稀釋槽超壓原因分析與防范措施

摘 要：稀釋槽是連接壓力容器的常壓溶出，在高壓溶出工序承擔著料漿稀釋的任務，在運行過程中由于管道結疤、打料、排水不暢以及節流孔板損壞等原因，極易發生超壓現象，對設備和人身安全造成嚴重威脅。分析稀釋槽超壓產生的原因，針對性的采取防范措施，可保障稀釋槽的安全穩定運行，避免因超壓引起的各類安全事故。

關鍵詞：稀釋槽；超壓；溶出

1 稀釋槽流程簡介

正常運行情況下，末級閃蒸槽的料漿經過節流孔板減壓后進入稀釋槽，在稀釋槽內與沉降送來的一次洗液進行混合后經稀釋泵送往稀釋后槽。稀釋槽內自蒸發產生的稀釋乏汽由頂部管道進入水冷器，與循環上水進行直接熱交換后由水冷器頂部進入安全槽，然后排空。循環上水經過稀釋乏汽加熱后從水冷器底部流入熱水槽，經熱水泵送往沉降熱水槽。在停車放料過程中，機組內的高壓料漿經節流孔板減壓后進入稀釋槽，在稀釋槽內與一次洗液混合后經稀釋泵送往稀釋后槽。稀釋乏汽和循環水流程與正常運行情況下一致。

2 稀釋槽超壓原因分析

2.1 節流孔板損壞引起超壓

與稀釋槽相連的管道中有三根管道安裝有節流孔板，其中兩根放料管（用于機組放料，孔板芯內徑50mm）和一根進料管（用于正常運行，孔板芯內徑275mm）。節流孔板的原理是利用管徑的變化和流體體積的變化改變流體的壓力。孔徑越小其減壓效果越明顯。然而，在生產過程中受料漿的沖刷容易造成節流孔板的磨損，嚴重時會造成孔板芯脫落，失去節流減壓的效果，從而造成稀釋槽內壓力升高。

由于進料管節流孔板芯內徑與進料管道內徑（300mm）相差不大，且前端壓力較低（0.8-1.5bar）在正常運行情況，節流孔板失效，對稀釋槽內的壓力影響并不明顯。但在機組放料情況下，節流孔板失效將會引起稀釋槽內壓力大幅上升和乏汽帶料，造成稀釋槽超壓和排空乏汽帶料，嚴重威脅人員、設備的安全，而帶料的乏汽也會造成環境污染和人身傷害。

2.2 乏汽管道堵塞引起超壓

正常運行和機組放料過程中，稀釋乏汽常常帶料，特別是在機組放料時，由于料漿溫度高、乏汽量大，帶料現象更為嚴重。帶料的乏汽長期在管道內流通，會引起管道結疤，結疤厚度可達20mm以上，部分死角位置局部結疤更為嚴重，且硬度高。管道結疤導致乏汽管路內徑變小，過汽能力降低，引起壓力升高。此外，管道結疤在震動時可能脫落，造成管路局部堵塞，引起稀釋槽超壓。

循環上水所使用的水源，主要有生產水、循環水、赤泥回水等，部分企業經過改造后還可將濃鹽水并入水冷器的循環上水。生產水和循環水水質較好，一般不會對管路造成影響，但赤泥回水和濃鹽水水質較差，其中赤泥回水主要含有堿和赤泥（主要成分為鋁硅酸鈣和鈉硅渣），濃鹽水含有高濃度的鈣、鎂離子。這兩類水源進入水冷器后，會被乏汽帶入管路，產生結疤，從而引起稀釋槽超壓。

2.3 打料不暢引起超壓

稀釋泵若出現打料不暢，槽內料位上升，淹沒乏汽管，則槽內壓力無法對外釋放，稀釋槽前端的壓力不斷傳遞至稀釋槽，表現為“只進不出”或“進多出少”，必然造成稀釋槽壓力快速上升。稀釋槽淹沒乏汽管后，一部分料漿通過溢流管流入地溝，而大部分來不急溢出的料漿會通過乏進管進入水冷器、熱水槽以及安全槽，嚴重時會從乏汽排空管中噴出。含有高濃度堿的料漿會造成環境污染，并對周邊設備和人員造成傷害。按排空管30m高度可近似計算出稀釋槽內的壓力在噴料情況下可達到3bar。受出料不暢的影響，系統的壓力會不斷在此積聚，從而引起稀釋槽超壓。

2.4 排水不暢引起超壓

安全槽和熱水槽與水冷器相連，運行過程中熱水輸送不暢將造成安全槽和熱水槽液位上升，封堵稀釋槽乏汽，造成稀釋槽排汽不暢從而引起稀釋槽超壓。若熱水水位上升至水冷器則可能隨乏汽管回流至稀釋槽，造成稀釋槽液位上升，進一步造成稀釋槽壓力上升。

3 稀釋槽超壓防范措施

3.1 節流孔板檢查與更換

稀釋槽進料管上的節流孔板與孔板座配合組成噴射管聯合使用。孔板座內部采用特殊的堆焊技術可延長使用壽命，孔板芯表面采用耐磨合金材料制成具有較好的而磨效果。但孔板座的頂部、孔板與孔板座的連接處易產生局部渦流，使孔板座頂部、孔板與孔板座的連接處產生嚴重磨損，嚴重時會造成孔板座磨穿或孔板芯脫落，使節流孔板失效。為避免上述情況發生，首先在安裝孔板時，應對孔板的規格進行調整，使孔板與孔板座配合嚴密，必要時采用堆焊方法填補連接處的間隙，減少渦流的產生。其次，在每次倒煮檢修時應當對孔板和孔板座進行檢查，查看磨損程度，并及時對磨損的部位進行補焊。磨損嚴重的應及時更換，對于更換時間因工況條件不同存在差異，可根據每個倒煮周期的磨損量進行判斷，留足安全余量。機組放料管上的孔直接安裝在兩段管道之間，主要的磨損部位在孔板與管道的連接處和孔板芯與孔板的結合處。一般出現的情況是孔板下端（即靠近稀釋槽端）的管道磨損和孔板芯脫落。因此，應定期對管道進行測厚，對孔板進行檢查，及時更換磨損的管道和損壞的孔板。

3.2 結疤的預防與清理

結疤在氧化鋁生產過程中危害嚴重，卻無法避免，只能采用相應的措施進行預防，減少結疤的形成，并定期進行清理以減少結疤的危害，對于稀釋槽附近管路結疤預防與清理可以通過以下幾方面解決。首先，控制循環上水水源的水質。重點控制赤泥回水含堿量和濃鹽水的混合比例。大壩回水井對于的井口控制是控制赤泥回水水質的關鍵，根據大壩水位及時調整不同水平位井口的開閉，可有效避免赤泥回水的含堿量和泥量。而通過控制濃鹽水的混合比例，利用其他水源對濃鹽水進行稀釋，降低水中鈣鎂離了濃度，可有效防止鈣鎂離子的析出，減少結疤。其次，定期對管路進行檢查清理。乏汽管道，循環下水管道是檢查的重點。每個倒組煮周期均需要打開水冷器進行檢查，部分管道可采用定期開孔的方式進行檢查，為檢查方便可在管道上安裝短管，用插板封堵，檢查時只需拆開法蘭取出插板即可。發現管道結疤后，可采用高壓水進行清理，有條件的企業可以利用已有的酸洗流程，經過局部改造后利用硫酸進行酸洗。

3.3 設備保養與管道防堵

稀釋泵和熱水泵分別負責稀釋料漿和熱水的輸送，為避免因設備礦障造成的超壓現象，需要對稀釋泵和熱水泵制定周密的保養維護方案，定期對設備進行倒換和檢查，確保設備的安全可靠。同時，對于設備的配電系統需要增加備用線路并定期倒換和檢查，避免因突然斷電造成設備無法運行。管道防堵方面，重點是防范水冷器下水口和熱水槽出水口的管道堵塞。由于水質原因和乏汽帶料原因，循環下水可能含有較多的赤泥或析出鈣鎂鹽，在水冷器底部和熱水槽底部積聚造成水冷器下水口和熱水槽出水口堵塞。另外，脫落的結疤塊也可能造成管道堵塞。因此，必須定期對水冷器底部和熱水槽底進行清淤，同時利用篩網（孔徑20mm左右）對水冷器下水口和熱水槽出水口入進行過濾。由于積料可能堵塞篩網，造成水流不暢，不可直接將篩網安裝在水冷器的下水口和熱水泵的出水口，而是將篩網制成一定高度的柵欄，從側面隔開下水口和出水口，頂部不予封閉。如此，即可起到過濾的作用、又可保證篩網長時間運行被堵后，熱水可溢過篩網從頂部進入下水口和出水口，避免水流不暢引起的超壓現象。

4 結束語

稀釋槽超壓的主要原因是節流孔板失效、管路堵塞、熱水和料漿流程不暢，造成入口壓力升高或槽內壓力積聚，危及設備及人員安全。通過對節流孔板、循環上水水質、泵類設備等制定相應的控制保障措施，及時清理管路結疤和積淤，并對局部管口加裝篩網，可有效地防范稀釋槽超壓，保障設備安全穩定運行，避免設備及人身傷害。

參考文獻

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