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結(jié)垢是真空制鹽生產(chǎn)中常見的現(xiàn)象,制鹽主體設(shè)備蒸發(fā)室和加熱管的結(jié)垢,不僅將降低設(shè)備的有效容積,而且將使加熱管的傳熱系數(shù)降低,惡化生產(chǎn)條件,產(chǎn)能下降,嚴(yán)重的結(jié)垢還將迫使生產(chǎn)停頓,縮短有效生產(chǎn)時間,降低設(shè)備壽命甚至損壞設(shè)備,增加原材料和能源的消耗,因此蒸發(fā)罐的防垢一直是真空制鹽生產(chǎn)中高度重視的技術(shù)問題。在真空制鹽隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展的今天,注重國內(nèi)外在防垢措施方面的進(jìn)展,吸取有益的經(jīng)驗,采取有效的防垢措施,對推動真空制鹽技術(shù)水平的發(fā)展、降低消耗、提高資源利用率、以盡可能少的資源消耗、獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益具有重要的意義。1、結(jié)垢原因

由于大部分鹽鹵中都含有鈣、鎂等陽離子和硫酸根、碳酸根等陰離子,這些離子所組成的化合物,碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鈉、氯化鈉等會因濃度、溫度變化,達(dá)到過飽和而結(jié)晶析出,在加熱管內(nèi)和蒸發(fā)室內(nèi)壁附著而生成垢 。特別是由于硫酸鈣的負(fù)溶解度,即當(dāng)溫度超過40℃時,隨溫度升高其溶解度下降。在精制鹽水中其接近飽和,當(dāng)在加熱管內(nèi)鹵水升溫時,難免結(jié)晶析出。另一方面是由于操作的原因,在生產(chǎn)中因操作的原因容易出現(xiàn)假液面、低液面生產(chǎn)或者加熱蒸汽突然暴漲的現(xiàn)象,造成加熱管出口處的靜液位壓力不足,使本應(yīng)在加熱管出口以上才沸騰的加熱鹵水,因靜液位壓力不足而在加熱管內(nèi)沸騰,這必然引起鹽類的結(jié)晶析出,在加熱內(nèi)壁附著而形成鹽垢。

在多年的科研和生產(chǎn)實踐中,總結(jié)出很多行之有效除垢方法:

(1)水溶法

適宜于除去水溶性垢層或垢層混合物中水溶性組分大的情況; 如Na2 SO4、NaCl和CaSO4 ·Na2 SO4 等。采用水溶除垢時,常需適當(dāng)加熱,以提高溶解度和加快溶解速度。

(2)酸洗法

適宜于除去碳酸鹽垢物,或垢層混合物中碳酸鹽組分大的情況。酸洗液一般用鹽酸配制,酸的濃度為1% ～3% , 垢層太厚可增加到5%,可根據(jù)除垢情況采取一次洗滌或多次洗滌。洗滌中要注意防止氣泡泛液和及時分離沉渣。酸洗完后要用稀堿液中和, 或用淡水洗凈, 防止設(shè)備受損。

(3)堿煮—酸洗法

適宜除去硫酸鈣、硫酸鍶等垢層。操作時先用純堿配成3% ～5%濃度洗液,在加熱情況下循環(huán),此時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為:

CaSO4 +Na2 CO3=CaCO3 ↓ +Na2 SO4SrSO4 +Na2CO3=SrCO3 ↓ +Na2 SO4

然后再用酸洗液循環(huán),除去上反應(yīng)式中生成的碳酸鹽。酸濃度1%～3% ,最后再用淡水清洗。

(4)機(jī)械除垢

適宜于除去各種垢物。對銅、銅鎳合金及鈦管不宜采用此法,以避免管材受損。該法是采用“洗管器”,在水流伴同下用機(jī)械刀刮削垢層的辦法除去垢物。該法除垢費(fèi)用省,但垢物不易清除干凈,而且只宜用于碳鋼設(shè)備。

(5)高壓水清洗技術(shù)

試驗表明:此方法清洗徹底,除垢率大于99%。但此法耗費(fèi)人力、物力較大,清理速度慢,工程造價高。

為防止蒸發(fā)設(shè)備結(jié)垢,采用的防垢措施有:

(1)重視蒸發(fā)設(shè)備材質(zhì)的選擇

不同材質(zhì)結(jié)垢情況不同,選擇合適的材質(zhì)對垢的形成速率有很大影響。蒸發(fā)室、加熱管是真空制鹽關(guān)鍵設(shè)備組成部分,它們的選材變化較多,歷史上曾用過碳鋼、銅、合金鋼、不銹鋼等,到目前為止已使用鈦材及合金。材質(zhì)之所以不斷改善,主要是適應(yīng)制鹽生產(chǎn)以及使用環(huán)境的需要,既要耐腐蝕,又要有良好的傳熱性。

由于鈦比重小, 約為普通鋼的60%, 銅的50% ,所以制造同樣大小的設(shè)備使用鈦材要比使用鋼材、銅材減少一半的量,另外由于鈦材耐腐蝕,傳熱效果好,選用壁厚又較薄, 1.2mm～1.5mm,而鋼、銅約需3.5mm,從這一點看選用鈦材其重量又減少約三分之一,所以鈦材雖然價格是銅的十倍,但是由于比重小、強(qiáng)度大,投資僅是銅材的二倍多。

由于鈦表面光滑,耐腐蝕,對于防止蒸發(fā)罐壁結(jié)鹽垢,延長洗罐周期有良好效果。如1982年自貢鄧關(guān)鹽廠年產(chǎn)9萬t真空制鹽工程(黑鹵)的Ⅰ、Ⅲ效加熱室采用TA2 換熱管及鈦鋼復(fù)合花板結(jié)構(gòu)。自1984年投產(chǎn)運(yùn)行以來,換熱管一直使用良好,管內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象也明顯減少。1983 年在內(nèi)蒙古吉蘭泰鹽廠年產(chǎn)5萬t真空制鹽工程設(shè)計中,對蒸發(fā)罐Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ效蒸發(fā)室首次采用了鈦鋼復(fù)合板結(jié)構(gòu),經(jīng)多年運(yùn)行證明,鈦鋼復(fù)合板制造的蒸發(fā)室,對減緩腐蝕及結(jié)垢鹽、延長生產(chǎn)周期,提高鹽質(zhì)均有良好效果。

湘澧鹽礦首效鈦鋁鎳合金加熱室,于1985年3月1日正式投入運(yùn)行迄今已14年過去了,該設(shè)備仍完好無損,運(yùn)行正常。1987年,湘澧鹽礦又針對二組罐進(jìn)行改造,未使用鈦材前,加熱室銅管結(jié)垢嚴(yán)重影響熱交換效果,每天有時每班都要洗罐,使用鈦材后,洗罐次數(shù)大大減少, Ⅰ、Ⅱ效加熱室一周洗一次罐, Ⅲ、Ⅳ效加熱室半個月才洗一次,不但熱交換效果好, 而且有效生產(chǎn)時間也大大增加, 產(chǎn)量大幅提高。

(2)從鹵水凈化入手

真空制鹽生產(chǎn)中設(shè)備結(jié)垢根源是鹵水中陰陽離子反應(yīng)而生成垢,因此對鹵水進(jìn)行預(yù)處理是十分必要而且是有效的。對鹵水進(jìn)行凈化處理主要是達(dá)到兩個目的,一是提高產(chǎn)品質(zhì)量;二是防止生產(chǎn)裝置結(jié)垢,確保有效的生產(chǎn)時間,降低能耗。國內(nèi)外很多真空制鹽廠在生產(chǎn)前都有鹵水凈化程序。

鹵水中的鈣鎂離子可采用加純堿和磷酸鈉鹽的方法,也有利用加偏硅酸鈉的方法來除去。但傳統(tǒng)的鹵水凈化大都采用石灰———芒硝———二氧化碳、石灰———純堿、純堿———燒堿等三種方式。江西鹽礦有限責(zé)任公司年產(chǎn)30萬t、2萬t無水芒硝的鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置,是引進(jìn)瑞士蘇爾壽埃雪維斯公司的工藝技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備,但裝置不久便發(fā)現(xiàn)預(yù)熱器結(jié)垢嚴(yán)重,進(jìn)行鹵水凈化后經(jīng)生產(chǎn)運(yùn)行檢驗效果較好,加熱室結(jié)垢現(xiàn)象得到控制,解決了困擾幾年的一大問題。