高压溶出闪蒸系统效率优化方法和效率优化系统与流程

本发明涉及氧化铝生产技术领域，更进一步涉及一种高压溶出闪蒸系统效率优化方法。此外，本发明还涉及一种效率优化系统。

背景技术：

闪蒸是因气压下降，饱和液体的沸点降低引致的蒸发。在拜耳法氧化铝生产中，氧化铝生产过程主要包含了料浆加热、高温高压的溶出、降温减压的闪蒸三个环节；高压溶出是主要耗能工序之一，而闪蒸是整个溶出过程中热量回收的环节。

为达到溶出的温度条件，在对料浆的加热环节中需要消耗大量新蒸汽，闪蒸过程产生的二次汽则作为加热环节的预热热源，能够有效减少新蒸汽的消耗，因此闪蒸系统溶出过程的节能降耗有重要意义。各闪蒸器间的压强分布对闪蒸系统的热量回收能力有很大影响，级间压差过高则闪蒸剧烈，易使二次汽带料，影响蒸汽品质，不利于蒸汽的利用，且加速管道磨损；级间压差过低则闪蒸效果不明显，产生的二次汽少，也不利于热量的回收。

高压溶出工序是拜耳法氧化铝生产的核心，闪蒸孔板是调节、稳定各级闪蒸器内压强的主要手段，料浆从上一级闪蒸器中排出，经过闪蒸孔板的开孔送到下一级闪蒸器，溶出闪蒸孔板的孔径影响溶出热量平衡和换热效率，目前的溶出工艺均采用十级闪蒸，每级闪蒸需要孔板降压、降温，充分利用余热。通常溶出孔板的尺寸由设计院根据设计工艺参数计算给出，但氧化铝生产过程中，因原材料、设备等条件限制，绝大多数溶出不能按照设计工艺参数运行，导致孔板的溶出与运行参数不匹配，闪蒸系统无法运动在最优状态。

对于本领域的技术人员来说，如何提升闪蒸系统的工作效率，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的核心在于提供一种高压溶出闪蒸系统效率优化方法，根据实际工况确定孔板尺寸，可提升闪蒸系统的工作效率。

一种高压溶出闪蒸系统效率优化方法，包括：

选取工作时段内多个时间点，获取每个时间点闪蒸系统的预热温度；

比较各个时间点的预热温度，确定工作效率最高的时间点；

获取工作效率最高的时间点，闪蒸系统的料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r；

根据工作效率最高的时间点的料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r，计算孔板的开孔尺寸；

按照计算尺寸加工新孔板，以新孔板替换旧孔板。

可选地，所述计算孔板的开孔尺寸，根据以下公式计算：

d＝2×10³×(q/3600×k×π(2×δp×10⁵/r)⁵)^0.5；

式中：δp为相邻两个闪蒸罐工作压强p的差；k为压缩系数。

可选地，所述料浆流量q根据初始流量q0和浓缩比例c计算得到；根据以下公式计算孔板的开孔尺寸：

d＝2×10³×(q0×c/3600×k×π(2×δp×10⁵/r)⁵)^0.5。

可选地，所述选取工作时段内多个时间点，所述工作时间段为孔板的使用期限。

本发明还提供一种效率优化系统，包括：

数据获取模块，能够获取不同时间点闪蒸系统的预热温度、料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r；

比较分析模块，比较各个时间点的预热温度，确定工作效率最高的时间点；

数据计算模块，根据工作效率最高的时间点的料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r，计算孔板的开孔尺寸。

可选地，所述数据获取模块根据初始流量q0和浓缩比例c计算得到料浆流量q。

可选地，所述数据计算模块根据以下公式计算孔板的开孔尺寸：

d＝2×10³×(q0×c/3600×k×π(2×δp×10⁵/r)⁵)^0.5。

本发明提供了一种高压溶出闪蒸系统效率优化方法，工作时间段内选取多个时间点，获取每个时间点闪蒸系统的预热温度；并比较各个时间点的预热温度，根据预热温度确定工作效率最高的时间点；获取工作效率最高的时间点闪蒸系统所对应的料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r，根据闪蒸系统的各项参数计算孔板的开孔尺寸，并按照计算尺寸加工新孔板，以新孔板替换旧孔板。孔板上的开孔尺寸确定闪蒸系统压力分布及各级闪蒸二次汽闪蒸量，孔板的尺寸设计在出厂时已经确定，由于实际工况的不同，往往无法达到最高的工作效率，孔板持续工作发生磨损，孔径不断改变，在某一尺寸下可能达到更好的工作效率，利用工作效率最高时间点的数据进行计算得到新的孔板尺寸，使孔板保持较高的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的高压溶出闪蒸系统效率优化方法的流程图；

图2为闪蒸系统的原理图。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种高压溶出闪蒸系统效率优化方法，根据实际工况确定孔板尺寸，可提升闪蒸系统的工作效率。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的高压溶出闪蒸系统效率优化方法和效率优化系统进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本发明的高压溶出闪蒸系统效率优化方法的流程图，该方法具体包括以下步骤：

s1、选取工作时段内多个时间点，获取每个时间点闪蒸系统的预热温度；闪蒸系统包括多个闪蒸罐，各个闪蒸罐逐级连接，如图2所示，为闪蒸系统的原理图；脱硅后料浆输送到加热系统，由一次蒸汽进行加热，被一次蒸汽加热后的料浆输送至闪蒸系统，从一个闪蒸罐进入下一闪蒸罐，逐级冷却；每个闪蒸罐产生二次蒸汽排出，二次蒸汽送至预热系统，在脱硅后料浆先由预热系统初步加热后再由加热系统加热；从闪蒸罐中排出的二次蒸汽对冷料浆加热的升温温度称为预热温度，二次蒸汽使料浆加热的温度越高，也即排出的热量越多，提升到相同的温度所需的一次蒸汽量就越少，整个系统的一次蒸汽量需求降低，系统工作更加高效。

s2、比较各个时间点的预热温度，确定工作效率最高的时间点；在工作时间段内选取多个时间点，以预热温度高的时间点作为工作效率最高点，该工作点为当时检测时段内效率更高的时间点。

s3、获取工作效率最高的时间点，闪蒸系统的料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r；料浆流量q也即相邻的两个闪蒸罐之间的流量，由于闪蒸罐不断蒸发形成二次蒸汽以及溶出固体颗粒，各级闪蒸罐间的流量并不完全相同；工作压强p也即各个闪蒸罐内部的压强；料浆比重r也即单位体积料浆所含的矿物含量。检测并记录每个时间点闪蒸系统的料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r等数据，计算时以工作效率最高时记录的料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r。

s4、根据工作效率最高的时间点的料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r，计算孔板的开孔尺寸；利用上一时段工作效率最高时间点计算的相关数据，重新计算得到孔板上的开孔尺寸，相比于出厂时确定的也板开孔尺寸具有更高的工作效率，符合当前的实际工况。

s5、按照计算尺寸加工新孔板，以新孔板替换旧孔板；安装新孔板后继续测量，重复上述的过程，逐步迭代，每一次更换孔板提升一次工作效率，不断接近整个系统的工作最优效率。

孔板上的开孔尺寸孔板上的开孔尺寸确定闪蒸系统压力分布及各级闪蒸二次汽闪蒸量，传统的孔板的尺寸设计在出厂时已经确定，由于实际工况的不同，往往无法达到最高的工作效率，孔板持续工作发生磨损，孔径不断改变，在某一尺寸下达到更好的工作效率，利用工作效率最高时间点的数据进行计算得到新的孔板尺寸，使孔板保持较高的工作效率。

在上述方案的基础上，上述步骤s4中：计算孔板的开孔尺寸，根据以下公式计算：

d＝2×10³×(q/3600×k×π(2×δp×10⁵/r)⁵)^0.5；

式中：d为孔板开孔的直径；q为相邻两级闪蒸罐的流量；π为圆周率；k为压缩系数，为一常量，可通过试验得到；δp为相邻两个闪蒸罐工作压强p的差；r为料浆比重。

每两个闪蒸罐之间通过孔板控制流量，每个孔板的开孔直径利用相邻的两个闪蒸罐的相关数据计算得到。

以下表1提供一种具体的参数实例：

各级闪蒸罐的流量可直接测量得到，为了简化结构，本发明在此提供一种优选的方案，在计算各级闪蒸罐的流量时，料浆流量q根据初始流量q0和浓缩比例c计算得到，也即仅检测最初的料浆初始流量q0，其他各级的流量均由浆初始流量q0计算得到，也即q＝q0×c，代入上述公式可得新的计算公式：

d＝2×10³×(q0×c/3600×k×π(2×δp×10⁵/r)⁵)^0.5。

式中：c为浓缩比例，料浆在各个闪蒸罐内不断蒸发和溶出消耗，体积不断变化，因此体积不断变化，流量也各不相同，c为相邻两个闪蒸罐的体积变化比。

具体地，本发明中选取工作时段内多个时间点，工作时间段为孔板的使用期限，也即当孔板磨损量较大，无法使用需要更换时进行计算，得到新孔板的孔径尺寸。

本发明还提供一种效率优化系统，包括数据获取模块、比较分析模块、数据计算模块等；其中数据获取模块能够获取不同时间点闪蒸系统的预热温度、料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r等数据；比较分析模块比较各个时间点的预热温度，确定工作效率最高的时间点；数据计算模块根据工作效率最高的时间点的料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r，计算孔板的开孔尺寸。

数据获取模块将获取的数据传送至比较分析模块进行比较，并将比较结果传送至数据计算模块，数据计算模块利用数据获取模块的料浆流量q、闪蒸罐的工作压强p、料浆比重r等数据计算孔板的孔径。

计算时数据获取模块根据初始流量q0和浓缩比例c计算得到料浆流量q，也即q＝q0×c，按照下述公式计算孔径：

d＝2×10³×(q0×c/3600×k×π(2×δp×10⁵/r)⁵)^0.5。

本发明的效率优化系统用于氧化铝生产过程的闪蒸孔板计算，按照上述的高压溶出闪蒸系统效率优化方法计算孔板的孔径，可以实现相同的技术效果。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。