兩效MVR工藝在制硝生產(chǎn)中的應用

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

隨著科學技術的不斷進步和設備裝備水平的不斷提高，通過借鑒制鹽生產(chǎn)技術的理論數(shù)據(jù)和實踐應用，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應用在元明粉生產(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備改造的可操行均對兩效MVR 工藝在制硝生產(chǎn)上應用提供了保障。

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 設備設施數(shù)量精簡，用地成本顯著下降

在工程用設備設施需求方面，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5 套蒸發(fā)罐，而同規(guī)模兩效MVR 系統(tǒng)只需建設2 套蒸發(fā)罐。從公司實際項目建設來看，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料、排料的設備和閥門管道，進而減少了人為操作或設備故障引起的生產(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)場的技術人員和管理人員要有相應的經(jīng)驗和技術能力，否則就易因操作原因導致產(chǎn)量下降甚至造成設備或生產(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?？梢?，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?？梢姡嗤?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)，積極響應了中國共產(chǎn)黨中央委員會“綠水青山”的生態(tài)建設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。