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    液氨蒸發器

    液氨蒸發器

    液氨蒸發器是通過用加熱的方法使液氨產生相變而得到氣氨的常用化工換熱設備之一。由于液氨為易揮發介質,在一定壓力下氣化時所需溫度不高,致使冷熱截體溫差很大,如果采用各種形式的列管換熱器會產生較大的溫差力,不利于設備的長期運行。而液氨蒸發器采用蒸汽蛇管和夾套聯用的換熱方式,即蛇管和夾套內的蒸汽熱量傳遞給液氨汽化時所需的熱量。這是考慮到液氨溫度較低,蛇管內蒸汽所供的熱量有限,設備下部設置了蒸汽夾套以補償蛇管蒸汽熱量的不足,為了使液氨充分汽化在設備上部還設置了一定的汽化空間。

    液氨蒸發器的工作原理:

    氨罐內液態氨通過壓差自產成氨泵輸送至蒸發槽,經過過濾、調節進入蒸發器盤管,液気通過管壁吸收熱媒的熱量(盤管換熱器根據傳熱狀態的不同換熱過程分為換熱段、蒸發段、過熱段),熱媒熱量來自換熱器(根據來源不同分為蒸汽、電加熱和熱水),換熱器熱量加熱媒水(要做無垢處理的水或已醇溶液),液氨盤管內的液態氨吸收熱量后升溫轉化成氣態,蒸發器內部設置有內置的氣液分離器,經過旋轉氣液分離后氣気從出輸出,分離器同時具有過熱的作用。


    液氨蒸發器的蒸發進程:液氨蒸發需要經過三個階段即預熱段-加熱段-汽化段

    預熱段:

    預熱段為了保證液氨在加熱段充分汽化,必須將液氨溫度在預熱段從0℃預熱到10℃。因為生產系統汽氫點力為0.6MPa,此時液氨的汽化溫度就是10℃。當液氫進入設備預熱段時,有可能在該段內筒邊受熱而鼓泡汽化影響傳熱,但此時液位具有相應高度使內筒邊產生一定的靜壓力,從而阻止鼓泡的生成。另外由于內筒邊緣液氨的流動,瞬間均有新增液氨交替,因此使邊緣鼓泡氣化現象大大降低,并且保證了液相傳質的有效速度。液氨在預段只要求頂熱,不要求汽化,因此,液氨在預熱段預熱是給加熱沒汽化創造必備條件,同時又是對加熱能力的補償。因為加熱段蛇管長度要有一定限度,如果蛇管太長,管內蒸汽冷凝液就產生較多,造成蒸汽阻力較大,影響蒸汽的流通量,并且使蒸發能力降低。當系統伴車檢修時,設備中殘余液氨排放不凈從而會繼續汽化,致使設備內都溫度降到零下30多度,設備結構焊將產生冷裂現象,并且對設備整體造成極大危喜。此時余熱段夾套內應繼續供汽一段時間,致使設備內殘余液全部汽化為至。因此;預熱段夾套的設置將對設備頻繁間斷運行起了保護作用。如果氣氨用量不大,可光閉夾套蒸汽,并且調節加熱段蛇管汽量。如來氣用量較大,可打開預熱段夾套藤汽,滿足生產要求。所以預熱段的設里可以大大提高氨蒸發器的操作彈性。

    加熱段:

    液氨與管內他和水氣溫差較大,因此采用蒸汽蛇管加熱液氮可避免溫差應力在設備受壓元件中產生。另外,蛇管較長,飽和水蒸汽熱值利用率高、熱損失小、傳熱效果好、結構簡單、造價低、操作維修管理也方便。為了避免管內積存凈凝液面產生水擊和氣阻,蛇管內飽和水蒸氣采用上進下出,冷凝液自動排出。設備蛇管設計為可拆式,便于安裝、檢修和清洗。其基本結構為:上下下四根蛇管接頭均與上下聯箱連接。為了保證蛇管之間、蛇管與設備殼體之同的相對位置,不因蛇管的振動而使蛇管進出口及設備內其他構件損害,因此設量了支架固定蛇管組,同時也增加了蛇管組的剛性。該蛇管組的固定支架結構是:整體軸向固定,徑向留有膨脹間隙。因為蛇管內介質為1.3MPa飽和水蒸氣,流速較高。在蛇管的中部和下部均有一定的冷凝液產生。從而使蛇管組整體產生軸向振動,故在蛇底部支座上設有緊固螺栓。另外,考慮蛇管組較高,其穩定性較差,在蛇管組上部設有三個掛耳與殼體達接。為了避免蛇管徑向膨脹而產生應力,蒸汽接管進出設備在殼體上設里了填料函密封。為了折除檢修方便,蒸汽進出接管在設備內部與蛇管組聯箱采用透鏡法蘭連接并密封。根據工藝要求,設備內液氯液位應在蛇管組高度的3/4以內。由此可見,仍有部分蛇管露出液面。這說明液面以下液氯鼓泡汽化,產生氣液共騰。液面以上為氣沫氣化,即徹底產生相變一一由液氯轉變為氣氨。

    蒸發段:

    由于蒸發段殼體直徑增大,并且具有一定高度。當氣氨上升至蒸發段時,體積突然膨漲,上升速度降低,氣氨中夾帶的霧沫一部分就可以繼續氣化,另一部分因速度的突然減慢凝結成小液滴,因小液滴有一定的重量,所以重新落至加熱段面繼續氣化。當氣氨開至蒸發段項部時,仍有一部分霧沫被夾帶。因此蒸發段頂部出口口處應設里除沫器,攔截的沫較多時,就會疑結成液滴沿絲網向下墜落至加熱段液面繼續氣化。然后合格氣氨從蒸發段頂部接管送出并清足生產求。


    液氨蒸發器的控制系統:

    進氨控制:液氨的壓力隨著溫度的增加而增加,考慮下游的工況和氨蒸發器的氣化狀態,進氨的流量要控制在合理的范圍內,所以在進氨口要設置調節流量的調節閥,根據下游壓力的變化調節進氨量。為了防止遇到緊急情況,在蒸發器的液氨進口還設置了切斷閥,進行切斷液氨的供給。

    蒸汽控制,為了保證氨氣化均勻和換熱效率,蒸汽的流量和壓力是重要的保證,過熱蒸汽的進入量受熱媒(中間換熱介質一般是水)溫度的控制,通過水浴溫度傳感器的信號變送,調節蒸汽調節閥的開度,從而控制蒸汽的進入量,進而獲得穩定的熱媒溫度,保證氨的充分氣化。

    液氨過液控制:液氨的過液是導致下游工藝管道設備出現故障的主要原因,對液氨過液現象的控制非常重要,控制過液的檢測裝置是物位計,物位計是檢測液氨液位變化的儀表,它通過探桿裝置在蒸發器內置分離筒內,當出現一定高度的液位發出報警信號,關斷液氨緊急關斷裝置。

    氣化溫度控制:液氨蒸發槽的熱媒是軟水或導熱溶液(主要以軟水為主),熱媒的熱量來自于蒸汽換熱器或電加熱器,熱媒軟水溫度設定在80±2.5℃(其他熱媒根據性質會有不同)。當水溫達到上限82.5℃時,熱媒溫度不再升高,當溫度下降到75.5℃時,啟動升溫。溫度自控系統保持熱媒的溫度在設定的區間范圍內運行。

    溫度控制方式:蒸汽靠調節進口蒸汽調節閥的開度控制釋放進來的蒸汽量來控制。 

    溫度報警控制:蒸發器的溫度在正常區間內運行,當偏離了正常值(55±2.5℃)上下限(45-75℃)時,溫度自控系統會發出報警信號,同時發出液氨進口緊急切斷信號。待故障處理后報警解除。

    水位控制:保證一定的熱媒容量是良好換熱的基礎,當出現泄漏、破損等非正常情況的流失蒸發,會導致熱媒溫度異常升高、水箱壓力超壓破壞、氨氣盤管壓力異常升高等事故,造成損失較大,因此對水位要嚴格控制。


    液氨蒸發器案例施工現場:

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