MVR技術(shù)在制鹽生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用研究

王志輝 曾 瑋

(1.江西省化學(xué)工業(yè)設(shè)計院，江西 南昌 330002；2.江西富達(dá)鹽化有限公司，江西 樟樹 331299)

1 引言

機(jī)械蒸汽壓縮技術(shù)(mechanical vapor recompression，簡稱MVR)作為一種新的制鹽技術(shù)，是利用電能將制鹽過程中產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)行機(jī)械壓縮，使其熱焓提升后作為新鮮蒸汽重新應(yīng)用于生產(chǎn)。該技術(shù)充分利用了二次蒸汽的潛熱，降低了蒸汽成本與能源消耗。與當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的多效真空蒸發(fā)技術(shù)相比，MVR所需要的公用工程配套明顯減少，且占地面積小，單效設(shè)備產(chǎn)能負(fù)荷大，工藝操作簡單，具有能耗低，排放小的優(yōu)勢[1]。不僅有效地保護(hù)了環(huán)境，也提高了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，符合我國當(dāng)前制鹽產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級的發(fā)展要求。

2 制鹽技術(shù)工藝特點(diǎn)

我國當(dāng)前制鹽工藝主要有灘田法、多效真空蒸發(fā)(ME)法和MVR法。

2.1 灘田法

灘田法作為一種老式制鹽工藝，主要是利用自然蒸發(fā)的方式獲相關(guān)的產(chǎn)品。無論是占地面積或者勞動強(qiáng)度都相對較高，并且受天氣制約。如果在制作的過程中遇到了臺風(fēng)，或者是大量的降雨天氣，生產(chǎn)就會受到限制，無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求，與當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已不再適應(yīng)，除極個別地區(qū)還在小規(guī)模使用外基本已被淘汰。

2.2 ME法

ME法是在一定的真空條件下利用蒸汽潛熱加熱鹵水使之蒸發(fā)從而獲得相應(yīng)產(chǎn)品的方法。其首效蒸發(fā)需連續(xù)引入外界新鮮蒸汽，使鹵水蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生的二次蒸汽作為熱源用于次效的蒸發(fā)[2]。目前多效蒸發(fā)技術(shù)相對成熟，是我國制鹽企業(yè)使用最為廣泛制鹽技術(shù)。但是通過對該工藝技術(shù)進(jìn)行分析，不難發(fā)現(xiàn)，為了使系統(tǒng)達(dá)到良好的真空度，需要利用冷凝水將末效的二次蒸汽強(qiáng)制冷凝。這就使得末效的二次蒸汽潛熱被浪費(fèi)，且冷凝水需要通過冷卻塔循環(huán)散熱，這進(jìn)一步增加了能耗。因此，該技術(shù)由于受到首效蒸汽供應(yīng)和末效二次蒸汽不能再利用的影響，已逐漸與我國清潔生產(chǎn)和節(jié)能降耗的發(fā)展要求不再適應(yīng)。

2.3 MVR法

MVR法雖然也是利用蒸汽潛熱使鹵水蒸發(fā)結(jié)晶，但是不同的是，MVR技術(shù)僅僅需要在開車階段引入少量的新鮮蒸汽，其目的是使系統(tǒng)產(chǎn)生一定量的二次蒸汽。然后利用蒸汽壓縮機(jī)將低能位的二次蒸汽進(jìn)行壓縮，將其能位提高后作為新鮮蒸汽返回系統(tǒng)用于生產(chǎn)[3]。在此過程中逐步減少新鮮蒸汽的供應(yīng)，當(dāng)蒸汽壓縮機(jī)工作正常后，即可完全停止新鮮蒸汽的供應(yīng)。該工藝的顯著特點(diǎn)是使蒸汽的潛熱得到充分利用，同時大量減少了新鮮蒸汽的供應(yīng)，節(jié)能降耗效果明顯。有報道在同等條件下，MVR的蒸發(fā)效率相當(dāng)于ME工藝的20效[4]。

3 MVR工藝與ME工藝的對比

在傳統(tǒng)的ME工藝中，蒸發(fā)器的二次蒸汽只能作為次效的熱源，這就限制了次效的蒸發(fā)強(qiáng)度，且首效要持續(xù)補(bǔ)充大量的新鮮蒸汽。為了充分利用二次蒸汽，ME工藝通常以增加蒸發(fā)效次的方式提高二次蒸汽的利用率。但在經(jīng)過連續(xù)多效蒸發(fā)后，鹵水母液溫度通常會降至45℃左右，再增加蒸發(fā)效次將對提升能耗利用率十分有限，且對降低生產(chǎn)成本不利。表1顯示，對于芒硝型鹵水，四效ME工藝對蒸汽的消耗通常為0.88～0.90噸/噸鹽，五效ME蒸發(fā)工藝的蒸汽消耗為0.82～0.84噸/噸鹽，比四效ME蒸發(fā)工藝節(jié)約近10%的消耗。而采用六效ME蒸發(fā)工藝時，蒸汽消耗約為0.8噸/噸鹽，與五效蒸發(fā)工藝相比，節(jié)約不到3%的能耗。因此，國內(nèi)目前通常采用四～五效ME蒸發(fā)工藝，也有企業(yè)經(jīng)過技術(shù)改造將五效ME工藝改為六效，但未見有超出六效的報道。

表1 多效蒸發(fā)工藝應(yīng)用于芒硝型鹵水的蒸汽消耗

MVR利用電能將二次蒸汽進(jìn)行增壓，將低能位的二次蒸汽轉(zhuǎn)化為高能位的蒸汽。經(jīng)壓縮后的蒸汽可直接用于本效的蒸發(fā)。因此，MVR除在系統(tǒng)啟動時需要補(bǔ)充一定量的新鮮蒸汽用于產(chǎn)生二次蒸汽外，在生產(chǎn)過程中基本不再需要新鮮蒸汽。這種工藝特點(diǎn)決定了MVR不再需要大負(fù)荷的產(chǎn)汽鍋爐，只需配置一臺天然氣鍋爐用于系統(tǒng)啟動時的蒸汽供應(yīng)。但由于MVR工藝需要消耗大量的電能用于維持蒸汽壓縮機(jī)的運(yùn)行，因此電能消耗明顯高于ME工藝。相比于單效蒸發(fā)而言，MVR比ME有著更加巨大的優(yōu)勢，其優(yōu)勢達(dá)到了25倍左右，而與四效蒸發(fā)相比，其優(yōu)勢達(dá)到六倍左右。廉穎等[5]對傳統(tǒng)的五效ME蒸發(fā)工藝進(jìn)行改造分析時，結(jié)果表明MVR的產(chǎn)品電耗為140kWh/t鹽，綜合能耗68kg標(biāo)煤/t鹽，綜合能耗優(yōu)勢明顯。

4 結(jié)論

在鹽業(yè)體制改革的背景下，制鹽企業(yè)需要與時俱進(jìn)，充分利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，加快工藝技術(shù)升級改造。MVR作為一種高效的蒸發(fā)技術(shù)，可以有效降低生產(chǎn)系統(tǒng)的公用配套和環(huán)保負(fù)擔(dān)，符合節(jié)能降耗和清潔生產(chǎn)的要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。