王鐵 趙慶立

摘要：本文主要介紹60萬噸/年國內(nèi)MVR制鹽工藝成套節(jié)能設(shè)備的研制，攻克了設(shè)備設(shè)計(jì)和制造過程中的諸多關(guān)鍵技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了工藝技術(shù)創(chuàng)新，為今后MVR制鹽工藝成套節(jié)能設(shè)備的設(shè)計(jì)制造提供一定的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：結(jié)晶器;MVR制鹽技術(shù);脹接;變流板;除霧器;鈦鋼復(fù)合板;鹽腿;

前言

制鹽工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的經(jīng)濟(jì)地位，是我國國民經(jīng)濟(jì)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(diǎn)，因此制鹽工業(yè)領(lǐng)域急需高效節(jié)能的工藝技術(shù)。

1.??? 機(jī)械壓縮（MVR）制鹽技術(shù)的發(fā)展歷程

國外機(jī)械壓縮（MVR）制鹽經(jīng)歷了一個多世紀(jì)的發(fā)展，1824年卡諾首先提出熱力學(xué)循環(huán)理論，1852年開爾文提出具體MVR的設(shè)計(jì)思想，1917年德國卡塞伊索達(dá)制造廠首次把熱泵應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，20世紀(jì)30年代瑞士一家公司克服蒸汽在壓縮上的難點(diǎn)，使MVR制鹽技術(shù)迅速發(fā)展，目前國外大部分生產(chǎn)精制鹽都采用該項(xiàng)技術(shù)。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(xiàng)目，投產(chǎn)使用后，擁有當(dāng)時世界最大的單級MVR蒸發(fā)制鹽結(jié)晶器。隨著MVR的發(fā)展，MVR制鹽技術(shù)在國外得到了廣泛的應(yīng)用，實(shí)踐證明MVR制鹽是一種非常可靠的制鹽技術(shù)，國際先進(jìn)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(shù)的優(yōu)勢結(jié)合，這也將是未來MVR制鹽技術(shù)的發(fā)展的新趨勢。

2.??? 機(jī)械壓縮（MVR）制鹽技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)機(jī)械壓縮（MVR）制鹽的工藝發(fā)展遲緩，目前國內(nèi)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(shù)，該工藝生蒸汽供首效蒸發(fā)用，各效生產(chǎn)的二次蒸汽（末效除外）均可供下一效在此利用，末效產(chǎn)生的二次蒸汽通過降溫排除蒸發(fā)系統(tǒng)，蒸汽可重復(fù)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(chǎn)精制鹽的效率、質(zhì)量和費(fèi)用。我國利用MVR技術(shù)進(jìn)行制鹽起始于1984年，四川省張家壩制鹽化工廠引進(jìn)10萬噸/ 年熱壓制鹽裝置，但由于國內(nèi)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)，該裝置并沒有發(fā)揮應(yīng)有的效益，但是仍顯現(xiàn)出MVR制鹽的技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量高，節(jié)能明顯等優(yōu)點(diǎn)，為日后建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)一了認(rèn)識。近年來，全國的井礦鹽生產(chǎn)快速崛起，我國制鹽裝置能力的不斷大型化，熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)問題突出，制鹽企業(yè)在探尋新的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，引進(jìn)和消化吸收MVR制鹽技術(shù)，并將MVR制鹽技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化，降低制鹽企業(yè)成本，減少投資，不受制于國外的技術(shù)和設(shè)備，是未來中國制鹽領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。

3.??? 內(nèi)容和目標(biāo)

我公司開發(fā)研制的60萬噸/ 年制鹽工程MVR制鹽工藝技術(shù)成套節(jié)能設(shè)備是國際先進(jìn)的鹵水不凈化石膏晶種法MVR強(qiáng)制循環(huán)制鹽工藝核心設(shè)備，是我國單套產(chǎn)能最大的制鹽設(shè)備，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。該項(xiàng)目主要從設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造與焊接工藝等幾方面進(jìn)行研究與開發(fā)，形成一套完整的設(shè)計(jì)、制造工藝方案，形成自主知識產(chǎn)權(quán)。

4.??? 完成情況介紹

4.1? 成果

項(xiàng)目組通過對設(shè)計(jì)制造過程中的諸多關(guān)鍵問題進(jìn)行了多次試驗(yàn)，攻克了60萬噸/ 年制鹽工程MVR制鹽工藝技術(shù)成套節(jié)能設(shè)備技術(shù)壁壘，并實(shí)現(xiàn)了工藝技術(shù)創(chuàng)新，成功的完成了60萬噸/ 年制鹽工程MVR制鹽工藝技術(shù)成套節(jié)能設(shè)備的開發(fā)與研制。該項(xiàng)技術(shù)研究獲得技術(shù)參數(shù)較為全面，符合技術(shù)指標(biāo)要求，工藝技術(shù)基本達(dá)到了成熟狀態(tài)，為下一步的擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模提供了有力的基礎(chǔ)。

4.2? 結(jié)晶器創(chuàng)新點(diǎn)

4.2.1????? 設(shè)備選材

本設(shè)備內(nèi)部介質(zhì)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(shè)備使用要求，經(jīng)過掛片試驗(yàn)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(shè)備安全可靠運(yùn)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(shè)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(fù)合板，設(shè)備的強(qiáng)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(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)

本設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且內(nèi)件較多，包括除霧裝置、沖洗裝置、物料進(jìn)口的分流裝置、內(nèi)部格柵、鹽腿等，內(nèi)件質(zhì)量較重，考慮到較大重量內(nèi)件如果直接焊接到復(fù)合板的復(fù)層上，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時，有可能會出現(xiàn)內(nèi)件將復(fù)層撕裂而導(dǎo)致內(nèi)件脫落的風(fēng)險，為改善內(nèi)件與復(fù)合板的連接處的受力狀況，經(jīng)過試驗(yàn)及計(jì)算，對于內(nèi)件與復(fù)合板的連接處加入一定數(shù)量的塞釘結(jié)構(gòu)，將塞釘與復(fù)合板的基層相連接，以增加內(nèi)件與復(fù)合板的連接強(qiáng)度，增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行時的內(nèi)件的穩(wěn)定性。

4.2.3????? 溶液進(jìn)口、溶液出口結(jié)構(gòu)

本設(shè)備在溶液進(jìn)口處增加了分流結(jié)構(gòu)，使溶液進(jìn)口處截面積擴(kuò)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(jìn)口處溶液形成多股并以一定角度進(jìn)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(nèi)形成的結(jié)晶體進(jìn)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(fù)雜曲面，采用三維展開放樣技術(shù)，實(shí)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(jié)構(gòu)

本設(shè)備在鹽漿出口上部設(shè)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(jié)晶時間、破碎大塊的結(jié)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(shè)備的結(jié)晶效果。

4.3? 結(jié)晶器換熱器

結(jié)晶器換熱器體型很大，巨大的尺寸和自重給制造、檢測、運(yùn)輸、安裝都提出了很高的要求。結(jié)晶器換熱器換熱管數(shù)量很多，達(dá)5400根，換熱管與管板的連接質(zhì)量是換熱器整體質(zhì)量的重要標(biāo)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(shù)是換熱器制造技術(shù)的關(guān)鍵。本設(shè)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(zhì)量要求非常高。通過理論計(jì)算和試驗(yàn)，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(chǎn)生不可逆的損傷，本設(shè)備改良了常規(guī)強(qiáng)度脹接的管孔槽尺寸與結(jié)構(gòu)，換熱管與管板連接處采用了密紋槽強(qiáng)度脹接結(jié)構(gòu)，并通過多次脹接試驗(yàn)，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(qiáng)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(shè)備質(zhì)量。

5.??? 經(jīng)濟(jì)社會效益

該項(xiàng)目的研制成功，打破了該設(shè)備國內(nèi)只能依賴進(jìn)口的局面，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化首臺套，提高制鹽業(yè)工藝技術(shù)裝備水平，推動了MVR制鹽技術(shù)在我國的發(fā)展和推廣，促進(jìn)了鹽業(yè)的發(fā)展。

6.??? 結(jié)語

日益嚴(yán)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(jī)遇與挑戰(zhàn)并存.近年來，以機(jī)械壓縮（MVR）制鹽技術(shù)為主的生產(chǎn)工藝在鹽化工領(lǐng)域的不斷應(yīng)用逐漸讓人們找到了一條節(jié)能降耗的新路，相信本項(xiàng)目將以典型用戶進(jìn)行宣傳，通過在用戶現(xiàn)場召開應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)交流會的形式來拓展我們的客戶群;選擇和利用相關(guān)行業(yè)年會，在特定的用戶中有針對性地進(jìn)行產(chǎn)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(qiáng)典型案例的宣傳活動。為該技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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