板式换热器在铝酸钠精液降温过程中的节能效果分析

在氧化铝生产中,过饱和的铝酸钠精液(一般95～105℃)在进入种分槽进行分解前,必须对精液进行降温,以确保在与精种混合后进入种分首槽的浆液温度符合分解工艺要求(56～63℃),得到较高的分解率和粒度较粗、质量良好的氢氧化铝。某厂采用拜耳法生产氧化铝,铝酸钠精液原设计降温过程为一级板式换热器与真空降温串连使用。后来对立盘母液浮游物进行了回收,并对板式换热器进行了换型改造,形成两级板式换热器串连再与真空降温串连的精液降温流程。投用后,用两级板式换热器串连对精液进行降温即可满足分解工艺要求。同时,作为冷相进行换热的立盘母液温度得到大幅度的提高,为蒸发工序降低蒸汽消耗创造了良好的条件。1铝酸钠精液降温工艺改造前后对比1.1改造前铝酸钠精液降温工艺

　　改造前铝酸钠精液降温工艺流程见图1。改造前铝酸钠精液降温工艺是由一级板式换热器与真空降温串连的粗液降温流程。该流程只有部分热量得到了再利用,真空降温中自蒸发的热量释放进入大气,没有得到很好的利用。

　　1.2改造后铝酸钠精液降温工艺改造后铝酸钠精液降温工艺流程见图2。

　　改造后铝酸钠精液降温工艺是由换型改造后的两级板式换热器串连再与真空降温串连的精液降温流程。在生产中,两级板式换热器完全满足了精液降温工艺需要,真空降温却从流程中退出。同时,真空降温的循环冷却水和真空降温的真空泵停用。2真空降温和板式换热器降温机理2.1板式换热器的结构及特点

　　板式换热器是由薄金属板压制成特殊的波纹,按一定间隔叠合而成。板片之间的边缘用密封垫密封,同时形成狭窄的流道。冷、热流体分别在板的两侧流动,通过金属板片进行换热。板片的四个角上设置流道孔,组成流体的分配管和汇聚管。整个设备两端用活动端盖和固定端盖压紧密封,板片间的间隙为2～6mm。板式换热器的主要优点是流体在波纹面上流过时,不断改变流动方向,破坏了滞流流动,形成人工湍流,使介质在较低的流速下即达到湍流,传热系数大,结构紧凑,单位体积内的传热面积大,每立方米体积具有250～1250m2的传热面积。拆装、清洗、检修、增减板片以调整传热面积都很方便,操作灵活性大。但介质的流道狭窄,易结疤,易堵塞。板式换热器的热相散发的热量通过波纹式金属薄板传递给冷相,使冷相吸收热量,能量得到有效的利用,节能效果明显。2.2真空降温

　　真空降温是根据溶液在密闭的容器里沸腾温度与压力的关系原理。压力小,沸腾温度低,在真空条件下,沸腾温度低于常压下的沸腾温度,真空度越高则沸腾温度越低。当高温的铝酸钠精液进入真空容器中后,因其自身温度高于该真空条件下的沸腾温度,精液在进行自蒸发的同时达到了降温的目的。蒸发的气体经过循环冷却水冷凝后随循环冷却水进行循环,精液得到了浓缩并降温。真空降温过程中自蒸发的热量一部分随循环冷却水带走并在循环水塔释放到大气;另外一部分随真空泵排入大气。精液自蒸发的热量没有得到再利用。3板式换热器降温节能效益分析

　　经改造的板式换热器换热后,与原来的工艺相比,起到了很好的节能效果。3.1板式换热器冷相立盘母液温度升高

　　改造后有90%以上立盘母液(取90%)经过板式换热器与铝酸钠溶液进行热交换(为保证种分槽温度,有部分母液走短路,直接进入蒸发系统),其温度可由50℃左右升高到90℃上下。根据改造后六个月月平均生产统计,板式换热器进口温度平均为47 4℃,出口温度平均为91 5℃。对比原流程,由于老板式效果差,投用不正常,根据生产统计,大约仅有80%母液参与精液热交换,而且母液温度只能由50℃左右提高到75℃上下。根据改造前六个月月平均生产统计,母液进口温度48 8℃,母液出口温度76 2℃,根据计算,可得出改造后六个月月平均节约蒸汽1 98×104t,全年节约费用626 6×104元(蒸汽价格为26元/t)。3.2真空降温停车真空泵节约运转电能

　　以真空泵电机50kW,电价0 20元/kWh计算,年节约费用8 76×104元。3. 3真空降温停车循环冷却水停车节能

　　以循环冷却水1400m3/h,循环水价格0 15元/m3计算,年节约费用183 96×104元。以上三项合计,年节约费用为819 12×104元。4结语

　　经过对真空降温和板式换热器两种铝酸钠精液降温工艺进行对比,可以看出,板式换热器在铝酸钠精液降温过程中,具有明显的节能效果。用板式换热器取代真空降温进行铝酸钠精液降温是一个发展方向。