兩效MVR工藝在制硝生產(chǎn)中的應(yīng)用

何軍 張春太 余建兵

四川省洪雅青衣江元明粉有限公司，中國·四川 眉山 620360

1 引言

隨著科學技術(shù)的不斷進步和設(shè)備裝備水平的不斷提高，通過借鑒制鹽生產(chǎn)技術(shù)的理論數(shù)據(jù)和實踐應(yīng)用，中國四川省洪雅青衣江元明粉有限公司開始探索將機械熱壓縮技術(shù)應(yīng)用在元明粉生產(chǎn)工藝中。

我司于1996年和2003年分別建成兩條每年共產(chǎn)50 萬t的ME 元明粉生產(chǎn)線，各配套一臺75T/h 循環(huán)流化床鍋爐。著眼于城市規(guī)劃調(diào)整和公司發(fā)展需要，公司需將生產(chǎn)線整體搬遷重建，經(jīng)過多地考察和多方面論證比較，于2018年建成中國首條產(chǎn)量達40 萬t/年的兩效MVR（機械式蒸汽再壓縮：mechanical vapor recompression）工藝生產(chǎn)線在中國元明粉行業(yè)首次將該工藝應(yīng)用到元明粉生產(chǎn)中。

隨著中國壓縮機生產(chǎn)廠家在大噸位、高溫升蒸汽壓縮機的生產(chǎn)技術(shù)的逐步成熟（目前，市面最大壓縮量可達到202t/h，溫升最高達到21℃），壓縮機在制鹽和其他相似行業(yè)已成功投入實際應(yīng)用。同時，其21℃的溫升滿足制硝兩效間的傳熱溫差需求。可見，理論研究的可行性和設(shè)備改造的可操行均對兩效MVR 工藝在制硝生產(chǎn)上應(yīng)用提供了保障。

2 兩效MVR 工藝簡介

兩效MVR 工藝，即機械式蒸汽再壓縮工藝，其原理是通過利用二效蒸發(fā)罐中產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機壓縮，提高蒸汽的壓力、溫度，熱焓增加，再輸送到一效蒸發(fā)罐的加熱室作為加熱蒸汽使用，使料液維持沸騰狀態(tài)并產(chǎn)生二次蒸汽，如此循環(huán)。

2.1 兩效MVR 工藝流程

兩效MVR 工藝流程具體如圖1所示。

圖1 兩效MVR 工藝流程簡圖

2.2 流程簡述

凈化后的硝水泵入換熱器預(yù)熱，與來自離心機的濾液混合后進入EV-201 蒸發(fā)罐進行蒸發(fā)濃縮，濃縮后的料液和少量結(jié)晶泵入EV-202 蒸發(fā)罐，EV-201 蒸發(fā)罐產(chǎn)生的二次蒸汽進入EV-202 加熱室換熱，冷凝水進入二效冷凝水桶，EV-202 蒸發(fā)罐產(chǎn)生的二次蒸汽通過洗滌除沫進入壓縮機壓縮，消除過熱度后進入EV-201 加熱室換熱，冷凝水進入一效冷凝水桶，再流入二效冷凝水桶混合后作為系統(tǒng)預(yù)熱熱源，與精硝水換熱后排入凈化車間。硝水在EV-202 蒸發(fā)罐內(nèi)蒸發(fā)結(jié)晶，硝腿析出的硝經(jīng)淘洗后泵入離心系統(tǒng)脫水，濕硝經(jīng)干燥后形成產(chǎn)品計量包裝入庫[1]。

3 兩效MVR 工藝與五效ME 工藝的比較分析

3.1 設(shè)備設(shè)施數(shù)量精簡，用地成本顯著下降

在工程用設(shè)備設(shè)施需求方面，五效ME 真空蒸發(fā)系統(tǒng)與同規(guī)模的兩效MVR 工藝系統(tǒng)相比，需多建設(shè)熱電站、輸煤系統(tǒng)、儲煤場地，同時，制硝系統(tǒng)也對循環(huán)水冷卻系統(tǒng)（真空系統(tǒng)使用，含冷卻塔等）有更多要求。具體來看，五效ME 系統(tǒng)需建設(shè)5 套蒸發(fā)罐，而同規(guī)模兩效MVR 系統(tǒng)只需建設(shè)2 套蒸發(fā)罐。從公司實際項目建設(shè)來看，原五效ME 生產(chǎn)系統(tǒng)占地約100 畝，兩效MVR 生產(chǎn)系統(tǒng)占地僅20 余畝，大大減少了土地占用，降低了企業(yè)用地成本，提升了集約集中生產(chǎn)能力。

3.2 工藝流程簡潔高效，自動化操作保安全

兩效MVR 工藝系統(tǒng)具有流程簡潔高效、安全性強的特點。與五效ME 工藝系統(tǒng)相比較，其減少了部分中間轉(zhuǎn)料、排料的設(shè)備和閥門管道，進而減少了人為操作或設(shè)備故障引起的生產(chǎn)中斷。兩效MVR 系統(tǒng)全系統(tǒng)采用DCS 自動控制調(diào)節(jié)，在運行控制參數(shù)給定后，整個運行周期設(shè)備和運行狀態(tài)保持平穩(wěn)，基本無變化，運行人員的主要工作也只是巡查設(shè)備，大大降低了員工的勞動強度，實現(xiàn)了生產(chǎn)操作自動化。同時，采用DCS 控制系統(tǒng)后，整個生產(chǎn)系統(tǒng)完全排除了人為失誤而造成的生產(chǎn)故障。相較之，五效ME 工藝的真空系統(tǒng)要受到環(huán)境溫度的影響，操作參數(shù)需根據(jù)系統(tǒng)變化隨時調(diào)整，這要求現(xiàn)場的技術(shù)人員和管理人員要有相應(yīng)的經(jīng)驗和技術(shù)能力，否則就易因操作原因?qū)е庐a(chǎn)量下降甚至造成設(shè)備或生產(chǎn)事故。

3.3 綠色生產(chǎn)節(jié)能環(huán)保，社會經(jīng)濟效益倍增

在社會效益方面，采用機械熱壓縮兩效MVR 工藝系統(tǒng)制硝，可實現(xiàn)熱能的循環(huán)利用，大幅降低能源消耗。通過提升二次蒸汽的熱焓，在只消耗電能，不消耗生蒸汽的情況下，實現(xiàn)了二次蒸汽的重復(fù)利用，蒸發(fā)硝水，實現(xiàn)了節(jié)能生產(chǎn)目的。同時，因為不消耗生蒸汽（開車除外），減少了熱電站的煙氣、污水、廢渣等污染物對環(huán)境的污染，實現(xiàn)了大氣污染零排放和綠色生產(chǎn)目的。可見，兩效MVR工藝可節(jié)約能源、保護環(huán)境，符合國家節(jié)能、減排的產(chǎn)業(yè)政策，具有良好的社會效益。在經(jīng)濟效益方面，兩效MVR 工藝與同等規(guī)模五效ME 工藝相比，經(jīng)濟性能優(yōu)越，根據(jù)公司20 多年的實際運行數(shù)據(jù)比較，單位產(chǎn)品能耗大大降低，如表1所示。

表1 單位產(chǎn)品能耗表

經(jīng)計算，兩效MVR 工藝單位能耗為66.729kgce/T 產(chǎn)品，五效ME 工藝單位能耗為145.9kgce/T 產(chǎn)品。可見，相同規(guī)模、同等產(chǎn)能情況下，兩效MVR 系統(tǒng)單位能耗遠低于五效ME系統(tǒng)能耗，自然其生產(chǎn)成也本大大降低[2]。

4 結(jié)語

通過對兩效MVR 工藝系統(tǒng)與五效ME 工藝系統(tǒng)的比較，兩效MVR 制硝工藝具有能源消耗低、節(jié)能減排優(yōu)、自動化水平高等顯著特點。通過選擇先進的機械熱壓縮制硝MVR工藝系統(tǒng)，可很好地解決目前因煤價上漲造成生產(chǎn)成本升高的制約，同時又減輕環(huán)保壓力，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)，積極響應(yīng)了中國共產(chǎn)黨中央委員會“綠水青山”的生態(tài)建設(shè)理論和有力號召的同時，企業(yè)成本也降低了，經(jīng)濟效益得到提高。因此，在制硝生產(chǎn)中采用兩效MVR 工藝是可行可及可操的。