七效真空制盐工艺

姚立勇，钟雄旺

(中盐长江盐化有限公司，湖北 应城 432405)

1 前言

真空制盐作为低值大吨位高耗能产品，随着国家环保政策的日趋严格以及能源结构的调整，节能降耗的重要性、紧迫性不言而喻。工艺是节能降耗的前提，工艺的先进程度直接决定了制盐装置的能耗水平，采用先进的工艺当为首选。

2 制盐工艺的比较

目前井矿盐的生产主要采用MVR和ME二种工艺，目前国内ME工艺占绝大多数，而MVR工艺虽然起步较晚，但发展潜力巨大。

2.1 MVR工艺

MVR是蒸汽机械再压缩技术(Mechanical Vapor Recompression)的简称，亦称热泵技术。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之弊端，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，特别适合水电丰沛电价低廉地区，对于环保要求极严或政策不允许建设锅炉的地区更是唯一选择。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(若关键设备压缩机等采用国产则可大大降低投资)，且对于部分地区特别是缺电地区项目批复困难。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，电能和燃料的比价对热泵的应用影响很大。能耗低但运行费用不一定低，只有当单位煤价(或汽价)/单位电价≥K(不同的工艺，不同的效数等K值不同)时，采用MVR工艺才更经济。而随着化石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，整套装置热效率就越低。

2.2 ME工艺

多效真空蒸发(简称ME)工艺是生蒸汽供首效蒸发用，各效产生的二次蒸汽(末效除外)供下一效再次利用，最后末效产生的低温、低压、大比容的二次蒸汽无法利用，通过冷却水冷凝成水而排除出系统，维持正常生产，所以它的特点是蒸汽多次利用，提高了热经济，由于它不需要如MVR技术装置中的大功率电动机，所以它的耗电量比MVR技术的耗电量低得多。目前世界上采用MVR技术生产精制盐要比采用ME技术要多，但多效真空蒸发制盐仍为国内制盐业的主流，其中在用最多的真空制盐工艺是五效，也有部分厂家仍在使用四效，近些年新建或改造项目采用六效的逐渐多了起来。从四效改为五效蒸发，热效率提高近20%(以前许多教科书书上介绍的都是四效改为五效时，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工艺和节能措施不尽相同，使得热效率提高的幅度不同，但四效改为五效热效率提高16%以上是没有问题的。而五效改六效可节能13%以上，节能潜力巨大。由于NaCl溶液的沸点升较高，受限于生蒸汽压力(一般不大于0.4 MPa(G))及真空度(受环境影响极大)，通常多效真空制盐效数最多六效。

3 七效真空制盐

近些年，随着国家环保政策和能源结构的调整，一些企业的锅炉被迫关停或锅炉建设项目得不到批复，只得使用外部供汽及大电，较大幅度地推高了企业的生产成本，进一步节能降耗尤为必要。由于外部供汽的压力较高，进入首效前还必须增设减温减压装置，造成了高品位热能的浪费，为此七效真空制盐应运而生。正常情况下是增设高温高压的首效，原有的六个效基本不动，通过工艺计算，七效较六效汽耗下降10%以上，效益可观。下面以改造一套60万t/a的六效真空制盐生产装置为例。

(1)投资利息与折旧。新增Ⅰ效投资额1 000万元，则年利息47.5万元(年利率按4.75%计取)，年折旧额=1 000×95%/10 a=95万元。

利息+折旧=142.5万元

(2)消耗。七效与六效相比，产量不变，汽耗下降约60 kg/t，汽价按180元/t计取。电按增加一台循环泵电机250 kW，年运行时间7 800 h计，电价取0.7元/kW·h。则有

汽费，-60×0.18×60=-648万元

电费，250×0.8×0.7×7 800=109.2万元

(3)运行费用合计。-648+142.5+109.2=-396.3万元，即年节省运行费用约396.3万元。

从上述分析可以看出，七效改造投资省，效益高，对具备条件的企业不失为一个好的技改项目。但由于我国使用多效真空制盐厂家众多，经过数十年的生产实践和技术进步，许多企业和制盐人形成了一些固化思维，其中非常普遍的一条就是“多效真空制盐要尽可能做到热电平衡”，均采用热电联产，在生产过程中尽量追求热电平衡，而且四效生产做到热电平衡是很容易的。但也有少数企业由于对真空系统重视不够，冷却水温高，冷却水量小，在夏季末效料温高达70 ℃左右，加之循环泵流量不足、提压增产等因素，甚至四效生产都做不到热电平衡，有数家企业将四效改为三效，1 t原煤(18 840.6 kJ左右)连3 t盐都产不到。

随着工艺、设备、材料和控制等的技术进步，以及煤炭价格的不断上涨，五效乃至六效逐步被人们所接受并形成今日之主流。显然效数的增多必然会导致生蒸汽压力的提高以及用汽量的减少，四效生产时的热电平衡被打破，虽然通过加大换热面积、加大循环量、提高真空度等诸多措施尚可实现五效生产时的热电平衡，但再增加效数并实现热电平衡就不可能了。根据理论和多家企业的改造实际(七效尚无)，按当前煤电价格粗略测算(不同的工艺、不同的卤水成分会有差异)，从四效开始，每增加一效吨盐用电成本约增加2元，但由于汽耗的降低，汽电综合成本反而会依次下降约16元、9元和6元，故多效改造是非常必要的。

4 总结

目前我国已有数家企业采用外部供热方式生产，也有企业即使是自产蒸汽仍采用较高压力(0.5 MPa(G)～0.55 MPa(G))生产，加之真空技术及设备的进步，这就为七效改造创造了条件。随着煤价、汽价的上升，七效生产大有可为。