60萬噸/年國內MVR制鹽工藝成套節(jié)能設備的研制

王鐵 趙慶立

摘要：本文主要介紹60萬噸/年國內MVR制鹽工藝成套節(jié)能設備的研制，攻克了設備設計和制造過程中的諸多關鍵技術壁壘，實現(xiàn)了工藝技術創(chuàng)新，為今后MVR制鹽工藝成套節(jié)能設備的設計制造提供一定的技術支撐。

關鍵詞：結晶器;MVR制鹽技術;脹接;變流板;除霧器;鈦鋼復合板;鹽腿;

前言

制鹽工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要的經(jīng)濟地位，是我國國民經(jīng)濟的重要組成部分，中國的制鹽工業(yè)已列居世界第一，但是制鹽工業(yè)發(fā)展隨之也給我國帶來了高污染、高能耗。隨著我國能源政策的改變，“節(jié)能減排”已成為各大制鹽企業(yè)的工作重點，因此制鹽工業(yè)領域急需高效節(jié)能的工藝技術。

1.??? 機械壓縮（MVR）制鹽技術的發(fā)展歷程

國外機械壓縮（MVR）制鹽經(jīng)歷了一個多世紀的發(fā)展，1824年卡諾首先提出熱力學循環(huán)理論，1852年開爾文提出具體MVR的設計思想，1917年德國卡塞伊索達制造廠首次把熱泵應用于工業(yè)生產中，20世紀30年代瑞士一家公司克服蒸汽在壓縮上的難點，使MVR制鹽技術迅速發(fā)展，目前國外大部分生產精制鹽都采用該項技術。美國德克薩斯州鹵水公司為滿足新建氯堿化工廠對高純度鹽的需求而建立的80萬噸/ 年熱壓制鹽項目，投產使用后，擁有當時世界最大的單級MVR蒸發(fā)制鹽結晶器。隨著MVR的發(fā)展，MVR制鹽技術在國外得到了廣泛的應用，實踐證明MVR制鹽是一種非常可靠的制鹽技術，國際先進公司已經(jīng)將未經(jīng)凈化處理的石膏型鹵水直接制鹽的優(yōu)勢與MVR制鹽技術的優(yōu)勢結合，這也將是未來MVR制鹽技術的發(fā)展的新趨勢。

2.??? 機械壓縮（MVR）制鹽技術的發(fā)展現(xiàn)狀

國內機械壓縮（MVR）制鹽的工藝發(fā)展遲緩，目前國內鹵水不凈化石膏晶種法的制鹽工藝多采用多效蒸發(fā)技術，該工藝生蒸汽供首效蒸發(fā)用，各效生產的二次蒸汽（末效除外）均可供下一效在此利用，末效產生的二次蒸汽通過降溫排除蒸發(fā)系統(tǒng)，蒸汽可重復利用，但多效蒸發(fā)中首效需要供給生蒸汽，末效沒有形成二次蒸汽的一個循環(huán)使用，直接影響生產精制鹽的效率、質量和費用。我國利用MVR技術進行制鹽起始于1984年，四川省張家壩制鹽化工廠引進10萬噸/ 年熱壓制鹽裝置，但由于國內計劃經(jīng)濟，該裝置并沒有發(fā)揮應有的效益，但是仍顯現(xiàn)出MVR制鹽的技術先進、產品質量高，節(jié)能明顯等優(yōu)點，為日后建設積累了經(jīng)驗，統(tǒng)一了認識。近年來，全國的井礦鹽生產快速崛起，我國制鹽裝置能力的不斷大型化，熱電聯(lián)產系統(tǒng)問題突出，制鹽企業(yè)在探尋新的經(jīng)濟運行模式，從長遠發(fā)展來看，引進和消化吸收MVR制鹽技術，并將MVR制鹽技術關鍵設備國產化，降低制鹽企業(yè)成本，減少投資，不受制于國外的技術和設備，是未來中國制鹽領域發(fā)展的必然趨勢。

3.??? 內容和目標

我公司開發(fā)研制的60萬噸/ 年制鹽工程MVR制鹽工藝技術成套節(jié)能設備是國際先進的鹵水不凈化石膏晶種法MVR強制循環(huán)制鹽工藝核心設備，是我國單套產能最大的制鹽設備，填補了國內空白。該項目主要從設備的設計計算、材料選擇、結構設計、制造與焊接工藝等幾方面進行研究與開發(fā)，形成一套完整的設計、制造工藝方案，形成自主知識產權。

4.??? 完成情況介紹

4.1? 成果

項目組通過對設計制造過程中的諸多關鍵問題進行了多次試驗，攻克了60萬噸/ 年制鹽工程MVR制鹽工藝技術成套節(jié)能設備技術壁壘，并實現(xiàn)了工藝技術創(chuàng)新，成功的完成了60萬噸/ 年制鹽工程MVR制鹽工藝技術成套節(jié)能設備的開發(fā)與研制。該項技術研究獲得技術參數(shù)較為全面，符合技術指標要求，工藝技術基本達到了成熟狀態(tài)，為下一步的擴大生產規(guī)模提供了有力的基礎。

4.2? 結晶器創(chuàng)新點

4.2.1????? 設備選材

本設備內部介質含有139℃的高濃度NaCl溶液，在此工況下，不銹鋼材料已經(jīng)無法滿足設備使用要求，經(jīng)過掛片試驗證明，普通的純鈦材料TA2也不能滿足要求，而鈦鉬鎳合金（TA10）具有較好的耐蝕性能，由于TA10材料價格高，成本大。在保證設備安全可靠運行的前提下，最大限度的最約成本，減小貴重金屬的材料用量，本設備主要部件如筒體、封頭、錐體等均選用TA10+Q345R（鈦合金+ 碳鋼）的復合板，設備的強度與剛度由Q345R（碳鋼）部分來保證，而耐蝕性能由TA10部分來保證。

4.2.2????? 設備內部結構

本設備內部結構復雜且內件較多，包括除霧裝置、沖洗裝置、物料進口的分流裝置、內部格柵、鹽腿等，內件質量較重，考慮到較大重量內件如果直接焊接到復合板的復層上，當設備運行時，有可能會出現(xiàn)內件將復層撕裂而導致內件脫落的風險，為改善內件與復合板的連接處的受力狀況，經(jīng)過試驗及計算，對于內件與復合板的連接處加入一定數(shù)量的塞釘結構，將塞釘與復合板的基層相連接，以增加內件與復合板的連接強度，增強設備運行時的內件的穩(wěn)定性。

4.2.3????? 溶液進口、溶液出口結構

本設備在溶液進口處增加了分流結構，使溶液進口處截面積擴大，降低了溶液的流速，并配有分流板及變流板，分流板及變流板使進口處溶液形成多股并以一定角度進入容器，使其發(fā)散分布;在溶液出口處增加了出口格柵，可以阻擋容器內形成的結晶體進入相連管道，提高了連接管道中的循環(huán)泵的使用壽命。分流板及變流板的復雜曲面，采用三維展開放樣技術，實現(xiàn)下料成型，保證圖紙尺寸要求。

4.2.4????? 鹽腿及多功能格柵結構

本設備在鹽漿出口上部設置了多功能格柵及鹽腿，其具有改變晶漿溶液流向、并使晶漿溶液分布均勻、減緩晶漿溶液下沉速度及延長晶漿溶液結晶時間、破碎大塊的結晶體及防止晶漿溶液下沉過程中形成旋渦等功能，提高了本設備的結晶效果。

4.3? 結晶器換熱器

結晶器換熱器體型很大，巨大的尺寸和自重給制造、檢測、運輸、安裝都提出了很高的要求。結晶器換熱器換熱管數(shù)量很多，達5400根，換熱管與管板的連接質量是換熱器整體質量的重要標志。換熱管與管板連接方式有脹接、焊接、脹焊并用三種方式，脹接工藝技術是換熱器制造技術的關鍵。本設備換熱管管壁較薄且換熱管與管板連接處會存在間隙腐蝕，管束在蒸汽沖擊下會有較大振動，對管頭脹接質量要求非常高。通過理論計算和試驗，為避免換熱管與管板連接處的間隙腐蝕以及減輕管束在蒸汽沖擊下的振動，為避免換熱管管壁因過度脹接而產生不可逆的損傷，本設備改良了常規(guī)強度脹接的管孔槽尺寸與結構，換熱管與管板連接處采用了密紋槽強度脹接結構，并通過多次脹接試驗，得到了更加合理的脹接參數(shù)，既保證了換熱管與管板之間的脹接強度和密封性能，又極大的降低了脹接力對換熱管管壁的損傷，保證了設備質量。

5.??? 經(jīng)濟社會效益

該項目的研制成功，打破了該設備國內只能依賴進口的局面，實現(xiàn)了國產化首臺套，提高制鹽業(yè)工藝技術裝備水平，推動了MVR制鹽技術在我國的發(fā)展和推廣，促進了鹽業(yè)的發(fā)展。

6.??? 結語

日益嚴苛的環(huán)保政策也開始陸續(xù)執(zhí)行，這對我國廣大鹽企來說，可謂機遇與挑戰(zhàn)并存.近年來，以機械壓縮（MVR）制鹽技術為主的生產工藝在鹽化工領域的不斷應用逐漸讓人們找到了一條節(jié)能降耗的新路，相信本項目將以典型用戶進行宣傳，通過在用戶現(xiàn)場召開應用經(jīng)驗交流會的形式來拓展我們的客戶群;選擇和利用相關行業(yè)年會，在特定的用戶中有針對性地進行產品的宣傳和市場推廣活動;通過互聯(lián)網(wǎng)（本公司網(wǎng)站、專業(yè)網(wǎng)站）、行業(yè)報紙、雜志等加強典型案例的宣傳活動。為該技術的推廣應用奠定堅實基礎。

參考文獻：

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