173-纯碱多效蒸发结晶器二次蒸汽热泵压缩机MVR断轴原因分析及专用羽叶分离器解决方案

       对于多效蒸发结晶器二次蒸汽热泵压缩机而言，尤其是离心式压缩机，其二次蒸汽分离室采用丝网除沫器因结晶堵塞造成进气不足对压缩机会造成损坏。其二次蒸汽分离室采用上述旋流板除沫器、叶片分离器、雪弗龙折流板除沫器、旋流管分离器等因运行不稳定分离低效造成二次蒸汽携带含盐碱液滴液沫进入MVR在动静部件上结晶、结垢同样对MVR压缩机造成损坏如断轴。   
      详细来分析：
      首先，二次蒸汽携带过量含盐液滴液沫进入MVR离心式压缩机，液滴液沫不规则冲击高速旋转的叶轮及转动轴等，对于转速在6000-20000转/分钟高速旋转的MVR压缩机叶轮来说，一股二次蒸汽携带的液滴液沫对其造成的冲击性危害，就如向高速旋转的飞机发动机涡轮投入一块石头，叶轮及转动轴会发生剧烈振颤，MVR压缩机对二次蒸汽升压提速能力显著下降，下游外部管线更高压力的二次蒸汽立即向MVR叶轮反坐，在二次蒸汽进气携带的液滴液沫冲击和下游外部管线更高压力的二次蒸汽反坐相互作用下，叶轮及转动轴振颤加剧，严重后果就是本帖标题中提到的国际著名品牌MVR热泵压缩机短期运行就发生的断轴事故。
      

      其次，就算二次蒸汽携带的含盐碱液滴液沫没有足以达到一次性使MVR压缩机断轴的程度，但是，进入MVR压缩机的含盐碱液滴液沫在更高速、更高温度二次蒸汽风化蒸发作用下在叶轮、转动轴、扩压器等动静部件上结晶、结垢，并不断积聚增长。这些附着生长的结晶体、垢质增加到一定程度，不仅会改变叶轮自身曲线槽结构导致对二次蒸汽加压、升温能力下降，又会使叶轮及转动部件动平衡加速失效而磨损磨蚀加剧、推力轴承加速磨损，导致叶轮与扩压器壁发生碰撞。最终结果或则打气压力不足、打气量不够而重新更换部件，或则叶轮碎裂、断轴事故发生。

      有人会问，二次蒸汽带液对于往复式压缩机影响会小一些吧？      
      对于往复式压缩机而言，一股进气二次蒸汽携带的液滴液沫“多半”也会如高速奔驰的骏马突然撞上一堵铜墙铁壁，压缩机也会发生剧烈振颤，排气压力不足，下游外部管线更高压力的二次蒸汽立即向MVR缸内反坐，尤其是下游外部管线存在积液“液锤”“液击”，严重后果是断轴砸缸事故。
      为什么有“多半”一说呢？这取决于二次蒸汽携带的液滴液沫的物化特性和压缩机特性。大多数的二次蒸汽携带的含盐碱液滴液沫进入压缩机后，其运行阻力曲线呈“反抛物线”性质，会发生如高速奔驰的骏马突然撞上一堵铁壁发生剧烈振颤。只有少数种类的特殊液滴液沫进入压缩机后，其运行阻力曲线呈“正抛物线”或“平行线”性质，其对压缩机危害相对较轻，但必须确保没有影响更大的下游外部管线积液“液锤”“液击”风险。

       根据我们对各类含盐碱溶液多效蒸发浓缩结晶装置二次蒸汽净化提供的羽叶分离器各类技术方案来看，选择何种型号的羽叶分离器及对应组态技术方案，取决于业主装置对净化后的二次蒸汽回用于下一效蒸发器热媒的具体利用方式，尽可能做到最佳技术经济性匹配。
       现分别讨论如下：

       对于业主原有装置在工艺已经确定，把上一效蒸发器二次蒸汽与部分生蒸汽通过蒸汽混合器简单对回用的二次蒸汽升温加热后回用于下一效用作热媒已经能满足现有工艺需要，不打算采用MVR或TVR热泵压缩机。则可以采用分离技术层级相对较低的N27型及PN27型羽叶分离器。但必须强调，无论采用哪种型式的羽叶分离器，都必须通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成准确可靠的技术方案，向业主提供精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台输出的《羽叶分离器工程工艺计算书》、《数图汇表》、《分离效率曲线图》和《运行压降曲线图》等四大核心技术支撑和证明文件，作为羽叶分离器设计、制造、运行和验收依据。

      附图即为我们为某装置硫酸an废液多效蒸发结晶器一效、二效、三效分离室提供的专用N27型羽叶分离器。对应工况温度70℃、工况压力18kPaA中强真空下的硫酸an液浓缩结晶器，SS316L材质，由总部位于欧洲的某跨国公司技术总部指定我方羽叶分离技术应用于其工艺包在华投资企业对应装置技术升级改造使用，至今已经连续高效稳定运行近5年。
      N27型羽叶分离器对气液分离要求相对偏低，主要针对二次蒸汽携带的当量直径在10-25微米级以上尺寸的液滴液沫、晶体、颗粒物进行分离，对二次蒸汽要求不苛刻，净化后的二次蒸汽不能进入热泵压缩机。

      下图是我们为另一企业某装置硫酸an废液多效蒸发结晶器一效、二效、三效及中心效分离室提供的专用N27型羽叶分离器及安装布置图。

      对于业主原有装置在工艺已经确定，把上一效蒸发器二次蒸汽送入热泵压缩机加压升温后回用于下一效用作热媒，则须采用分离技术层级更高的P型羽叶分离器。尤其在中高强度真空和流速工况下，二次蒸汽携带的含盐碱液滴液沫及晶体颗粒物分布当量尺寸大部分小于10微米、且易于结晶析出情形，必须选用分离精度在3-5微米当量尺寸的高级P型羽叶分离器。否则，大部分尺寸不到10微米当量直径的微小含盐碱液滴液沫及结晶体会长驱直入进入到热泵压缩机，造成如本帖标题所述的断轴严重事故。业主必须强调提供精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台输出的《羽叶分离器工程工艺计算书》、《数图汇表》、《分离效率曲线图》和《运行压降曲线图》等四大核心技术支撑和证明文件，作为羽叶分离器设计、制造、运行和验收依据。因为，每一效蒸发器所对应的工况压力、温度、二次蒸汽组成、蒸汽密度、蒸汽粘度、蒸汽压缩偏心因子、携带含盐碱液滴液沫组成、液滴液沫表观密度、液滴液沫粘度、液滴液沫表面张力等物化特性参数都不一样，且真空度越高、气速越大，物系物化特性参数对气液分离效率影响更敏感，必须精准计算设计组态而不能凭经验、搞“大概+估计”出技术方案，否则极易造成核心运转设备热泵压缩机损坏停产等重大事故损失。

      下图为我们为某纯碱+小苏打联合装置碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、氯化钠混合母液多效蒸发浓缩效分离室、盐效结晶室设计提供的专用P型羽叶分离器以保护修复断轴后的国外某著名品牌热泵压缩机，至今已经连续高效稳定运行4年多。
      P型羽叶分离器对气液分离精度高，主要针对二次蒸汽携带的当量直径在3-10微米及以上尺寸的液滴液沫、晶体、颗粒物进行深度分离，以确保净化后的二次蒸汽进入热泵压缩机不再造成前述事故危害。

      上述用于多效蒸发结晶器二次蒸汽热泵压缩机MVR进气二次蒸汽深度分离的P型羽叶分离器，配置有专用抗虹吸降液收集系统。其不仅可以将分离捕集下来的液体与净化后的二次蒸汽无返混输送，又可以避免因实际复杂工况波动导致分离下来的液体被“虹吸效应”瞬间倒吸回二次蒸汽导致分离失效。此外，该装置还能收集在线喷淋洗液，不使其返回蒸发器母液而扰乱系统运行平衡。

       在中高强度以上真空度工况下的多效蒸发浓缩结晶器二次蒸汽，其密度很低而气速很高，气流在穿过分离器时会产生气流噪声。因此，在通过精准动力学分离技术计算和组态系统平台进行分离器方案设计时，需要密切关注其工作噪声强度输出值，尤其要对工程工艺计算书中输出的工噪强度值进行复核，以确保其满足噪声排放强制要求。

      关于含盐碱液多效蒸发浓缩结晶器二次蒸汽热泵压缩机MVR专用羽叶分离器更多技术应用信息，请搜索“羽叶分离器”相关技术贴进行更多了解。

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