李威燁,賴小平

(江西九二鹽業(yè)有限責(zé)任公司,江西 會昌 342613)

1 前言

我國當(dāng)前制鹽工藝主要有多效真空蒸發(fā)(ME)和機(jī)械壓縮式熱泵技術(shù)(MVR)。機(jī)械壓縮式熱泵是利用載熱工質(zhì)，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(jié)省一次能源的供熱系統(tǒng)。多效蒸發(fā)時，末效產(chǎn)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(jìn)行冷凝，限制了熱效率的提高。而熱泵通過機(jī)械壓縮，將低溫的二次蒸汽升壓升溫并重復(fù)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(jīng)優(yōu)化設(shè)計的機(jī)械壓縮式熱泵蒸發(fā)，其一次能源利用率高于八效蒸發(fā)。因此MVR法制鹽是一種節(jié)能的、清潔的制鹽技術(shù)，其利用蒸汽式壓縮機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的二次蒸汽的內(nèi)能，提升二次蒸汽的熱焓后作為熱源再用于蒸發(fā)換熱。與多效真空制鹽相比，MVR制鹽具有蒸汽利用率高、配套設(shè)備少、占地面積小、單臺設(shè)備產(chǎn)能大、工藝操作簡單、“三廢”排放量小等優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶等行業(yè)，也符合我國當(dāng)前制鹽產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級的發(fā)展戰(zhàn)略。

2 MVR蒸發(fā)濃縮及蒸發(fā)結(jié)晶流程簡介(圖1)

MVR主要由蒸發(fā)器、蒸汽壓縮機(jī)和洗氣塔等組成，蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)洗氣塔洗滌后，通過壓縮機(jī)的絕熱壓縮提升二次蒸汽的壓力和飽和溫度，并作為加熱室熱源為蒸發(fā)器內(nèi)的料液換熱升溫，蒸發(fā)出二次蒸汽在進(jìn)入洗氣塔，形成循環(huán)過程。蒸汽相變換熱冷凝后流入冷凝水平衡桶，再泵入洗氣塔，一方面閃發(fā)出蒸汽(有16 ℃～20 ℃的溫差)隨二次汽進(jìn)入壓縮機(jī)，提高蒸汽熱焓，參與蒸發(fā)器加熱室的換熱(熱量前移)；另一方面閃發(fā)后的水參與洗氣水的循環(huán)，再經(jīng)洗氣循環(huán)泵泵到預(yù)熱器預(yù)熱進(jìn)蒸發(fā)器的鹵水，回收熱能。

3 洗氣塔的作用

在蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)折流板捕沫器后仍夾帶少量5 μm～10 μm的液滴，若蒸汽夾雜液滴直接進(jìn)入壓縮機(jī)，會對壓縮機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪(線速度350 m/s左右)產(chǎn)生巨大的沖擊和點腐蝕，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的使用壽命。因此在MVR蒸發(fā)濃縮及蒸發(fā)結(jié)晶工程中，對二次蒸汽的洗滌極為重要，絲網(wǎng)式洗氣塔能除去3 μm～5 μm的液滴，減小對壓縮機(jī)高速旋轉(zhuǎn)葉輪的沖擊，保證壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，延長其使用壽命。

3.1 折流板氣液分離器

如圖2為折流板分離器，折板分離器是根據(jù)物理慣性原理進(jìn)行分離的，當(dāng)夾帶液滴或固體粒子的氣流以一定的速度通過特殊設(shè)計成形的折板時,在折板的轉(zhuǎn)彎處,液沫或固體粒子在慣性力作用下，運(yùn)動方向與氣體的運(yùn)動方向發(fā)生改變,使得液沫或固體粒子與氣體產(chǎn)生分離。

人字型分離器是一種主要應(yīng)用于垂直方向流動的沖擊型高效分離器。

3.2 絲網(wǎng)氣液分離器

圖3為絲網(wǎng)除沫器，絲盤厚度為150 mm～300 mm，壓降為260 Pa～500 Pa(注：壓降每100 Pa，溫度降低0.1 ℃)。絲網(wǎng)的填充密度為80 kg/m3～320 kg/m3。絲網(wǎng)孔隙率為95%～99%。絲網(wǎng)容重根據(jù)材料的不同，容重也不同，鈦材為110 kg/m3，316L為168 kg/m3。

絲網(wǎng)除沫器的分離效率：入口氣流含液量/出口氣流的含液量×100%。

(1)98%～99.8%(淡水中鹽度小于5 mg/kg)；

(2)在1 m/s～6 m/s汽速范圍內(nèi)，分離效率隨氣流速度增大而增大，高速時趨于平緩；

(3)分離效率隨液滴直徑的增大和絲網(wǎng)直徑的減小而增大；

(4)液體的粘度越高，除沫效果越好；

(5)持液量的分布與運(yùn)行時間有關(guān)，很長時間才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 氣液分離器的工作原理及優(yōu)缺點(表1)

表1 氣液分離器工作原理及優(yōu)缺點

3.4 洗氣塔結(jié)構(gòu)簡圖(圖4)

4 冷凝水閃發(fā)桶與洗氣塔設(shè)備的一體化應(yīng)用

4.1 熱量前移，提高產(chǎn)能

冷凝水平衡桶內(nèi)的溫度、壓力較洗氣塔高，當(dāng)冷凝水平衡桶內(nèi)高溫冷凝水進(jìn)入洗氣塔后，由于外部壓力瞬間降低，使部分冷凝水閃發(fā)，汽化產(chǎn)生的蒸汽與二次蒸汽混合進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)，提壓升溫后作為加熱室的熱源。

冷凝水閃發(fā)桶與洗氣塔設(shè)備一體化應(yīng)用的技術(shù)與冷凝水直接作為預(yù)熱器的熱源使用相比，經(jīng)洗氣塔閃發(fā)后的冷凝水作為熱源加熱鹵水，閃發(fā)出的蒸汽前移至蒸發(fā)器加熱室作為熱源，使系統(tǒng)的熱量做功向前移動，增加這部分熱能的利用次數(shù)，提高了熱能的利用率，增加了系統(tǒng)的產(chǎn)能。

4.2 洗滌水的利用

洗氣塔高溫洗滌水洗滌二次蒸汽后，二次蒸汽進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)，洗滌水和夾帶的料液在塔底部水箱富集，通過洗氣塔循環(huán)水泵打出，一部分繼續(xù)參與洗滌二次蒸汽循環(huán)使用，一部分泵至預(yù)熱器。洗氣塔下部水箱中洗滌水的電導(dǎo)率不高于25 μm/cm。

5 結(jié)論

冷凝水閃發(fā)桶與洗氣塔設(shè)備的一體化應(yīng)用，與高溫冷凝水直接預(yù)熱進(jìn)蒸發(fā)罐的鹵水相比，高溫冷凝水閃發(fā)出的蒸汽隨二次汽經(jīng)壓縮機(jī)提壓升溫后進(jìn)蒸發(fā)器加熱室換熱，其閃發(fā)出的這部分熱量前移，提高了系統(tǒng)的熱利用率，達(dá)到節(jié)能減排和降低生產(chǎn)成本的目的。