液氨蒸发器是通过用加热的方法使液氨产生相变而得到气氨的常用化工换热设备之一。由于液氨为易挥发介质，在一定压力下气化时所需温度不高，致使冷热截体温差很大，如果采用各种形式的列管换热器会产生较大的温差力，不利于设备的长期运行。而液氨蒸发器采用蒸汽蛇管和夹套联用的换热方式，即蛇管和夹套内的蒸汽热量传递给液氨汽化时所需的热量。这是考虑到液氨温度较低，蛇管内蒸汽所供的热量有限，设备下部设置了蒸汽夹套以补偿蛇管蒸汽热量的不足，为了使液氨充分汽化在设备上部还设置了一定的汽化空间。

液氨蒸发器的工作原理：

氨罐内液态氨通过压差自产成氨泵输送至蒸发槽,经过过滤、调节进入蒸发器盘管,液気通过管壁吸收热媒的热量(盘管换热器根据传热状态的不同换热过程分为换热段、蒸发段、过热段),热媒热量来自换热器(根据来源不同分为蒸汽、电加热和热水),换热器热量加热媒水(要做无垢处理的水或已醇溶液),液氨盘管内的液态氨吸收热量后升温转化成气态,蒸发器内部设置有内置的气液分离器,经过旋转气液分离后气気从出输出,分离器同时具有过热的作用。

液氨蒸发器的蒸发进程：液氨蒸发需要经过三个阶段即预热段-加热段-汽化段

预热段：

预热段为了保证液氨在加热段充分汽化,必须将液氨温度在预热段从0℃预热到10℃。因为生产系统汽氢点力为0.6MPa,此时液氨的汽化温度就是10℃。当液氢进入设备预热段时,有可能在该段内筒边受热而鼓泡汽化影响传热,但此时液位具有相应高度使内筒边产生一定的静压力,从而阻止鼓泡的生成。另外由于内筒边缘液氨的流动,瞬间均有新增液氨交替,因此使边缘鼓泡气化现象大大降低,并且保证了液相传质的有效速度。液氨在预段只要求顶热,不要求汽化,因此,液氨在预热段预热是给加热没汽化创造条件,同时又是对加热能力的补偿。因为加热段蛇管长度要有一定限度,如果蛇管太长,管内蒸汽冷凝液就产生较多,造成蒸汽阻力较大,影响蒸汽的流通量,并且使蒸发能力降低。当系统伴车检修时,设备中残余液氨排放不净从而会继续汽化,致使设备内都温度降到零下30多度,设备结构焊将产生冷裂现象,并且对设备整体造成极大危喜。此时余热段夹套内应继续供汽一段时间,致使设备内残余液全部汽化为至。因此;预热段夹套的设置将对设备频繁间断运行起了保护作用。如果气氨用量不大,可光闭夹套蒸汽,并且调节加热段蛇管汽量。如来气用量较大,可打开预热段夹套藤汽,满足生产要求。所以预热段的设里可以大大提高氨蒸发器的操作弹性。

加热段：

液氨与管内他和水气温差较大,因此采用蒸汽蛇管加热液氮可避免温差应力在设备受压元件中产生。另外,蛇管较长,饱和水蒸汽热值利用率高、热损失小、传热效果好、结构简单、造价低、操作维修管理也方便。为了避免管内积存净凝液面产生水击和气阻,蛇管内饱和水蒸气采用上进下出,冷凝液自动排出。设备蛇管设计为可拆式,便于安装、检修和清洗。其基本结构为:上下下四根蛇管接头均与上下联箱连接。为了保证蛇管之间、蛇管与设备壳体之同的相对位置,不因蛇管的振动而使蛇管进出口及设备内其他构件损害,因此设量了支架固定蛇管组,同时也增加了蛇管组的刚性。该蛇管组的固定支架结构是:整体轴向固定,径向留有膨胀间隙。因为蛇管内介质为1.3MPa饱和水蒸气,流速较高。在蛇管的中部和下部均有一定的冷凝液产生。从而使蛇管组整体产生轴向振动,故在蛇底部支座上设有紧固螺栓。另外,考虑蛇管组较高,其稳定性较差,在蛇管组上部设有三个挂耳与壳体達接。为了避免蛇管径向膨胀而产生应力,蒸汽接管进出设备在壳体上设里了填料函密封。为了折除检修方便,蒸汽进出接管在设备内部与蛇管组联箱采用透镜法兰连接并密封。根据工艺要求,设备内液氯液位应在蛇管组高度的3/4以内。由此可见,仍有部分蛇管露出液面。这说明液面以下液氯鼓泡汽化,产生气液共腾。液面以上为气沫气化,即产生相变一一由液氯转变为气氨。

蒸发段：

由于蒸发段壳体直径增大,并且具有一定高度。当气氨上升至蒸发段时,体积突然膨涨,上升速度降低,气氨中夹带的雾沫一部分就可以继续气化,另一部分因速度的突然减慢凝结成小液滴,因小液滴有一定的重量,所以重新落至加热段面继续气化。当气氨开至蒸发段项部时,仍有一部分雾沫被夹带。因此蒸发段顶部出口口处应设里除沫器,拦截的沫较多时,就会疑结成液滴沿丝网向下坠落至加热段液面继续气化。然后合格气氨从蒸发段顶部接管送出并清足生产求。

液氨蒸发器的控制系统：

进氨控制：液氨的压力随着温度的增加而增加，考虑下游的工况和氨蒸发器的气化状态，进氨的流量要控制在合理的范围内，所以在进氨口要设置调节流量的调节阀，根据下游压力的变化调节进氨量。为了防止遇到紧急情况，在蒸发器的液氨进口还设置了切断阀，进行切断液氨的供给。

蒸汽控制，为了保证氨气化均匀和换热效率，蒸汽的流量和压力是重要的保证，过热蒸汽的进入量受热媒（中间换热介质一般是水）温度的控制，通过水浴温度传感器的信号变送，调节蒸汽调节阀的开度，从而控制蒸汽的进入量，进而获得稳定的热媒温度，保证氨的充分气化。

液氨过液控制：液氨的过液是导致下游工艺管道设备出现故障的主要原因，对液氨过液现象的控制非常重要，控制过液的检测装置是物位计，物位计是检测液氨液位变化的仪表，它通过探杆装置在蒸发器内置分离筒内，当出现一定高度的液位发出报警信号，关断液氨紧急关断装置。

气化温度控制：液氨蒸发槽的热媒是软水或导热溶液（主要以软水为主），热媒的热量来自于蒸汽换热器或电加热器，热媒软水温度设定在80±2.5℃（其他热媒根据性质会有不同）。当水温达到上限82.5℃时，热媒温度不再升高，当温度下降到75.5℃时，启动升温。温度自控系统保持热媒的温度在设定的区间范围内运行。

温度控制方式：蒸汽靠调节进口蒸汽调节阀的开度控制释放进来的蒸汽量来控制。 

温度报警控制：蒸发器的温度在正常区间内运行，当偏离了正常值（55±2.5℃）上下限（45-75℃）时，温度自控系统会发出报警信号，同时发出液氨进口紧急切断信号。待故障处理后报警解除。

水位控制：保证一定的热媒容量是良好换热的基础，当出现泄漏、破损等非正常情况的流失蒸发，会导致热媒温度异常升高、水箱压力超压破坏、氨气盘管压力异常升高等事故，造成损失较大，因此对水位要严格控制。

液氨蒸发器案例施工现场：

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