昌暉儀表介紹一種由雙法蘭液位變送器和導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)組成的真空制鹽蒸發(fā)罐液位測量技術(shù)方案，本方案最大程度克服生產(chǎn)中強(qiáng)腐蝕、結(jié)晶堵塞、真空、高溫、泡沫等因素對儀表的影響，經(jīng)制糖、海綿鈦和制鹽的真空蒸發(fā)室液位測量應(yīng)用，證明此真空蒸發(fā)室液位測量系統(tǒng)可長期、穩(wěn)定和可靠地運(yùn)行。

真空制鹽是當(dāng)今世界普遍采用的現(xiàn)代化制鹽方法，指鹵水在不同真空壓力狀態(tài)下的蒸發(fā)罐中進(jìn)行蒸發(fā)，逐級濃縮、結(jié)晶制鹽的過程。制鹽過程中核心工序是蒸發(fā)，生產(chǎn)中通過蒸發(fā)罐中液位變化計(jì)算水分蒸發(fā)量，并達(dá)到控制溶液濃度的目的。生產(chǎn)中，強(qiáng)腐蝕、結(jié)晶堵塞、真空、高溫同時(shí)存在，導(dǎo)致制鹽蒸發(fā)罐液位測量儀表損壞率極高，生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。論文將重點(diǎn)闡述真空制鹽蒸發(fā)罐液位測量方法。

真空制鹽蒸發(fā)工藝
真空蒸發(fā)技術(shù)起源于1812年英國糖廠的單效真空蒸發(fā),1887年美國將此技術(shù)用于制鹽，1940年開始應(yīng)用于中國制鹽行業(yè)。



圖1 真空制鹽流程圖

蒸發(fā)是液體表面發(fā)生汽化或溶液部分汽化的現(xiàn)象，蒸發(fā)時(shí)液體必須不斷吸收熱量，溫度越高蒸發(fā)越快，溶液沸騰時(shí)蒸發(fā)速度最快。根據(jù)蒸發(fā)罐內(nèi)壓力，蒸發(fā)分為加壓蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)或負(fù)壓蒸發(fā)，在負(fù)壓下的蒸發(fā)，我們稱為真空蒸發(fā)。應(yīng)用最廣的是采用強(qiáng)制循環(huán)真空蒸發(fā)器，如圖2。



圖2 強(qiáng)制循環(huán)真空蒸發(fā)器

制鹽企業(yè)為提高競爭力，不斷降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)滿足節(jié)能減排政策，就必須對蒸發(fā)工藝進(jìn)行改進(jìn)，提高自動(dòng)化控制水平，使蒸發(fā)效率達(dá)到最佳狀態(tài)。

實(shí)行多效蒸發(fā)生產(chǎn)目的是為了多次重復(fù)利用二次蒸汽，以降低單位產(chǎn)品的能耗，有效節(jié)約能源。蒸汽利用的次數(shù)就是效數(shù)。蒸發(fā)效數(shù)越多，蒸汽用量越少，能耗越低，但效數(shù)增多，會(huì)增加設(shè)備成本。

真空制鹽主要過程為蒸汽加熱一效鹵水，排出的二次蒸汽逐效加熱下一效鹵水。通過逐效蒸發(fā)，使鹽漿增稠，稠料液去離心機(jī)脫水，即為鹽。每一效蒸發(fā)的關(guān)鍵是控制鹽漿的濃度，而鹽漿有較強(qiáng)腐蝕性、容易結(jié)垢、粘結(jié)，濃度難以直接測量，通常是通過在封閉蒸發(fā)室中蒸發(fā)前后的液位比來間接控制鹽漿濃度。所以制鹽蒸發(fā)罐液位測量是真空制鹽最重要的參數(shù)。

真空制鹽蒸發(fā)罐液位測量技術(shù)方案
1、原用方案分析
用人工監(jiān)測液位的方式，難以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，人們逐漸用“攝像視頻+雷達(dá)液位計(jì)”，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化實(shí)時(shí)控制，如圖3，應(yīng)用脈沖雷達(dá)液位計(jì)連續(xù)測量旁通管中的液位。



圖3 雷達(dá)液位計(jì)+窺鏡液位測量法

此方案在實(shí)際應(yīng)用中，因鹽漿結(jié)垢，水平連通管、旁通管經(jīng)常發(fā)生堵塞問題，造成旁通管內(nèi)液位假象，需頻繁停車，拆裝法蘭并清洗管道。蒸發(fā)中，鹽漿在蒸發(fā)室內(nèi)因攪拌產(chǎn)生大量的泡沫，使脈沖雷達(dá)液位計(jì)測量液位假象。人工清洗工作量大，生產(chǎn)成本高，液位測量不準(zhǔn)，自動(dòng)控制難以連續(xù)運(yùn)行。

2、可長期可靠運(yùn)行的真空制鹽蒸發(fā)罐液位測量技術(shù)方案
隨著儀器儀表技術(shù)的發(fā)展，市場上已出現(xiàn)真空專用的液位變送器以及管道清洗技術(shù)，為真空制鹽蒸發(fā)液位監(jiān)測提供了新思路。在設(shè)計(jì)、應(yīng)用中，建議液位監(jiān)測采用“法蘭差壓變送器+導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)+窺鏡”三重組合冗余方案，確保測量的準(zhǔn)確性、安全性、可靠性。設(shè)計(jì)與安裝方案，如圖4。



圖4 真空制鹽蒸發(fā)罐液位測量雙法蘭液位變送器+導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)+窺鏡液位監(jiān)測方案

①方案設(shè)計(jì)說明
a、蒸發(fā)室與旁通管間的連接管，從水平改為斜角，角度控制在20°左右，延長結(jié)垢清洗周期；
b、在連通管上安裝沖洗環(huán)和截止閥，可定期自動(dòng)清洗；
c、在旁通管面部安裝雷達(dá)液位計(jì)；
d、在旁通管另一側(cè)安裝20°斜角的法蘭短管，再安裝雙法蘭液位變送器，用于液位直接測量。同時(shí)在法蘭之間加裝沖洗環(huán)(結(jié)構(gòu)如圖5)，沖洗環(huán)上配置沖洗用截止閥，可定期清洗；



圖5  清洗環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖

e、在旁通管底部可加裝一個(gè)清洗閥門，大修時(shí)可以使用；
f、在蒸發(fā)室面部，仍安裝采光窗和視頻攝像窗；
g、旁通管內(nèi)徑建議在300mm以上，由于蒸發(fā)液位較高，毛細(xì)管較長，建議采用DN80法蘭。

②方案優(yōu)勢
a、雙法蘭液位變送器可直接測量液位，消除蒸發(fā)過程中攪拌產(chǎn)生的泡沫對雷達(dá)測量產(chǎn)生的誤差，提高測量精度和產(chǎn)品質(zhì)量；
b、能連續(xù)準(zhǔn)確測量液位，為生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制提供依據(jù)；
c、雷達(dá)液位計(jì)與雙法蘭液位變送器組合，實(shí)現(xiàn)冗余監(jiān)控，提高自動(dòng)化控制系統(tǒng)可靠性；
d、傾斜的連接管、法蘭短管，可以減少沉淀結(jié)垢物的堆積，也便于沖洗；
e、配置沖洗環(huán)與截止閥相連，最好是電動(dòng)截止閥，用程序控制，定期對連接管、法蘭、旁通管進(jìn)行清洗，減少管道結(jié)垢堵塞的問題，提高設(shè)備維護(hù)效率， 降低維護(hù)成本；
f、保留窺鏡，配置視頻窗口，以便觀察、安全巡視。

真空制鹽蒸發(fā)罐液位測量儀表選擇與配置
根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，還需配置合適的儀表，才能確保裝置正常運(yùn)行。
1、雷達(dá)液位計(jì)的選擇
在制鹽真空蒸發(fā)中，鹵水因攪拌產(chǎn)生的較厚泡沫，會(huì)對脈沖雷達(dá)液位計(jì)造成干擾，應(yīng)選用纜式導(dǎo)波雷達(dá)液位計(jì)，以此保證測量的可靠性和測量精度。

2、雙法蘭液位變送器的選擇
真空制鹽蒸發(fā)工段，介質(zhì)具有腐蝕性、易結(jié)晶沉淀，而且環(huán)境存在腐蝕性氣體，選擇雙法蘭液位變送器時(shí)，必須考慮以下因素：
①雙法蘭液位變送器的法蘭膜片材質(zhì)建議選擇鉭材。
②雙法蘭液位變送器殼體材質(zhì)可選擇316不銹鋼。
③沖洗環(huán)可選擇316L。為防止結(jié)晶顆粒較大，不易排出，建議沖洗孔選擇1/2NPT。
④變送器類型選擇：真空制鹽蒸發(fā)器的高度通常在6m以上，屬于密封容器，根據(jù)方案應(yīng)選擇通徑DN80以上的帶測量筒的雙法液位蘭變送器。常見多效真空蒸發(fā)，在Ⅰ效、Ⅱ效工作為正壓，Ⅲ效、Ⅳ效、Ⅴ效為負(fù)壓。根據(jù)操作壓力，Ⅰ效、Ⅱ效可選擇標(biāo)準(zhǔn)的雙法蘭液位變送器，而Ⅲ效、Ⅳ效、Ⅴ效蒸發(fā)器，需選擇專門為真空環(huán)境定制生產(chǎn)的雙法蘭液位變送器。

根據(jù)上述條件，各效蒸發(fā)罐液位測量所用雙法蘭液位變送器選型基本要求可參考表1。

表1 各效蒸發(fā)器液位測量所用雙法蘭液位變送器設(shè)計(jì)選型基本要求