姚俊周

(寶雞市鳳翔區(qū)水產(chǎn)工作站，陜西 寶雞 721400)

鹽不僅是化學工業(yè)的基本原料，也是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?。鹽巖在地下是連續(xù)結(jié)晶塊體，如果能象礦山一樣開采的話，應該是有非常大的塊體的，但人們平常見到的是粉末或小結(jié)晶塊，水在其中起了很好的媒介作用。鹽巖一般較深，因其遇水易溶解，所在人們不像煤炭等礦產(chǎn)采用礦井直接開采，而是借助水，將其由地下溶解，由深井泵抽到地面，再將水蒸發(fā)，形成人們常見的粉末或小結(jié)晶體。我國開采井鹽的歷史可以追溯到北宋慶歷年間，比西方整整早了八百多年。建國后，地質(zhì)工作者在陜西榆林開展了大量的礦產(chǎn)資源勘探工作，基本查明在榆林富含鹽田面積約3.4萬 km2，成巖年代為奧陶紀下統(tǒng)馬家溝組，遠景儲量約6萬億 t[1]。該巖層NaCl平均含量均在90%以上，鹽田質(zhì)純、品位高，為優(yōu)質(zhì)巖鹽礦產(chǎn)。本文以該鹽田為原鹵，分析以真空V效蒸發(fā)制鹽工藝生產(chǎn)合理用水量，為行業(yè)用水節(jié)水提供借鑒。

1 生產(chǎn)工藝流程

水在由鹽巖到成品鹽過程中只是起搬運作用，用水、耗水多發(fā)生在設(shè)備冷卻、循環(huán)水補充水、蒸發(fā)，以及廢水(經(jīng)處理后回注鹽井，充填了空腔)等。目前制鹽行業(yè)多采用五效真空蒸發(fā)制鹽(本文介紹的工藝中配套方法是石膏晶種防垢法)，該方法常用工藝流程為[2]：

原鹵由礦山管道輸送至廠區(qū)原鹵池，經(jīng)鹵水預處理工序，調(diào)pH值，澄清后送至混合鹵池，再泵送混合冷凝水預熱器預熱，經(jīng)預熱的鹵水進入Ⅴ效蒸發(fā)罐脫氣，再由轉(zhuǎn)料泵平流進入Ⅰ～Ⅳ效；石膏母液順流轉(zhuǎn)排到Ⅳ效，再從Ⅳ效排出系統(tǒng)去石膏處理系統(tǒng)，罐內(nèi)若石膏低于15 g/L時需進母液補充。鹽漿I轉(zhuǎn)Ⅱ、Ⅱ轉(zhuǎn)Ⅲ、Ⅲ轉(zhuǎn)Ⅳ，Ⅳ、Ⅴ效分別排鹽，排出的鹽漿入洗鹽器洗滌，經(jīng)洗鹽器洗滌后泵入鹽漿增稠器，增稠的鹽漿進入離心機脫水，經(jīng)脫水的成品濕鹽直接由濕鹽皮帶裝車或進入干燥床干燥，干燥后進行包裝或儲運。

I效加熱蒸汽為熱電車間送來的飽和蒸汽，熱量通過各效二次蒸汽依次傳遞，成為后續(xù)各效的加熱源。末效乏汽在混合冷凝器中被循環(huán)冷卻水冷凝排出，不凝氣則被真空系統(tǒng)抽排大氣[3-5]。

流化床干燥器之含鹽塵尾氣，先經(jīng)干式旋風分離器分離出大部分粉鹽并進行回收，再經(jīng)濕式除塵器除去剩余粉塵后以符合國家排放標準的狀態(tài)排放大氣。

制鹽車間石膏母液以稀石膏漿排出，經(jīng)斜板沉清桶分離，澄清母液回制鹽系統(tǒng)。濃石膏漿到洗滌桶，經(jīng)洗滌后的石膏再經(jīng)廂式壓濾機過濾，產(chǎn)品可作水泥添加劑。

2 主要生產(chǎn)用水過程

項目新鮮水主要用在制鹽車間冷卻水、電站循環(huán)水補充、軟化水站用水(鍋爐用水)等工藝過程中。

2.1 原水應用

1)制鹽機泵冷卻用水

為給制鹽機泵降溫，按800 KW以上機泵每臺耗水0.3 m3/h的3倍配水冷卻水，3臺機泵配冷卻水3 m3/h，冷卻水由原水提供，原因是原水溫度較低。

2)自備電站循環(huán)水補水

根據(jù)國家發(fā)改委《發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定》并根據(jù)“以熱定電、熱電結(jié)合”的原則選定設(shè)計規(guī)模為1×90 t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐配1×7 500 KW背壓汽輪發(fā)電機組供電。采用濕冷。

電站發(fā)電過程中設(shè)計循環(huán)水量為300.0 m3/h。濃縮倍率為3，設(shè)計補充水9 m3/h，由原水補充。

3)化學水制備用水

設(shè)計軟化水站化學水制備工藝為：采用超濾+反滲透處理工藝。軟水制備率標定為85%。設(shè)計給鍋爐補水34 m3/h，軟水站進水需40 m3/h。廢水經(jīng)酸堿中和后注入鹽井，注入量為6 m3/h。

4)未預見水

由現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范知，企業(yè)用水平衡中未預見用水量按10%控制，本項目未預見用水量為機泵冷卻水、化學水和電站循環(huán)水三者之和的10%，即5.2 m3/h。

項目總用新鮮水量為57.2 m3/h。

2.2 循環(huán)水

1)制鹽工藝循環(huán)水

以鹵水混合池為匯集中心，經(jīng)歷混合池、制鹽機泵、預熱器、V效蒸發(fā)、冷凝水收集、鹵井、鹵水預處理，回到混合池一個完整循環(huán)，參與循環(huán)水量4 000 m3/h。動力來自各環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)料泵。存儲依靠貫通的鹽井和兩個3 000 m3循環(huán)鹽池。

2)電站循環(huán)水

電站循環(huán)水量300 m3/h，用于冷卻發(fā)電機組。濃縮倍率為3。

3)蒸汽循環(huán)

項目依靠鍋爐蒸汽蒸為V效蒸發(fā)罐提供熱量，并產(chǎn)生負壓，提供的蒸汽水量為480 m3/h，回收冷凝水460 m3/h。

2.3 耗水工藝

1)制鹽機泵冷卻耗水

由800 KW以上機泵額定耗水值0.3 m3/h計算每臺機泵的耗水量，設(shè)計“用3備1”，總耗水量0.9 m3/h。

2)鹵水預處理耗水

鹵水預處理主要是清理鹽井中抽上來的鹵水中雜質(zhì)，沉淀、絮凝等物理處理以及必要的化學處理，進行pH值調(diào)整，上清液進行混合鹵池，污泥、砂等雜質(zhì)定期清理，耗水量按進水量的約0.1%控制，即4 m3/h。

3)涼水塔耗水

涼水塔補水=蒸發(fā)量+排污量+飄散損失+泄漏，一般涼水塔內(nèi)水分的蒸發(fā)量不大，約為進水量的1%～2.5%。本項目中排污量直接進了鹽井，泄漏量為零，只有蒸發(fā)量和飄散損失，二者按進水量的1.5%計算，即0.3 m3/h。

4)熱力網(wǎng)損失

基本熱力網(wǎng)損失量主要是鍋爐蒸汽帶動汽輪機做功的熱力損耗，折算成水量為4.4 m3/h。

5)成品鹽帶水

由于鹽干燥達不到100%不含水，一般含水率在1%～3%。項目平均每小時產(chǎn)鹽76噸，按含水率2%計算，其中含水量為1.5 m3/h。

6)石膏帶水

排出的石膏漿液固體含量偏低，即密度較小，石膏漿液未達到飽和或過飽和度較低，形成的石膏晶體顆粒細小。本項目控制石膏含水率為小于10%，耗水率為1 m3/h。

7)未預見用水量

本次將未預見用水量全部以消耗量計入，即5.2 m3/h。

項目總耗水量為57.2 m3/h。

2.4 項目排水

項目設(shè)計外排水為零，企業(yè)有污水處理站，主要是處理電站循環(huán)水、鍋爐退水等的高鹽水處理，處理完后進入鹽井，參與大循環(huán)或填井。

按照鹽的溶解度，每噸鹽的體積為3.5 m3，按照企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模每小時鹽巖形成的空腔為219.8 m3，這些空腔可以由生產(chǎn)廢水來充填，進入鹽井中的水，除不參與溶解鹽巖外，富余量就填充了因鹽巖溶解而形成的巨大空腔，企業(yè)實現(xiàn)了零排放。

3 項目用水平衡分析

3.1 用水平衡

綜合以上“用、耗、排”分析，各主要工藝用排水見表1，按水質(zhì)優(yōu)劣、水溫高低等分級供應，對各用水工藝用水串并水組合，使企業(yè)各工藝用水實現(xiàn)平衡，經(jīng)水平衡后企業(yè)用水見圖1。

表1 項目各工藝用水一覽表 m3/h

由前面的表1可以看出：全廠總用水量為26 442.5 m3/h，其中新鮮水為57.2 m3/h，循環(huán)水為4 785 m3/h。本項目的用水方式有新鮮水和循環(huán)水兩種，其中新鮮水(一次水)由擬定的供水水源地供給。考慮到項目循環(huán)水溫度低，因此除生產(chǎn)工藝用水，部分系統(tǒng)需補充潔凈的一次水外，冷卻等用水盡量使用循環(huán)水[6]。項目設(shè)置一個化工生產(chǎn)循環(huán)水系統(tǒng)。消防用水由總廠低壓消防管網(wǎng)供給，并在管道上設(shè)置消防栓，用水時由消防車加壓供水滅火。

3.2 用水合理性分析

1)企業(yè)用水指標計算

采用《節(jié)水型企業(yè)評價導則》(GB/T7119-2018)中附錄B，單位產(chǎn)品取水量測算公式，項目單位產(chǎn)品取水量技術(shù)指標為0.755 m3/t。

2)用水水平分析

綜合以上分析，企業(yè)用水水平達到了《陜西省行業(yè)用水定額》(DB61/T 943-2020)中非金屬礦采選業(yè)(B10)采鹽業(yè)(B103)條目，工業(yè)鹽用水定額：領(lǐng)跑值0.7 m3/t，先進值0.8 m3/t，通用值1.2 m3/t中的先進值，但未達到領(lǐng)跑值，屬用水先進企業(yè)。

圖1 用水平衡圖

3.3 節(jié)水潛力

(1)項目采用了行業(yè)當前最先進的五效真空蒸發(fā)制鹽、石膏晶種防垢法的工藝生產(chǎn)精制鹽，對生產(chǎn)過程中Ⅰ、Ⅱ效產(chǎn)生的冷凝水送回自備電站，其余的冷凝水綜合利用，并對所有廢水進行適當處理后全部注井采鹵，實現(xiàn)了零排放，并在工藝、設(shè)備、電氣、建筑照明以及能源管理和計量等方面采取了多項切實可靠的節(jié)能措施，技術(shù)上再節(jié)水潛力不大。

(2)用水管理是項目建成運行中節(jié)水目標能否實現(xiàn)的關(guān)鍵，項目運營單位制定有更為詳細的、切實可行的用水管理辦法，保證項目節(jié)水目標全部落到實處。

4 結(jié)語

(1)真空V效蒸發(fā)制鹽屬目前較為先進的制鹽工藝，其各工藝用水較節(jié)省。

(2)企業(yè)用水水平達到了陜西省同行業(yè)先進值，屬用水先進企業(yè)。

(3)從純理論分析，水在制鹽過程中僅是媒介和載體，成鹽前后不會有損耗。項目水平衡圖中鹽井消耗的37.1 m3/h，實質(zhì)是沒有充分利用的外排水，應仍有研究削減的空間。