真空制鹽節能降耗之我見
1、前言
節能降耗既是國家的政策所向,事關中華民族長遠發展的大計,也是提高企業核心競爭力的關鍵所在。真空制鹽作為低值大噸位高耗能產品,節能降耗的重要性、緊迫性不言而喻。
2、工藝節能
工藝是節能降耗的前提,工藝的先進程度直接決定制鹽裝置的能耗水平,采用先進工藝當為首選。
2.1、五效或六效蒸發
五效蒸發工藝在國外已使用多年,而國內近幾年才出現并呈蔓延之勢。從四效改為五效蒸發,熱效率提高19.6%( 以前有的書上介紹四效改為五效時,節約熱能只增加10%,由五效改為六效時,只多節約3.7%) ,而眾多廠家的生產實際證明,盡管不同廠家采用的節能措施不盡相同,使得熱效率提高的幅度不同,但四效改為五效熱效率提高15% 以上是沒有問題的。至于六效蒸發國外有少數廠家多年前已采用,國內尚無。以前由于受換熱管材質( 多為銅管或鋼管) 、真空獲得設備及投資等的制約,六效蒸發無法實現,隨著鈦材的推廣應用,加熱室換熱管管壁厚度僅1.2 mm( 有的廠家甚至只有1 mm 并使用了十多年) ,使得總傳熱系數大大提高,獲得了設備的技術進步,通過提高真空度、降低系統阻力等可進一步降低末效料溫,從而使得六效蒸發成為可能。計算表明,五效改六效可節能10% 以上,節能潛力巨大。
2.2 、熱泵( 蒸汽熱壓縮MVR) 技術
熱泵是利用載熱工質,從低溫處吸取熱量,并在高溫處放出熱量,它是目前世界上最節省一次能源的供熱系統。多效蒸發時,末效產生的二次蒸汽含有大量的熱量,但由于溫度低而無法利用,必須耗用大量的冷卻水進行冷凝,限制了熱效率的提高。而熱泵通過機械壓縮,將低溫的二次蒸汽升壓升溫并重復利用,故沒有末效二次蒸汽的大量熱能無法利用的弊端,綜合能耗極低,經優化設計的機械壓縮式熱泵蒸發,其一次能源利用率高于八效蒸發。但熱泵的應用亦受多種因素的制約。一是投資較大,一般較多效蒸發高10%以上。二是能源價格的約束。壓縮式熱泵是以消耗一定量的電能為前提的,電能和燃料的比價對熱泵的應用影響很大。只有每度電的價格低于每千克標煤的價格,熱泵才可能有競爭力,但隨著化學石油能源的逐漸減少并趨枯竭,熱泵應用的前景光明。現在更有直接用蒸汽驅動的技術,由于減少了熱電轉換的浪費,熱效率更高。三是原料鹵水的影響。對于石膏型鹵水,鹵水凈化后,精鹵中除了NaCl 外,雜質含量極微,無需排出大量的母液,故熱效率很高; 而對于芒硝型鹵水,由于精鹵中還含有較多的Na2SO4,故必須配套鹽硝分離系統即300 系統。因為300 系統消耗較高,從而使得整套裝置的熱效率降低,且鹵水中芒硝含量越高, 300系統的比例就越大,整套裝置的熱效率就越低。
2.3 、分效預熱
分效預熱就是抽出各效部分二次蒸汽預熱鹵水,預熱后鹵水進入本效及前效,使部分二次蒸汽多利用一次或數次,其本質是熱量前移。該技術可大幅度提高熱效率、降低能耗已成共識,眾多新建裝置由于采用了鹵水凈化,紛紛采用此工藝,效果良好。而許多老裝置采用鹵水預熱,雖幾起幾落卻鮮見成功,以致許多廠家棄用。實則因鹵水未凈化,換熱器極易結垢且不易處理,導致換熱器不能正常使用甚至不能使用。由于鹵水凈化投資較大,運行成本較高,面臨產品優質不一定優價的現狀,許多廠家仍然采用傳統的洗鹽工藝,不能應用此節能技術殊為可惜。解決問題的關鍵是防垢除垢,目前,工業上采用的防垢方法可分為化學法和物理法,真空技術網(203scouts.com)的相關專家總結了在鹽行業較適用的方法如下:
(1) 阻垢劑: 在鹽硝聯產裝置中應用較多,好的阻垢劑對于預防碳酸鹽等垢質的形成效果較佳,但由于成本較高,一般企業應用不多。
(2) 三相流防垢: 三相流技術是鹽行業唯一獲工信部推廣應用的節能技術,其機理是在流體中人為地添加一定量的固體顆粒,通過顆粒之間及顆粒與管壁的碰撞,干擾結垢物質的附著,或將初形成的松軟的垢層撞落并隨水流沖走,不僅能防垢,還能提高傳熱速率。
(3) 磁場防垢: 其防垢機理是當鹵水通過一定強度的磁場后,其中所含雜質的物理結構發生變化,水的偶極分子發生定向極化,造成氫鍵的歪曲和局部的折裂,原來締合成鏈狀的大分子,斷裂成單個小分子,晶格細化,且從原來的針狀結晶變為粒狀結晶,并被單個水分子包圍,相互粘附與聚集特性受到破壞,形成松軟的淤泥狀物并隨水流沖走,最適宜熱交換器的防垢。磁場防垢裝置除了一次性投資外,運行成本很低,而國內有的廠家開發的釤鈷體流體處理設備,選用稀土永磁材料,磁性能優異,場強可達2T 以上,較老式裝置提高數倍,除垢效果大大改善,同時還有一定的防腐作用。
研究發現湍流情況下磁場能促進松散的文石而不是方解石的生成。正是因為磁場的這種作用,磁處理能防止水中硬垢的產生,生成疏松的軟垢,并能使已成硬垢的方解石轉變成文石,隨流動的介質排走,從而達到防垢除垢的效果。此外還有電場防垢、超聲波防垢等方法及其組合,應密切關注其發展并適時加以應用。
2.4、煙道氣鹵水凈化
鹵水凈化后,不僅可提高產品質量,還可充分利用各式換熱器,延長刷罐周期,提高熱利用率,增加產量,降低消耗。但以前許多廠家采用雙堿法,凈化成本高。而采用煙道氣凈化鹵水,既可利用一部分CO2,減少CO2的排放,又可大幅度降低兩堿消耗,噸產品成本下降達6 元以上。
3、設備節能
3.1、脫水干燥設備
由于離心分離的能耗遠較干燥低,故必須盡量降低濕鹽的水分含量。真空制鹽的脫水設備均為離心機,宜選用分離因素高、質量好的產品,如果條件許可,配用增稠器效果更佳,其下料的連續、穩定性能優異。而內熱式干燥床國外已使用多年,國內通過這些年的引進、消化、吸收,已完全掌握該技術。和老式的外熱式干燥床相比,先進的內熱式干燥床可節約蒸汽50 kg /t 產品以上。內熱式干燥床節能的關鍵是通過床內蛇形管的給熱,大大減少了送風量從而大幅度降低廢氣帶出之熱量損失。要注意的是有的廠家盲目加大干燥床的處理能力,更有甚者,有的在干燥床設計時為了確保物料通過而打了很大的裕量,使得干燥床體積龐大,風量巨大,就背離了內熱式干燥床之初衷,本末倒置了。