淺談雪花鹽生產所需熱源種類的分析與比選

■ 吳發進

淺談雪花鹽生產所需熱源種類的分析與比選

■ 吳發進

雪花鹽屬于高檔口食鹽，以其低鈉清潔、綠色環保、安全衛生著稱，在韓國、日本以及國內許多大城市均倍受青睞，傳統的生產過程中所需要的熱能為蒸汽或熱油，近年來，太陽能用于雪花鹽生產已獲成功。太陽能用于雪花鹽的生產將大大降低產品的能耗成本，也是鹽行業的一大技術進步。本文就雪花鹽生產所需要的熱源種類進行分析與比較，供選。

雪花鹽 生產 熱源 種類 分析與比選

1前言

雪花鹽，因鹽的晶體形狀類似于自然界的雪花而得名，掬一捧雪花鹽拋向空中，鹽便會慢慢地象雪花一樣優雅的下落。成品雪花鹽，色澤白中透亮， 純粹天然、綠色，速溶低鈉，潔凈味鮮。還是高檔調味品，可作為涼拌，爆炒、湯料、高檔腌制等，特別適合中老年及“三高”人群食用，在韓國、日本及中國等大城市，很受消費者青睞。目前，雪花鹽是以海鹽為母鹽而制得的。海鹽又是以海水為原料，通過自然蒸發而結晶析出的鹽類。所以雪花鹽屬于海鹽大類。由于雪花鹽是二次蒸發結晶，屬于再制鹽，其生產工藝較為復雜，生產成本較高，但是產品呈片狀晶體、晶形美觀、口感極佳，銷售前景看好。由于雪花鹽的晶體是在鹵水表面上生成的，產量非常低，對于工廠化生產雪花鹽工藝來說，要對蒸發器里鹵水，不斷加熱而蒸發水份，濃縮鹵水，使鹵水表面連續形成鹽花，當鹽花因自重而沉入蒸發器底部后，形成鹽層，再對鹽層進行撈取控淋，控淋后的鹽產品便是雪花鹽，在這生產過程中，加熱蒸發就要消耗一定量的熱能，常規的熱能由蒸汽鍋爐提供的飽和蒸汽或導熱油鍋爐提供的熱載體，或商品蒸汽（一般為過熱蒸汽），隨著近年來太陽能熱源的不斷推廣應用，太陽能作為雪花鹽的熱源供給也日趨成熟，海南省蔦歌海鹽廠已經采用太陽能加熱法生產海精鹽，產能達到5萬噸/年。本文分析自備鍋爐生產蒸汽、商品蒸汽和采用太陽能集熱器，三種方式各自生產成本，并進行客觀的分析與比較，來提供選擇依據。

2雪花鹽生產工藝

雪花鹽雖然屬于蒸發結晶的再制鹽，但是與井礦鹽生產工藝不同，井礦鹽采用多效蒸發罐密閉負壓蒸發，熱效益高，而雪花鹽蒸發器是平鍋敞口、常壓常溫蒸發，熱效益差，熱能消耗較大，能耗費用占成本比重較大，降低雪花鹽工廠成本，合理選擇熱源，降低能耗是關鍵。

2.1雪花鹽生產工藝流程

雪花鹽常規生產工藝程序：原鹽（海鹽）和自來水按照一定的比例分別加入化鹽機內，直接進行攪拌化鹽制鹵，測量鹵水濃度，確保鹵水飽和，即24.5波美度（°Bé）以上，濃度不到飽和點，可加大鹽量調節。因飽和鹵水蒸發濃縮過程中，消耗的熱能最少。飽和鹵水放進儲液槽內暫存，隨后再由鹵泵打入壓濾機過濾，過濾后的清液直接自流進濾液槽，至此飽和鹵水的第一道凈化完成，接著對飽和鹵水進行第二道凈化，即由濾液泵打入砂濾器進行凈化，經過第二道凈化后的飽和鹵水，再檢測濃度和清澈度（能見度），待符合檢驗要求時，由完成液泵打入純凈鹵塔備用，如果飽和度和清澈度不達標或，可再打入砂濾器循環過濾，直至符合標準數值以后，再引鹵水至蒸發器進行加熱蒸發，隨著鹵水濃度的不斷提高，蒸發器鹵水表面逐漸形成結晶（也稱鹽花），鹽花沉入蒸發器底部形成鹽層，鹽層達到一定數量以后，就可進行人工或機械撈取，撈取上來的濕鹽含水量特別大，需要進行靜置控淋，控淋就是在蒸發器上面的濾板上進行的，純凈的鹵水自然下落到蒸發器里，濕鹽爽至合格后，暫存起來，一般用噸袋預裝，如果各項指標檢驗合格，就可運至分裝操作間補碘混合，計量包裝。這種生產及設備流程十分接近韓國的現有的雪花鹽生產工藝。設備流程如圖1。

2.2雪花鹽生產工藝特點

從上述工藝流程知：雪花鹽生產工藝特點：①工藝簡潔，明顯分成鹵水處理、蒸發結晶及撈鹽淋鹵、加碘后計量包裝。這種工藝方式就決定了雪花鹽生產產量低，不適合大產能集約化作業，屬于半機械化、半手工作業形式。②蒸發效率低，常溫常壓，能量損失大，熱能消耗占成本比重較大。③計量包裝也不適合機械化作業，一般還是手工計量包裝為主，研其原因：一是大批量機械化計量包裝，破壞了晶體的雪花狀態，二是雪花鹽流動性差，機械化包裝產能太低，包斤難以控制在允許范圍內。

3雪花鹽生產熱源供給方式

雪花鹽生產過程中，蒸發是關鍵工序，蒸發消耗熱能，即能耗，能耗是雪花鹽工廠成本形成的主要方面。蒸發就是利用熱能持續加熱純凈的鹵水（也稱完成液），使其水份不斷從鹵水中揮發排出，提高鹵水濃度或過飽和度，增加氯化鈉結晶動力，從而析出雪花鹽產品的過程。

圖1 雪花鹽生產設備流程圖

3.1雪花鹽生產過程中，蒸發結晶器機構

蒸發結晶器是雪花鹽生產過程中的關鍵設備。雪花鹽工廠化生產是在蒸發器中進行的，蒸發器，也可稱之為結晶器，因為在鹵水達到過飽和點之后，蒸發和結晶是幾乎同時發生的，所以也叫蒸發結晶器（程序上是先蒸發后結晶），蒸發結晶器為一個非標設備，是一個組合式專用熱交換兼蒸發結晶裝置，主要由三部分組成，即換熱器、熱油槽、蒸發結晶槽。上部為蒸發結晶槽，下部為熱油槽，換熱器安裝在熱油槽內（如下圖2），工作原理：熱油或蒸汽通過換熱器將熱能傳遞給熱油槽里的導熱油，熱油再將熱能均勻傳遞給蒸發結晶槽內的鹵水，使其不斷獲熱而揮發掉大量水分，提高鹵水濃度或過飽和度，從而結晶析鹽。蒸發槽的材質要求很高，一般材質為316L不銹鋼，一是要防腐。鹵水系強腐蝕性化合物，特殊是氯離子對奧氏體材質的穿透性樹狀腐蝕影響，普通材質耐腐蝕能力有限，不宜采用。二是要傳遞熱能，導熱油的熱能就是要通過蒸發槽底部不銹鋼板傳遞給鹵水，而蒸發鹵水中的水分。熱油槽的材質要求一般，普通鋼板Q235A制作即可，換熱器一定要選擇優質碳素結構鋼，一般為優質無縫鋼管。導熱油的油品按照導熱油鍋爐的油品要求選型。絕熱層主要作用是保溫，降低熱損失，提高熱效率。如果采用蒸汽作為熱源，根據國家《特種設備安全法》規定，換熱器屬于壓力管道，其制作換熱器的單位和個人必須要有相應的資質，換熱器在安裝使用之前，必須通當地過政府特種設備檢驗部門的氣密性檢驗及探傷檢驗，檢驗合格后，發放壓力管道使用許可證，才能安裝調試。不得私自制作和使用未經檢驗和擦傷的壓力管道。如果使用導熱油作為熱源的，制作人員也必須具有有關焊接資格證書，方可焊接，安裝之前也需要進行必要的水壓試驗。

圖2 蒸發結晶器截面圖

3.2雪花鹽生產的供熱方式

雪花鹽生產中的熱能變換是通過一組叫熱變換器的機構來實現的，熱變換器也稱換熱器，它是一組優質無縫鋼管制作而成的，正常安裝在熱油槽內部的懸空位置，熱介質（蒸汽或導熱油）在管道內部快速流動，并將熱能通過管殼直接傳遞給油槽里的導熱油，油槽里的導熱油再均勻的加熱蒸發槽里的鹵水，從而，實現鹵水“提度增濃”而析鹽，從生產實踐看，雪花鹽蒸發過程中，鹵水溫度控制在80±5℃為宜。鹵水溫度控制過高，容易引起雪花鹽回溶，也可使晶形變異，類似于日曬鹽，鹵水溫度太低，產量太小。換熱器的換熱面積是經過計算后而專門設計的，無縫鋼管直徑與壁厚等均要符合規定，一般似蛇型擺布較多（如圖3）。因雪花鹽是漂浮在鹵水表面的鹽花，沉入鹵水底部后，需要定時撈?。ㄒ卜Q收鹽）控淋，蒸發的水分（水蒸汽）也要及時順暢的自鹵水表面揮發出來，再從車間室內氣窗自然流出（因為有溫差和壓差，形成拔風），所以蒸發結晶器必須是敞口，不能有壓力，也不好在蒸發結晶器上面加蓋密閉。敞口也就是常溫常壓蒸發，常溫常壓蒸發熱效率較低，加之于熱變換次數較多（如鍋爐燒水生產蒸汽，鍋爐本身的熱效率η1，雪花鹽熱油槽里的換熱器的熱效率η2，熱油與鹵水之間的傳熱效率η3，總的熱效率應該為：η=η1×η2×η3，一般為50—55%），所以雪花鹽生產過程中，采用自備鍋爐供熱方式的，能源指標一直居高不下。目前，國內雪花鹽生產所需熱源種類一般由：①仍然有自備鍋爐供熱，按照傳熱介質的不同，自備鍋爐也分蒸汽鍋爐和導熱油鍋爐兩種，蒸汽鍋爐就是燒水產生蒸汽，蒸汽再作為熱介質進換熱器交換，導熱油作為熱載體的，原理與水蒸汽完全一致。②第二種熱源供應方式為商品蒸汽，商品蒸汽是受到地域限制的，一般在工業園區或城鎮附近、大型發（熱）電廠附近才有。商品蒸汽可直接通入車間，經過計量后直接使用，方便快捷，蒸汽品質也好，一般均為過熱蒸汽，壓力高，有時間使用之前，還需要進行壓力變換（降壓至0.8MPa以下）。③第三種熱源就是使用清潔能源，即太陽能供熱，這是最近幾年才發展起來的，具有前景的供熱方式。太陽能供熱方式，國內已經有在用生產線的成功范例；①海南省蔦歌海鹽廠5萬噸/年海精鹽生產上運用，②大連鹽化也在采用太陽能作為熱源生產日曬鹽和雪花鹽。日曬鹽和雪花鹽的區別，主要是晶體形狀的差別，雪花鹽晶體形狀主要為片狀，而日曬鹽晶體形狀主要為正六面體的粒狀。在生產工藝上可進行控制，蒸發結晶溫度和收鹽時間的掌握上，可以決定生產的是日曬鹽，還是雪花鹽。根據市場銷售行情，即方便的進行生產工藝的管控，即可分出不同的品種。

圖3 換熱器安裝擺布圖

3.2.1自備鍋爐生產雪花鹽

雪花鹽生產一般均為多品種聯合生產型企業較多，如主產品為海精鹽，副產顆粒鹽，輔助生產粉碎洗滌鹽（腌制鹽）及分裝小袋鹽（320克/袋，400克/袋，500克/袋，袋型諸如平袋和立袋等），即可投資生產雪花鹽，不僅增加鹽產品品種，而且還能消化各種生產工藝過程中，降等降質后而回收的附產鹽。因雪花鹽是重新結晶，只要對蒸發鹵水處理到位、潔凈，衛生，對原鹽的要求不是很高，一般海精鹽、腌制鹽、小袋鹽、顆粒鹽等生產過程中，回收的附產鹽即可作為雪花鹽的生產原（料）鹽，如海精鹽生產過程中的，粉末鹽，即干燥床的除塵器回收的細鹽，洗鹽機中洗滌鹵水帶出的碎鹽，離心脫水工藝中，離心機甩后液中回收的洗滌細鹽，分裝生產過程中，各設備接口拋散出來而回收的精制鹽，堆場或倉庫收集的少量地腳鹽等。多品種聯合生產型企業一般均為老企業，都為自備鍋爐供熱，生產雪花鹽條件充分具備。自備鍋爐，不管是水蒸汽鍋爐還是導熱油鍋爐，主要考核的是雪花鹽成品的煤耗指標，從生產實踐上講，雪花鹽生產的純潔鹵水是從24.5Be/(婆美度，下同)蒸發到26 Be/，26 Be/以上者，鹵水含鹽量太少，一般都是作為循環化鹽制鹵，鹵水到29 Be/及其以上者，直接甩后并集中排放并收集，著為商品鹵水出售，如①浮選廢舊塑料制品；②生產氧化鎂，③菱鎂制品等。根據消耗數據來看：折出1噸雪花鹽，需要蒸發3噸水份，消耗飽和蒸汽4噸，折合煤炭0.8噸。江蘇金橋古淮制鹽公司，采用自備蒸汽鍋爐（多品種聯合生產）生產雪花鹽，其最好的效率是0.6噸煤/噸雪花鹽，一般都在0.8噸左右。江蘇銀寶鹽業海精鹽廠自備導熱油鍋爐（單一品種生產）生產雪花鹽，每噸雪花鹽消耗煤炭0.8噸左右。

3.2.2商品蒸汽生產雪花鹽

大型的工業園區或熱電廠附近的雪花鹽生產，可采用商品蒸汽作為熱源。蒸發水份，商品蒸汽價格也較高，還要攤銷開戶費，如浙江余姚市姚北食品工業園，開戶費50萬元/戶，商品蒸汽170元/噸，加之管道損耗及流量計內消，若生產1噸雪花鹽需用商品蒸汽4.5噸，熱能成本為765元/噸雪花鹽，還不包括蒸汽管道及蒸汽流量計的投資及開戶費分攤。

3.2.3太陽能生產雪花鹽

太陽能是近幾年才開發的清潔熱能種類，用于鹽業生產方面還處于完善階段，但是雪花鹽、海精鹽生產上使用已獲成功，太陽能作為熱源用于雪花鹽生產，首先要有充足的日光，一般年雨日不超過60天為佳，晴天越多越好，主要設備由：保溫熱水地窖（地下熱水池）、太陽能集熱器群、熱水管道，熱水泵等。與自備鍋爐相比，節省了鍋爐本體及輔助設備，與商品蒸汽相比，也節約了開戶費幾十萬元。其蒸發器內的熱交換器，不管采取何種加熱方式，都是不能省的，且結構相同，圖4。

圖4 太陽能生產雪花鹽蒸發系統圖

4雪花鹽生產供熱方式的分析與比選

根據上述諸種雪花鹽生產供熱方式的列舉，可以計算出各種供熱方式的熱能消耗之工廠成本，比較便得出何種供熱方式最節能，最經濟實惠，生產成本最低。

4.1自備鍋爐供熱方式

自備鍋爐不管是生產飽和蒸汽，還是導熱油加熱，煤耗基本相同，一般都是0.8噸煤/雪花鹽（見3.2.1），原煤標準煤5500大卡以上的，到岸價格一般含稅700.00元/噸，即0.8噸×700.00元/噸位= 560.00元/噸雪花鹽。

4.2采用商品蒸汽方式

商品蒸汽售價按照170元/噸，雪花鹽生產的蒸汽單耗4.5噸（見3.2.2），能耗為170.00元/噸×4.5噸=765.00元，即生產1噸雪花鹽需熱能成本765.00元。

4.3太陽能集熱供熱方式

太陽能集熱的方式主要是投資稍大一點，但是從長遠看，效率很顯著，包括經濟效率與環境效益（太陽能系清潔能源）。①以產能為3000噸/年為例，以投資設備清單列表（見一覽表1）：

②成本分攤：按照10年固定資產平均折舊，每年折舊費為578.60 ÷10=57.86萬元，③年產量按照3000噸計算，每噸雪花鹽分難費用為（57.86萬元÷3000噸）=192.86元/噸。④太陽能及設備維修費用，和按照固定資產分攤費用的10%計，即192.86萬元×10%÷3000噸=64.30元/噸。⑤雪花鹽能耗總成本：總能耗=③+④=192.86+64.30=257.16元/噸。能耗成本較低，且是純自然清潔能源，無任何污染和排放，符合清潔生產和氣候環境保護要求。

表1 投資太陽能設備一覽表

4.4供熱方式的最后比選結果：

通過上述數據的計算與分析，可將各種供熱方式單耗列表（見表2）：

表2 雪花鹽供熱方式下能耗成本比較

由表2不難看出，太陽能供熱方式生產雪花鹽，不僅成本低廉，而且還符合我國清潔能源的使用要求。雪花鹽的幾種能耗最少為太陽能，第二為自備鍋爐，其次為商品蒸汽。用噸鹽能耗成本比較為：257.16元/噸＜560元/噸＜765.00元/噸。但是太陽能生產雪花鹽，一次性投資稍微大一點。

5結束語

雪花鹽雖然價格高，質量好，但是一般消費人群較少，在我國普及口食雪花鹽還要有個認知的過程，但是由于其低鈉潔凈、綠色環保、安全衛生特點，在不久的將來，一定會受到民眾的青睞，目前，韓國、日本等雪花鹽生產銷售兩旺，在我國沿海有關大城市也逐漸形成雪花鹽的消費群體，國外生產雪花鹽的原料都是海鹽，我國的雪花鹽也多為海鹽加工過程中的附產鹽或降等鹽產品溶化制鹵，再凈化鹵水而重新結晶所制成的，屬于加工鹽生產過程中的附加值部分，一般很少刻意去新建一個雪花鹽專業生產廠，那樣生產綜合成本較高，就雪花鹽的生產所需熱能種類來看，供熱方式中，太陽能供熱方式最好，成本低，清潔能源，然而各個加工鹽廠都有其客觀現狀，如現有自備鍋爐，聯合生產海精鹽、顆粒鹽、腌制鹽，或者商品蒸汽已經通入廠區，并使用多年，改變雪花鹽生產供熱方式，使用清潔能源，拆除供熱設備和設施，新建太陽能供熱裝置，也不是很容易的事，但是從長遠看，節能降耗、使用清潔熱源將是永恒不變的，一節能降耗、低碳經濟轉型與發展。是我國的基本國策，也是世界發展的總趨勢，不可逆轉的。二節能降耗是企業降低成本提高效益的根本途徑。太陽能加熱在鹽行業中的運用，前景非常廣泛，就年產3000噸雪花鹽產品而言，太陽能供熱比自備鍋爐供熱節約工廠成本（560.00—257.16）=302.84元/噸，比使用商品蒸汽加熱方式節約工廠成本（765.00—257.16）=502.84元/噸，降本增效效果十分明顯，確實是值得研究和論證的新的節能技術措施，但是太陽能集熱供熱工程投資相對稍大，且受到氣候如降雨及光照等不利因素的制約，具體實施前仍需進一步詳細的技術經濟論證以及價值工程分析，最終才能作出經濟和科學的決策。

1.《中華人民共和國職業衛生標準》（GBZ1—2010）.工業企業設計衛生標準.

2.《食鹽定點生產企業質量管理技術規范》（GB/T19828-2005）

3.吳發進.《也談食鹽之清潔生產和減排措施》.《中國鹽業》.2015.

4.張心祿等.《關于食用鹽行業的食品安全現狀分析與思考》[J]《鹽業與化工》.2015.

5.劉劍飛.馬勇.《食鹽包裝、儲存環境除濕設計》[J] . 《鹽業與化工》.2015.

6.吳發進.《加工鹽行業節能降耗措施初探》.《中國鹽業》.2015.

(作者單位：浙江杭州灣鹽業配送有限公司)

(編輯：王鵬)