溶出闪蒸器内部出料管磨穿分析及处理

陆善友

（中国铝业股份有限公司广西分公司，广西 百色 531499）

1 溶出闪蒸器设备简介

（1）概述。中国铝业广西分公司氧化铝厂使用拜耳法工艺生产，高压溶出是氧化铝厂拜尔法生产的重要工序之一。其生产特点是负责将原料来的矿浆，通过高温高压蒸汽加热料浆温度到260℃左右，使矿石中氧化铝水合物与苛性碱充分反应生成铝酸钠溶液，通过闪蒸器降温降压后用适当的一次洗液（含氢氧化铝洗液）稀释成合格的稀释浆液送往沉降作业区[1]。闪蒸器是溶出工序重要设备之一，氧化铝厂5条生产线总共有59台闪蒸器，主要工作原理是，将末级压煮器出来的高温高压料浆经过十级闪蒸降温降压，把压力从4.0MPA逐级降压到0.3MPA，料浆温度从237℃逐级降至126℃。闪蒸器内部安装有进料管、泄压孔板、锥体、底衬、三角架、出料管等部件。如图1所示。

图1 闪蒸器示意

（2）闪蒸槽规格及工作参数表(见表1）。

表1 闪蒸槽规格及参数

2 存在缺陷问题及原因分析

2.1 存在问题

（1）通过多年对闪蒸器使用和检修过程管理，发现闪蒸器主要存在问题是运行过程中出料管靠近锥冒部位容易磨损穿孔（图2），出料管出料位置变高导致闪蒸器液位升高和导致闪蒸器二次汽带料和过料管内料浆夹气振动，影响整个溶出系统的生产控制，引起溶出机组临时停气检修。

图2 闪蒸器构建检修部分

（2）闪蒸系统目前每次停气检修要投入大量人力物力，还有每次闪蒸槽内部每次要冲水冷却上百吨水，压力容器要承受骤冷骤热影响寿命。闪蒸器在停气检修时罐内潮湿、温度高，更换出料管难度大时间久，属于有限空间危险作业，时刻提防有人中暑窒息着碱等安全隐患，增加工人的施工难度和安全危险系数。

2.2 原因分析

（1）高温高压料浆从闪蒸器进料管进入，从节流孔板出来后喷射到安装在闪蒸器内部的缓冲锥冒上，出料管安装位置从闪蒸锥冒固定三角架底部通过，从孔板泄压喷射到锥冒上的料浆一部分反弹飞溅到靠近锥冒的出料管上，图纸设计上此处是使用D351*15的无缝管包在出料管外焊接而成（图3），该挡板材质是20#钢，表面硬度是131HB，无法承受料浆的冲刷和防磨作用，出料管经常被刺穿，造成二次气带料和出过料管带气振动，每次检修都要进罐内更换挡板或补瓦。

（2）原先出料管上方的瓦片是直接焊接在上面，每次检修更换瓦片不方便，只能在原先的瓦片上再次焊接另外一片瓦片，焊接量大，有限空间焊接危险系数高。

图3 闪蒸槽设计图纸

3 改造方案

从提高出料管挡板硬度和耐磨，减少出料管受料浆直接冲刷，提高出料管使用寿命，减少维修次数角度出发，在如下几个方面对出料管挡板重新设计改造。

3.1 改变挡板的材质

由原设计闪蒸器出料上部15mm厚的20#钢管挡板改用高烙合金整体铸造而成的圆弧挡板（图4），该挡板长度600mm，厚度40mm，表面硬度达到HRC65，由于挡板的硬度提高，安装到出料管上后在生产过程中受到料浆的冲刷也不易磨损，寿命比之前普通挡板提高到2两年以上，大幅减少维修次数和维修成本。

图4 高烙合金圆弧挡板

3.2 改进挡板的结构和安装方式

耐磨圆弧挡板的圆弧角度是120°，刚好可以包住出料管的上半部分，对出料管的保护更充分，挡板的下部两端设计有三个φ16的圆孔螺栓孔的安装座，用于固定挡板。安装时先在出料管上焊接两个固定支座，在用高强螺栓固定到两个支座上即可。首次安装要用螺栓把两块支撑板固定到挡板上，然后再把支撑板焊接固定到出料管上，以后单独更换耐磨挡板只需拆装6颗固定螺栓就可以完成（图5）。减少了检修工人的工作强度和罐内检修的次数，大大降低了检修作业风险。

图5 改进后挡板结构

4 小结

耐磨圆弧挡板已在压力最高的闪蒸首级使用，经过一年多使用观察，挡板受到的料浆冲刷后磨损很小，对出料的防护效果良好，杜绝了因为过料管磨损穿导致机组临时停车处理的非停事故。平时计划停气检修只需检查紧固挡板的固定螺栓，不再出现频繁更换挡板和或补瓦加工情况，大大减轻了工人的劳动强度，现在耐磨挡板已在5个系列闪蒸器上推广使用。