昌暉儀表介紹一種由雙法蘭液位變送器和導波雷達液位計組成的真空制鹽蒸發(fā)罐液位測量技術方案，本方案最大程度克服生產中強腐蝕、結晶堵塞、真空、高溫、泡沫等因素對儀表的影響，經制糖、海綿鈦和制鹽的真空蒸發(fā)室液位測量應用，證明此真空蒸發(fā)室液位測量系統(tǒng)可長期、穩(wěn)定和可靠地運行。

真空制鹽是當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)罐中進行蒸發(fā)，逐級濃縮、結晶制鹽的過程。制鹽過程中核心工序是蒸發(fā)，生產中通過蒸發(fā)罐中液位變化計算水分蒸發(fā)量，并達到控制溶液濃度的目的。生產中，強腐蝕、結晶堵塞、真空、高溫同時存在，導致制鹽蒸發(fā)罐液位測量儀表損壞率極高，生產自動化控制系統(tǒng)無法正常運行。論文將重點闡述真空制鹽蒸發(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年美國將此技術用于制鹽，1940年開始應用于中國制鹽行業(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)時液體必須不斷吸收熱量，溫度越高蒸發(fā)越快，溶液沸騰時蒸發(fā)速度最快。根據(jù)蒸發(fā)罐內壓力，蒸發(fā)分為加壓蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)或負壓蒸發(fā)，在負壓下的蒸發(fā)，我們稱為真空蒸發(fā)。應用最廣的是采用強制循環(huán)真空蒸發(fā)器，如圖2。



圖2 強制循環(huán)真空蒸發(fā)器

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

實行多效蒸發(fā)生產目的是為了多次重復利用二次蒸汽，以降低單位產品的能耗，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，會增加設備成本。

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，稠料液去離心機脫水，即為鹽。每一效蒸發(fā)的關鍵是控制鹽漿的濃度，而鹽漿有較強腐蝕性、容易結垢、粘結，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，難以提高產品質量和生產效率，人們逐漸用“攝像視頻+雷達液位計”，實現(xiàn)自動化實時控制，如圖3，應用脈沖雷達液位計連續(xù)測量旁通管中的液位。



圖3 雷達液位計+窺鏡液位測量法

此方案在實際應用中，因鹽漿結垢，水平連通管、旁通管經常發(fā)生堵塞問題，造成旁通管內液位假象，需頻繁停車，拆裝法蘭并清洗管道。蒸發(fā)中，鹽漿在蒸發(fā)室內因攪拌產生大量的泡沫，使脈沖雷達液位計測量液位假象。人工清洗工作量大，生產成本高，液位測量不準，自動控制難以連續(xù)運行。

2、可長期可靠運行的真空制鹽蒸發(fā)罐液位測量技術方案
隨著儀器儀表技術的發(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，為真空制鹽蒸發(fā)液位監(jiān)測提供了新思路。在設計、應用中，建議液位監(jiān)測采用“法蘭差壓變送器+導波雷達液位計+窺鏡”三重組合冗余方案，確保測量的準確性、安全性、可靠性。設計與安裝方案，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+導波雷達液位計+窺鏡液位監(jiān)測方案

①方案設計說明
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，可定期自動清洗；
c、在旁通管面部安裝雷達液位計；
d、在旁通管另一側安裝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。同時在法蘭之間加裝沖洗環(huán)(結構如圖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)結構示意圖

e、在旁通管底部可加裝一個清洗閥門，大修時可以使用；
f、在蒸發(fā)室面部，仍安裝采光窗和視頻攝像窗；
g、旁通管內徑建議在300mm以上，由于蒸發(fā)液位較高，毛細管較長，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)過程中攪拌產生的泡沫對雷達測量產生的誤差，提高測量精度和產品質量；
b、能連續(xù)準確測量液位，為生產過程實現(xiàn)自動化控制提供依據(jù)；
c、雷達液位計與雙法蘭液位變送器組合，實現(xiàn)冗余監(jiān)控，提高自動化控制系統(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，最好是電動截止閥，用程序控制，定期對連接管、法蘭、旁通管進行清洗，減少管道結垢堵塞的問題，提高設備維護效率， 降低維護成本；
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)上述設計方案，還需配置合適的儀表，才能確保裝置正常運行。
1、雷達液位計的選擇
在制鹽真空蒸發(fā)中，鹵水因攪拌產生的較厚泡沫，會對脈沖雷達液位計造成干擾，應選用纜式導波雷達液位計，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，介質具有腐蝕性、易結晶沉淀，而且環(huán)境存在腐蝕性氣體，選擇雙法蘭液位變送器時，必須考慮以下因素：
①雙法蘭液位變送器的法蘭膜片材質建議選擇鉭材。
②雙法蘭液位變送器殼體材質可選擇316不銹鋼。
③沖洗環(huán)可選擇316L。為防止結晶顆粒較大，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效為負壓。根據(jù)操作壓力，Ⅰ效、Ⅱ效可選擇標準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計選型基本要求