設計了一種用于真空制鹽的新型高真空組合技術,介紹了該技術的裝置流程、工作原理及涼水塔、真空泵等設備的功能。該高真空組合技術在低壓下能保證冷卻水上水溫度小于32℃,基本抽盡二次蒸汽中的不凝氣體,從而達到提高末效真空度的目的。應用結果表明,與傳統(tǒng)的開放式水冷卻真空技術相比,此高真空組合技術能使末效真空度提高0.011MPa,從而進一步降低了蒸汽消耗,提高了生產能力。

　　無論是海湖鹽、還是井礦鹽,真空制鹽生產食用鹽的方法都為多效負壓蒸發(fā)。其中較為重要的工序是真空系統(tǒng),它的效果好壞,直接影響整個制鹽裝置的生產能力和生產成本。目前,國內制鹽工業(yè)大都采用開放式水冷卻真空技術,即從循環(huán)水場來的冷卻水送入大氣混合冷凝器,下水排入水封池,再由泵抽至循環(huán)水場進行冷卻,這在一定程度上能夠滿足制鹽所需的真空度,但這個技術有其局限性;末效真空度不高,生產上僅靠增加首效蒸汽壓力來維持較高的傳熱推動力,使蒸汽消耗增大;從混合冷凝器出來的下水溫度較高,增加了循環(huán)水場的負荷,使冷卻水上水的低溫得不到保證,尤其是在夏季,循環(huán)水場的出水溫度高達40℃左右,嚴重影響真空系統(tǒng)的效果,使本來就不高的真空度進一步降低。為此,筆者根據(jù)真空制鹽的特點,參考多方面的資料,設計了一種新型高真空組合技術,有效地克服了以上不足,在生產應用中效果良好。

1、裝置流程及工作原理

1.1、裝置流程

　　在真空制鹽生產中,影響真空度的關鍵因素有:冷卻水的上水溫度和不凝氣體的抽出量,要提高真空度,必須降低冷卻水水溫和運用一種汽耗低、效率高、抽汽量大的真空設備。目前制鹽業(yè)采用的開放式水冷卻真空技術(流程如圖1) ,完全靠水汽直接接觸產生負壓,會出現(xiàn)不凝氣體累積,使真空度下降。國內一些制鹽企業(yè)為了排除不凝氣體,就在混合冷凝器旁配置蒸汽噴射泵,但這需要高達1MPa的蒸汽壓力,汽耗大,噪聲大,抽汽量也不穩(wěn)定,推廣意義很小。

圖1　開放式水冷卻真空技術裝置流程圖

　　筆者設計的高真空組合技術,是在開放式水冷卻真空技術的基礎上增加了涼水塔和真空泵,由開放式水冷卻流程變?yōu)殚]路循環(huán)冷卻,其流程見圖2。

圖2　高真空組合技術裝置流程圖

1.2、工作原理

　　大氣混合冷凝器下水由泵送涼水塔冷卻,然后冷卻水分兩路:一路進真空泵的水噴射塔和蒸汽噴射塔;一路作冷卻水上水送混合冷凝器。末效二次蒸汽進入大氣混合冷凝器后,其中的不凝氣體被真空泵抽走,剩下的水蒸汽被大量冷卻水溶解液化產生真空。整個冷卻循環(huán)水成為一個獨立運行的系統(tǒng),不再送循環(huán)水場。

2、主要設備的設計及其功能

2.1、涼水塔

　　涼水塔選用WFL型噴霧冷卻塔,由塔體、風筒、淋水篩網(wǎng)、收水器及噴霧推進霧化器等部件組成。其關鍵部件噴霧推進霧化器是一個利用液力驅動的新型噴霧射流元件,取代了傳統(tǒng)的填料和風機。所需液力是通過旋流霧化噴頭產生,而霧流的反作用力又推動了噴頭和風葉旋轉,旋轉產生離心力再使水流增壓,增壓的結果又提高了噴頭的轉速和流量,增大的轉速又促使風量增值并強化了霧流效果。這種設計使噴霧器的工作參數(shù)始終處在相匹配的狀態(tài),從而達到熱水與冷風在霧狀條件下充分傳熱傳質的目的。另外塔中設計的新型風葉、風道、淋水篩網(wǎng)及收水器,與噴霧器相互協(xié)調,因而能取得循環(huán)水高效降溫之效果。

2.2、真空泵

　　真空泵是由蒸汽噴射塔作主泵,水噴射塔作前級泵串級的真空泵。它同時兼有水噴射泵和蒸汽噴射泵的優(yōu)點,即在高的真空度下有大的抽汽量和高的工作效率。將水噴射塔設計為前級泵,這既增加了整個真空泵的抽汽穩(wěn)定性,又克服了蒸汽噴射泵汽耗大、工作蒸汽壓力高、噪聲大等缺點。

3、性能特點

　　高真空組合技術具有以下性能特點:

　　(1)使真空制鹽末效真空度提高,生產能力增大。采用噴霧冷卻塔,解決了循環(huán)冷卻水上水溫度偏高且波動大的問題,不再擔憂夏天的高溫對冷卻水溫度的影響;采用具有強大抽汽能力的真空泵,能使二次蒸汽中的不凝汽體基本排空,保證了末效真空度的穩(wěn)定提高。真空度的提高、又使傳熱推動力增加,生產能力增大。

　　(2)降溫效果好,冷卻水溫度穩(wěn)定。循環(huán)冷卻水在冷卻塔中,由于熱水與冷風是在霧態(tài)下進行熱交換,并采用上噴式,水霧上升到水滴下落均能與冷風傳質,再加上淋水篩網(wǎng)又將進風區(qū)與塔體進行了隔離,避免了回風及相互干擾,同時還使噴霧流產生了二次引射風,出現(xiàn)疊加效應使汽水比增大,因而比傳統(tǒng)填料塔的降溫效果更好。這種塔解除了填料老化變形垮塌堵塞和風機故障之憂,能長期運行且冷效穩(wěn)定,使冷卻水上水溫度確保在32℃以下,完全避免了水的汽化現(xiàn)象。

　　(3)操作簡單。整個裝置無電動設備,完全靠水壓和汽壓驅動。而水壓和汽壓可根據(jù)工況由PLC自動控制,使之始終處在設定的安全范圍之內。

　　(4)投資少,效益高。由于冷卻水下水不再送循環(huán)水場冷卻,而是泵至涼水塔進行冷卻,省去了龐大的循環(huán)水場, 節(jié)約了投資和運行費用, 提高了效益。

4、應用情況

　　四川某制鹽企業(yè)10萬t/a真空制鹽的真空系統(tǒng)原采用的是開放式水冷卻真空技術,真空度一直較低,生產成本居高不下。筆者于2004年5月用高真空組合技術對其真空系統(tǒng)進行了技術改造,一年來,改造后裝置運行平穩(wěn),安全可靠,效果良好。改造前后該制鹽裝置工藝與能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

表1　改造前后制鹽裝置統(tǒng)計數(shù)據(jù)比較

　　由表1可知,選用高真空組合技術對10萬t/a真空制鹽的真空系統(tǒng)進行改造后,末效真空度提高了0.011MPa,噸鹽蒸汽消耗下降了0.18 t,年生產能力凈增0.8萬t。按蒸汽市價50元/ t計算,全年可節(jié)約成本101. 萬元。技術改造總費用近90萬元,僅考慮蒸汽一項,不到一年就可全部收回投資。如果考慮因生產能力提高和循環(huán)水場省去而帶來的收益,則經濟效益更加顯著。

5、結論

　　高真空組合技術具有投資少、功耗小、操作方便、真空度高等優(yōu)點,應用在真空制鹽裝置上,能使末效真空度明顯提高,蒸汽耗量減少,生產能力增加,具有明顯的經濟效益。該技術在真空制硝、燒堿蒸發(fā)等化工領域也有很大的推廣應用價值。