215-纯碱多效蒸发器二次蒸汽羽叶分离前置脱盐及凝结水树脂脱盐减负降费改造方案-NOVEL

       本技术贴主要针对纯碱装置多效蒸发器二次蒸汽采用羽叶分离前置脱盐技术以降低凝结水回用锅炉前置树脂脱盐工序运行成本进行升级改造项目技术方案讨论。

该方案是针对纯碱装置多效蒸发器二次蒸汽采用羽叶分离前置脱盐技术，以降低凝结水回用锅炉前置树脂脱盐工序运行成本的升级改造项目技术方案。具体来说，是通过增加前置脱盐树脂减负设备，使羽叶分离器收到的水循环使用次数增加，减少树脂脱盐次数，从而减少运行成本。该方案的实施需要依据具体的情况进行设计和调整，以确保其有效性和可靠性。
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       在纯碱装置上，需要采用多套多效蒸发器对含盐溶液进行浓缩蒸发，而热能主要来自锅炉蒸汽以及上级蒸发器二次蒸汽（用于次级蒸发器）。最末级蒸发器产生的低品位二次蒸汽，往往采用水冷、表冷或二者搭配使用对低品位二次蒸汽降温形成凝结水。附图是某纯碱装置多效蒸发工序流程图供参考：

        生产规模较大的纯碱企业往往建设有多条生产线，而每条生产线所设置的蒸发器动辄三级四级甚至五级，末级蒸发器产生的常压甚至负压的低品位二次蒸汽，又携带有不少盐析结晶颗粒物和含盐垢液滴液沫，需要对二次蒸汽进行脱盐。由于不少早期建设的纯碱装置蒸发器采用传统结构和二次蒸汽传统脱盐技术设备，其末级蒸发器产生的低品位二次蒸汽盐析结晶颗粒物和含盐垢液滴液沫量更大，对二次蒸汽进行脱盐的工作很棘手。

       这里例举较早期建设的纯碱装置所采用的多效蒸发器，其图片摘录如下：

        该蒸发器上部，采用锥型设计，二次蒸汽出口位于大比例收口的锥顶。在二次蒸汽出口下侧，则采用传统的丝网除沫内件，丝网块厚度150mm，在丝网除沫器下侧设置喷淋洗涤管对丝网进行洗涤。由于蒸发器上部锥头大比例收口，蒸发器中下部产生的蒸汽也会在锥头部分形成更大比例流型收缩，导致原有丝网除沫器外周较大部分区域处于无流或弱流状态、中心区域又处于过流状态，从而使其运行很不稳定。并且，二次蒸汽携带的盐析结晶颗粒物和含盐垢液滴液沫，会在丝网除沫器表层快速积聚并往中层和深层发展，恶化对二次蒸汽脱盐效果。

       下图是另一种早期纯碱装置常见的蒸发器结构：

        该蒸发器上部也采用锥型设计，二次蒸汽出口同样布置在锥顶。在二次蒸汽出口下侧，则采用1990S-2000S前后引入国内的旋流板除沫内件，旋流板没有设置喷淋洗涤管进行洗涤。旋流板除沫器，1940年代在国外使用至今主要用于对气流初略分离而不用于蒸发器二次蒸汽脱盐除沫精分离场合，但国内引入旋流板后如获至宝却并没有搞清楚其动力学分离模型而不管三七二十一随处推销使用。旋流板运行动力来源于二次蒸汽动能及静压头驱动混合流同向上旋实现相差分离，因此对工况要求稳定且二次蒸汽动能大静压头高，否则，连初略分离效果也难以有效达成。而纯碱装置多效蒸发器运行工况压力往往是低压、常压和弱真空，并不具备“工况稳定”、“二次蒸汽动能大”和“静压头高”动力学运行条件。此外，旋流板由外旋叶片向中心收拢叠合而成，中心区域叶片密集叠加导致盐垢和颗粒物会在此区域快速析出积聚长大发展，影响其长周期连续稳定运行。因此，旋流板用于含盐碱溶液蒸发器二次蒸汽脱盐碱场合，需要设置喷淋洗涤装置。

       从上述末级蒸发器释放出的二次蒸汽，则导入冷凝器获得凝结水，然后送入树脂脱盐工序制得满足工艺要求的凝结水作为锅炉给水循环使用。每套末级蒸发器，都需要配置一套冷凝装置、树脂脱盐装置。

       有的装置二次蒸汽冷凝器，采用互配水直接喷入冷凝器与二次蒸汽混合凝结。因此，互配水来源及品质对二次蒸汽凝结水组成带来影响。
        附图即为某纯碱装置末级蒸发器二次蒸汽互配冷凝器图：

       业主告知，由于他们的多条生产线的末级蒸发器二次蒸汽脱盐效果不佳，部分互配水也来源于凝结水，冷凝器形成的凝结水盐含量超标。这种盐含量超标的凝结水进入树脂脱盐工序，造成的结果是：单程产水也不达标而需要反复回锅，树脂脱盐工序不堪重负，树脂再生频繁，消耗高，成本居高不下，恶性循环。
       附图是该装置某末级蒸发器二次蒸汽凝结水数据摘录：

        应业主要求，我们针对其一期三效、二期二效、二期三效、二期四效、三期四效等蒸发器二次蒸汽脱盐采用羽叶分离技术设备方案进行前置脱盐改造。
        下面，以三期四效为例进行讨论。

        三期四效蒸发器主要运行参数是：
工况压力，-75kPaG；
工况温度，73℃；
二次蒸汽流量，110000kg/h。

       在我方多批次为业主蒸发器二次蒸汽脱盐净化成功升级改造基础上，我方针对业主工艺实际通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的羽叶分离器主要技术信息摘录如下：
一、羽叶分离器型号：NOVEL P4/6-EDP-200/2-100；
1.1 NOVEL旋喷系统型号：NOV-47W-120/2；
1.2 NOVEL 抗“虹吸短路”降液系统型号：G50LD5P/2；
二、羽叶分离器运行压降：不超过0.41kPa；
三、分离效率：99.99%脱除3.08微米以上液滴；
四、操作弹性空间15%~130%；
五、核心技术内件组数量及材质：精密羽叶分离内件组模块10组、旋喷系统2组、抗“虹吸”降液系统2组，均为SS316L材质；
六、羽叶分离器整体工程技术设计和把关：NOVEL欧洲总部。

       下图是我方通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的羽叶分离器组态图摘录：

      大家很关注核心技术内件组配置情况。这里提供羽叶分离内件组实物图片如下：
羽叶分离内件组的作用：精密脱除二次蒸汽气流中携带的尺寸分布宽范围盐析结晶和含盐垢液滴液沫，确保产出的脱盐净化二次蒸汽质量。

        下面是在线旋喷清理系统内件组实物图片如下：
在线旋喷清理系统内件组的作用：及时清除二次蒸汽携带的盐析结晶颗粒物及含盐垢液滴液沫因气流风干效应造成盐垢晶核在分离内件附着生长聚集，避免影响精密羽叶分离内件组高效运行所要求的气流流型流态进而影响羽叶分离器高效运行效率以及腐蚀影响精密羽叶分离内件组超长使用寿命。（传统分离除雾器，没有设置满足国际惯例要求的在线旋喷清理系统内件组，难以确保其高效稳定超长寿命运行。）

      这里再提供一组抗“虹吸”降液系统内件组实物图片如下：
抗“虹吸”降液系统内件组的作用：当装置异常工况大幅波动导致分离系统运行压差飙升时，降液系统会保证分离系统在异常工况下不产生“虹吸效应”导致分离失效。（传统结构“降液管+液封筒”，因降液管内在结构尺寸制约，当系统工况大幅波动导致分离系统运行压差大幅上升时，大量已经分离下来的液体在“虹吸”作用下瞬间倒吸入降液管和分离内件组，重新混入分离后的洁净气流，产生明显带液，分离效率大幅下降。）

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