa, da se po predhodnem predgrevanju temperatura elektrolitov poveča na 115 ° C.
4 Ukrepi za izboljšanje
4.1 Izbira in izračun predgrelnika
4.1.1 Izbira
Če se spiralni predgrelnik plošče še naprej uporablja, bi morala njegova skupna površina dosegati 300m2. Za ozek postopek izhlapevanja mesta se ne sme uporabljati in izbrati je treba drugo vrsto.
Po ustreznih informacijah ima novi ploščni toplotni izmenjevalnik visoko stopnjo izkoriščenosti toplotne energije, koeficient prenosa toplote pa je 3 do 5-krat večji od spiralne plošče toplotnega izmenjevalnika. Izbira ploščatega toplotnega izmenjevalnika ima naslednje prednosti: ① prihrani območje prenosa toplote, majhno opremo, majhno površino inštalacije, masa pa je manjša od toplotnega izmenjevalnika, ki temelji na isti toplotni obremenitvi, kar zmanjšuje osnovno naložbo; ② enostavno razstavljanje in priročno vzdrževanje. Plošče ploščnega toplotnega izmenjevalnika lahko na mestu sestavite, število plošč lahko po želji povečate ali zmanjšate, kateri koli poškodovani kos v toplotnem izmenjevalniku pa lahko kadar koli odstranite, čas vzdrževanja pa je kratek. Igh Visok toplotni izkoristek Če prevzamemo toplotno protiutež, popolnoma turbulenten, lahko stopnja rekuperacije toplote znaša kar 94-98%. V ozračju so izpostavljeni le robovi, izguba toplote pa je zanemarljiva.
4.1.2 Izračun površine
① Izhodna moč 100.000 t / a (100% NaOH)
② Letni čas izdelave je 300 dni (7200h)
Electro Surovinski elektrolit ρ=1,193g / L, ki vsebuje 10,47% NaOH
LossAlkalijska izguba Sam proces izhlapevanja izgubi 2%. Na osnovi koncentrirane izgube izhlapevanja proizvodnja 1 100% NaOH izgubi 20 kg, predelana slanica odvzame 14 kg alkalije, skupna alkalija pa izgubi 34 kg;
⑤ Proizvodnja 1t100% NaOH potrebuje elektrolita (1000 + 34) / 10147% = 9877kg;
⑥ proizvodnja alkalij 1034 × 106/6200=14,3t / h;
⑦ Ploščni izmenjevalec toplote K prevzame 1000kJ / m2 · h · ℃ (material: ves titan) elektrolit C traja 3185kJ / kg · ℃
⑧ Za izračun je uporabljen postopek predgrevanja
To je enako kot izvirni postopek. V prvi fazi se uporablja kondenzat s efektom in koncentriranim učinkom, na drugi stopnji pa kondenzat z efektom. Po izračunu toplotne bilance je kondenzat s efektom 4 000 kg / t, skupna količina kondenzata s efektom in koncentriranim učinkom pa je 2800 kg / t;
⑨ Izračun dvostopenjskega predgrelnika
Endotermični elektrolit 14,3 × 9877 × 3,85 × (115-t1) kJ / h
Izpust toplote kondenzata 4000 × 14,3 × (65541-46016)=11107079kJ / h
t1=94.5℃
Δ T = 2312K
F2 = Q/K · Δ T = 48m2
⑩ Izračun prvostopnega predgrelnika
Kondenzat 140 ℃ t2
Q put=2800 × 14,3 × 4,18 × (140-t2)
Elektrolit absorbira toploto 14,3 × 9877 × 3,85 × (94,5-75) t2=76,6 ° C
Poiščite Δ T=13,1K
F1 = Q/K · Δ T = 80m 2
4.2.2 Izbira materiala predgrelnika
Predgrelnik ločeno teče skozi alkalno tekočino in kondenzirano vodo, ki ima določeno korozivnost. Za izbor materialov je potrebna protikorozijska zaščita. Glede na posebne pogoje naprave je izbran ploščni izmenjevalec toplote iz titana.
4.3 Ukrepi in učinki izboljšav
(1) Ukrepi za izboljšanje
Prvotni tovarniški toplotni izmenjevalnik iz titana plošče F=240 m2 v tovarni je bil predelan v štiri plošče toplotnih izmenjevalnikov F=40 m2 s predelavo in nakupom nekaterih dodatkov, nadomestitev originalnih dvostopenjskih in enostopenjskih spiralnih predgrelnikov oziroma grelnika, postopek je nespremenjen , 2 enoti na stopnjo (izhlapevanje je razdeljeno na dve skupini A in B). Postopek je izboljšan, prvotni ravno koncentrirani parni kondenzat pa je povezan s predgrelnikom prve stopnje, da poveča količino vode predgrevanja prve stopnje.
(2) Učinek
Delovanje po izboljšanju kaže, da se temperatura predgrevanja elektrolitov dvigne na 112 ° C, kar je 12 ° C višje od temperature pred izboljšanjem, učinek varčevanja s paro pa je očiten.