真空制盐节能降耗之我见(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中盐长江盐化有限公司 作者:徐金贵

1、前言

  节能降耗既是国家的政策所向,事关中华民族长远发展的大计,也是提高企业核心竞争力的关键所在。真空制盐作为低值大吨位高耗能产品,节能降耗的重要性、紧迫性不言而喻。

2、工艺节能

  工艺是节能降耗的前提,工艺的先进程度直接决定制盐装置的能耗水平,采用先进工艺当为首选。

2.1、五效或六效蒸发

  五效蒸发工艺在国外已使用多年,而国内近几年才出现并呈蔓延之势。从四效改为五效蒸发,热效率提高19.6%( 以前有的书上介绍四效改为五效时,节约热能只增加10%,由五效改为六效时,只多节约3.7%) ,而众多厂家的生产实际证明,尽管不同厂家采用的节能措施不尽相同,使得热效率提高的幅度不同,但四效改为五效热效率提高15% 以上是没有问题的。至于六效蒸发国外有少数厂家多年前已采用,国内尚无。以前由于受换热管材质( 多为铜管或钢管) 、真空获得设备及投资等的制约,六效蒸发无法实现,随着钛材的推广应用,加热室换热管管壁厚度仅1.2 mm( 有的厂家甚至只有1 mm 并使用了十多年) ,使得总传热系数大大提高,获得了设备的技术进步,通过提高真空度、降低系统阻力等可进一步降低末效料温,从而使得六效蒸发成为可能。计算表明,五效改六效可节能10% 以上,节能潜力巨大。

2.2 、热泵( 蒸汽热压缩MVR) 技术

  热泵是利用载热工质,从低温处吸取热量,并在高温处放出热量,它是目前世界上最节省一次能源的供热系统。多效蒸发时,末效产生的二次蒸汽含有大量的热量,但由于温度低而无法利用,必须耗用大量的冷却水进行冷凝,限制了热效率的提高。而热泵通过机械压缩,将低温的二次蒸汽升压升温并重复利用,故没有末效二次蒸汽的大量热能无法利用的弊端,综合能耗极低,经优化设计的机械压缩式热泵蒸发,其一次能源利用率高于八效蒸发。但热泵的应用亦受多种因素的制约。一是投资较大,一般较多效蒸发高10%以上。二是能源价格的约束。压缩式热泵是以消耗一定量的电能为前提的,电能和燃料的比价对热泵的应用影响很大。只有每度电的价格低于每千克标煤的价格,热泵才可能有竞争力,但随着化学石油能源的逐渐减少并趋枯竭,热泵应用的前景光明。现在更有直接用蒸汽驱动的技术,由于减少了热电转换的浪费,热效率更高。三是原料卤水的影响。对于石膏型卤水,卤水净化后,精卤中除了NaCl 外,杂质含量极微,无需排出大量的母液,故热效率很高; 而对于芒硝型卤水,由于精卤中还含有较多的Na2SO4,故必须配套盐硝分离系统即300 系统。因为300 系统消耗较高,从而使得整套装置的热效率降低,且卤水中芒硝含量越高, 300系统的比例就越大,整套装置的热效率就越低。

2.3 、分效预热

  分效预热就是抽出各效部分二次蒸汽预热卤水,预热后卤水进入本效及前效,使部分二次蒸汽多利用一次或数次,其本质是热量前移。该技术可大幅度提高热效率、降低能耗已成共识,众多新建装置由于采用了卤水净化,纷纷采用此工艺,效果良好。而许多老装置采用卤水预热,虽几起几落却鲜见成功,以致许多厂家弃用。实则因卤水未净化,换热器极易结垢且不易处理,导致换热器不能正常使用甚至不能使用。由于卤水净化投资较大,运行成本较高,面临产品优质不一定优价的现状,许多厂家仍然采用传统的洗盐工艺,不能应用此节能技术殊为可惜。解决问题的关键是防垢除垢,目前,工业上采用的防垢方法可分为化学法和物理法,真空技术网(www.chvacuum.com)的相关专家总结了在盐行业较适用的方法如下:

  (1) 阻垢剂: 在盐硝联产装置中应用较多,好的阻垢剂对于预防碳酸盐等垢质的形成效果较佳,但由于成本较高,一般企业应用不多。

  (2) 三相流防垢: 三相流技术是盐行业唯一获工信部推广应用的节能技术,其机理是在流体中人为地添加一定量的固体颗粒,通过颗粒之间及颗粒与管壁的碰撞,干扰结垢物质的附着,或将初形成的松软的垢层撞落并随水流冲走,不仅能防垢,还能提高传热速率。

  (3) 磁场防垢: 其防垢机理是当卤水通过一定强度的磁场后,其中所含杂质的物理结构发生变化,水的偶极分子发生定向极化,造成氢键的歪曲和局部的折裂,原来缔合成链状的大分子,断裂成单个小分子,晶格细化,且从原来的针状结晶变为粒状结晶,并被单个水分子包围,相互粘附与聚集特性受到破坏,形成松软的淤泥状物并随水流冲走,最适宜热交换器的防垢。磁场防垢装置除了一次性投资外,运行成本很低,而国内有的厂家开发的钐钴体流体处理设备,选用稀土永磁材料,磁性能优异,场强可达2T 以上,较老式装置提高数倍,除垢效果大大改善,同时还有一定的防腐作用。

  研究发现湍流情况下磁场能促进松散的文石而不是方解石的生成。正是因为磁场的这种作用,磁处理能防止水中硬垢的产生,生成疏松的软垢,并能使已成硬垢的方解石转变成文石,随流动的介质排走,从而达到防垢除垢的效果。此外还有电场防垢、超声波防垢等方法及其组合,应密切关注其发展并适时加以应用。

2.4、烟道气卤水净化

  卤水净化后,不仅可提高产品质量,还可充分利用各式换热器,延长刷罐周期,提高热利用率,增加产量,降低消耗。但以前许多厂家采用双碱法,净化成本高。而采用烟道气净化卤水,既可利用一部分CO2,减少CO2的排放,又可大幅度降低两碱消耗,吨产品成本下降达6 元以上。

3、设备节能

3.1、脱水干燥设备

  由于离心分离的能耗远较干燥低,故必须尽量降低湿盐的水分含量。真空制盐的脱水设备均为离心机,宜选用分离因素高、质量好的产品,如果条件许可,配用增稠器效果更佳,其下料的连续、稳定性能优异。而内热式干燥床国外已使用多年,国内通过这些年的引进、消化、吸收,已完全掌握该技术。和老式的外热式干燥床相比,先进的内热式干燥床可节约蒸汽50 kg /t 产品以上。内热式干燥床节能的关键是通过床内蛇形管的给热,大大减少了送风量从而大幅度降低废气带出之热量损失。要注意的是有的厂家盲目加大干燥床的处理能力,更有甚者,有的在干燥床设计时为了确保物料通过而打了很大的裕量,使得干燥床体积庞大,风量巨大,就背离了内热式干燥床之初衷,本末倒置了。

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