如何在真空制盐过程中实现节能降耗浅析

如何在真空制盐过程中实现节能降耗浅析能源作为人类生存和发展的重要物质基础，对国民经济和社会发展起着支撑和约束作用，节能对缓解能源的约束矛盾、保障国家能源安全、提高经济增长质量和效益、保护环境的有着极为重要的意义，企业作为经济活动中的经营主体，不但要加快自身的发展，而且要切实履行社会责任，这既是社会的客观要求，也是企业自身发展的需要。关键词：真空制盐节能异步电动机循环泵新技术在近几年的社会快速发展中，我国社会逐渐发现节能降耗成为了眼下阶段最重要的一个话题，这不但影响着企业和社会的发展，而且也对人类生活的环境产生了很大的影响。所以节能降耗将在未来的许多年内成为社会发展的主要话题。随着近几年来国际交往的增多和引进设备的逐渐消化吸收，国内不少制盐企业都因地制宜的对老设备进行了适当改造或改进，在节能降耗上都得到了一定成效。但从总体上说，与发达国家相比差距还很大。如国内的真空制盐企业应用的大多为四效真空蒸发，但这种生产方式的蒸发经济，国内大多达不到3，吨盐热量消耗平均36×105kJ～38×105kJ，而国外四效真空蒸发的蒸发经济则一般都达到3以上，吨盐热量消耗均仅14×105kJ～17×105kJ左右。截至1997年底，国内主要真空制盐企业的几大技术指标与原定2000年盐业发展的战略目标(蒸发经济达到3.74；单位面积产量达15.75kg/m2．h；综合能耗达到96kg标煤/t盐；蒸发强度达到47.25kg水/m2．h)相比还有不小的差距。这从另外一个角度可以显示出我国真空制盐企业在资源的使用上相较外国先进技术下的企业要有更多的浪费。差距从某种角度上也可以说是所在着可以开发的更多潜力，目前差距不在工艺而在设备。这些主要是因设备的材质、结构、性能和效率造成的差距。因此多现行设备的改造、改进很有必要，这样才能更好的实现对有限资源的节能降耗。一蒸发装置的改造选型与节能蒸发强度的大小是制盐技术水平的重要标志之一，也是工艺、设备、操作、管理能力的综合反映。目前国内绝大多数制盐蒸发罐都是沿用国外五六十年代通用流行的外加热强制循环切向进料蒸发罐。该类型蒸发罐在我国真空制盐发展史上，确确实实地发挥了极大的作用。但随着时间的推移、随着经验的积累、认识的加深，特别是技术的进步，它的缺欠之处也越来越明显的显露在企业面前。其主要缺欠一是因切向进料所产生的旋涡损失大，循环泵动力消耗高；二是因维持较高静液柱引起循环热短路，造成有效温差损失大(有时该损失占总有效温差的10%～15％)；三是沸腾区固相分布不均匀，产生严重的固相偏析而引起罐壁结疤结垢，且使盐粒细而杂等。近年来人们开始寻求解决上述缺欠的途径。在1989年自贡张化厂从瑞士引进10万t/a热压轴向进料蒸发罐和1991年湖北应城盐矿引进20万t/a真空蒸发轴向进料罐起，在1992、1993相继又有湖北江汉油田盐化总厂、云南昆明盐矿等引进的盐硝联产设备和湖南湘衡盐矿15万t/a，湖北省双环化工集团12万t/a改造、湖北应城市制盐厂5改10工程，以及四川渠县盐厂兴建8万t/a真空制盐装置到最近自流井盐厂18万t/a技改项目均系轴向进料的成功之作。从上述各厂家的生产统计和查测数据看，都说明轴向进料罐型优于切向型。在同样热源温度状态下，因轴向进料全部加热料液经轴向中心扩散管均匀平缓地送至液面蒸发，减小甚至消除了热短路而使有效温差增大(约20%)；因料液经中心扩散管平稳进入，无飞溅，热流体上升顺应自然循环规则，无涡流产生，使循环泵功率消耗降低(约30%)；由于轴向中心扩散进料无急暴性沸腾现象，液面平稳不需过高的静液柱，使蒸发空间增大蒸发强度得到提高(提高30%～50％)；其对比数据见表1、表2。进料方式效别循环泵配用电机型号转速(r/min)功率(kW)电流(A)切向ⅠACP—61050090170～180ⅡACP—61050075150～160ⅢACP—61050075150～160轴向ⅠACP—61050090140～150ⅡACP—61050075110～120ⅢACP—61050075110～120表1湖北应城市制盐厂5万t/a改造对比数据表效别蒸发强度罐型ⅠⅡⅢⅣkg水/m2*h切向进料蒸发罐35.634.535.233.3轴向进料蒸发罐43.242.543.041.8表2蒸发水分对比表从上述对比参数看轴向进料确实优于切向进料罐，但不可避免的也存在着液面附近罐壁结盐问题，而在平顶山盐厂30万t/a工程中借鉴日本等国先进经验首次采用反循环技术已取得了成功。它不仅克服了切向进料的缺欠，在消除短路温差损失，防止结大块盐垮塌堵管，延长洗罐周期、提高产品粒度和质量上显示出了特有的优点外，在降低循环泵功率消耗与提高蒸发强度上又进了一大步。如平顶山盐厂与大安盐厂相比加热管均为钛材，加热面积都是950m2／效，加热管规格一样(Ø38×1.2×6000)而切向进料的循环泵电机容量是250kW，平顶山盐厂只有160kW；平均蒸发强度一个(切向)是32.87kg水/m2*h～37.72kg水/m2*h，另一个(轴向反循环)则是84.6kg水/m2*h～90.6kg水/m2*h(1997～1998统计数据)；这样两种方式在效益上产生的差距十分的明显。湖南湘衡盐矿480m2轴向进料罐改为反循环的成效也进一步证明了它的优点，并得出了这一改造“投资少，获益大”的结论。二异步电机以及循环泵更新与节能异步电动机是真空制盐企业必不可少的生产设备，所有的泵、风机类的转机设备，都是由异步电动机做拖动设备的。一个真空制盐项目中的异步电动机高达数十台，是制盐企业用电量的最重要消耗大户，如此众多的电机要在运行中注重节能降耗，对增加企业效益是很可观的。问题在于如何降低电动机能耗，提高电机的效率，以增加经济效益。（一）、异步电动机能量损耗的组成1、铜损耗：定子铜损；转子铜损；杂散损耗；2、铁芯损耗；3、机械损耗：通风损耗；摩擦损耗；从以上列出的异步电动机能量损耗看，铜损耗和铁损耗是我们不宜改变的，它们是由最初设计决定的，而机械损耗是可以改变的。异步电动机一般来说级数少的即转数高的电动机，机械损耗较大，铜损耗较小；而级数多的，即转数低的电动机铜损耗占的比例较机械损耗大。所以，我们要降低电动机的能量损耗就要减少电动机的机械损耗。（二）、减少电动机机械损耗的主要方法：1、采用高效率的风扇（如机翼型轴流风扇）；2、调整风罩与扇叶外圆之间的间隙；3、轻载电动机适当缩小风扇外径；4、采用高质量的轴承；5、采用优质润滑剤；6、提高电机装配质量；（三）、减少电动机机械损耗的具体措施1、调整电机风扇以降低机械损耗电动机是把电能转变成机械能的设备，在转换过程中要产生损耗，这些损耗是以热的形式出现的，它使电动机发热。因此，外风扇风量的大小是决定电动机的温度不能超过其绝缘材料等级所允许温度的关键。国家标准规定了各种绝缘等级的电动机在额定运行条件下的允许温升，要求电动机中最热点温度不允许超过其绝缘等级的极限温度。其中：允许温升=允许温度极限—环境温度规定值—热点温差电机常用绝缘等级如下表：绝缘等级允许温度极限环境温度规定值热点温差允许温升A级10540560E级12040575B级130401080F级1554015100H级1804015125绕组的热点温差是指当电动机带额定负载时，绕组热点的稳定温度与绕组平均温度之差。表内数值单位皆为摄氏度当电动机处于空载或轻载时，电动机总损耗要比额定时小，而风量与电动机总损耗成正比关系，所以风扇处于“大马拉小车”（因为通风损耗与电动机转速恒定，故通风损耗不随负载变化，所以这时应降低风量来减少电动机的通风损耗）。改变风扇叶形状可以降低风量，但比较麻烦，不如直接减少外风扇叶直径来降低风量更简便。所以减小扇叶直径时，风量降低不多，而通风损耗却降低很多。由于外风扇的冷却风量减少，使电动机温升上升，但仍能保持电动机温升在绝缘等级允许的范围内。同时，由于外扇叶直径缩小电动机机械损耗降低，又会使电动机温升进一步降低。尤其对于2，4级这样高转速的电动机，当风扇外径缩小14%—16%时，通风损耗下降20%—40%。另外，改变扇叶直径的同时，要相应改变挡风板或风扇罩尺寸，使它们互相配合的尺寸符合规定。2、减少摩擦以降低机械损耗电动机轴承的正常运转、噪声、振动、过热、寿命等因素均与合理选择润滑脂有关，目前通常是选用3号锂基脂为好，可以降低机械损耗，不过当前随着科学技术的飞速发展又出现了许多性能优越的润滑脂，我们可以使用这些性能不错的润滑脂来改善电动机的运行状况以降低机械损耗。还可以在合理选用轴承上下功夫，也可以节能降耗；级数少的电动机机械损耗大，级数多的电动机机械损耗小。那么就可以在修理电动机时有选择地使用轴承。例如，在高转速的电动机上我们可以使用进口轴承或国产高级别的B、C级优质轴承使损耗降到最小。而在低转速的电动机上我们可以使用国产中高级的轴承C、D级，这样在轴承上我们就可以省下一笔资金，从而达到节能降耗的目的。3、提高功率因数以降低机械损耗交流异步电动机是低功率因数的设备。提高其功率因数可以充分发挥供电设备潜力，同时又可降低生产成本和节约电能。正确使用和维护电机，注意控制其频繁启动（频繁启动时功率因数很低），精心的检修，在电动机安装时调整好中心线及电机转、静子间隙也是必不可少的，因为气隙不均会造成空载电流增大，功率因数降低。这些措施都可以降低生产中必不可少的异步电机所带来的大量的能源消耗。另外，循环泵是外加热式真空制盐系统中的关键设备，其性能、质量和运行状况直接关系到原盐生产的产量、质量。但与此同时循环泵也是耗能大户，约占总电耗的1/4左右。对其选择好坏，不仅影响单位产品的能耗，而且还对产品质量和产量有着极大的影响。对循环泵的要求是质量可靠程度、性能优良程度，抗腐蚀能力程度，造型、能耗程度、维修量、周期间隔、维修成本。要解决这些问题，必须消化吸收引进设备，研制生产出新型高效循环泵，以弥补老式循环泵的不足。近年来我国在循环泵的设计上普遍采用了新技术，为了适应国内不同型号蒸发罐的需要，将循环泵的转速、功率、扬程，流量等主要参数也都作了适当的改变。采用悬吊式安装，解决了热膨胀应力补偿问题，既不需设备基础，也不需膨胀补偿节。皮带轮与轴的联接，采用新型锥套结构，便于拆卸，大皮带轮可作轴向调节，安装或维修时，可以方便地拆装调整大小皮带轮。轴承箱加大了存油空间，保证长时间不更换润滑油。箱体采用整体铸造，强度好，外形美观。采用双层填料的密封结构，使用两种密封水，淡水起密封作用，卤水起隔离作用。双层密封结构既可有效地防止淡水进入卤水层，避免蒸发效率受到影响，又可在更换填料时，不需要排除罐内母液。在目前的生产技术上蒸发系统的传热面积已是定值，不易改变，若能设法提高管内料液的对流给热系数α2，就可增大传热系数K值，从α2=A(（rW)0．8)/(d0．2)式得知，提高流速W，α2就得以增加。因此从循环泵着手则可收到事半功倍和立竿见影的效果。从资料介绍，实际计算和实践都证明，当流速从1.5m/s增加到2m/s时对流给热系数α2将增大25%左右，所以不少制盐专著和专家推荐的最佳流速为1.5m/s～2.0m/s范围内。目前国内大多厂家使用加热管的材质耐腐蚀性还不太理想的现状下，作为切向进料罐选1.8m/s，轴向罐选1.5m/s左右为宜。而以往大多数盐厂使用的循环泵基本上都是ACP系列610、870型泵，该类型泵因叶片翼型保守，蜗壳及流道设计不合理，性能差，设备笨重，阻力损失大，效率低造成单位能耗高，与国际差距大(见表3、表4)：厂名生产能力(万t/a)配用电机功率(kW)循环泵特性美国阿尔科公司30112Q=5904m3/hH=2.44m；n=455r/min奥地利施泰因科尔盐厂40160Q=9000m3/hH=2.8m；n=400r/min罗马尼亚佛耳恰化工厂40160Q=6000m3/hH=3m；n=488r/min美国瓦特金斯格伦盐厂1556Q=2725m3/hH=2.74m；n=400r/min自贡市张家坝制盐化工厂10155Q=5500m3/hH=3.0m；n=