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流化床干燥设备在制盐工业的应用

2018.01.04

食盐也是我国对外输出的一种大宗商品,出口的食盐主要是真空制盐。从海水中提炼食用和工业盐非常便利,盐其实也是一种矿物质,特别在新疆地区这种矿产资源非常丰富,海盐在工业上得到广泛应用。我国是盐消耗大国,位居世界第一。2005年我国盐产量超过5500万吨,2006年盐产量预计将达到6300万吨,占全球18.3%,仅次于美国。我国盐产业存在的主要问题是技术落后、能耗大。现时原盐吨售价仅300-400元,而干燥1吨盐要消耗0.07-0.1吨蒸汽,同时还要消耗电量。能耗在制盐成本中占有相当大的比例。因此,如何正确选用和使用干燥设备很重要。 

一、盐的某些物理性质

这里的盐系指以氯化钠为主的工业盐和食用盐。纯净的氯化钠是无色透明的立方晶体,由于杂质的存在而成为白色立方晶体或细小的结晶粉体,真比重2.165,熔点801℃,沸点1442℃,味咸,pH值呈中性,易溶于水和甘油,难溶于乙醇。

氯化钠是食盐的主要成分,现有真空制盐、精制盐、食用加碘盐、洗涤盐和普通盐这几种品种。普通盐也叫工业盐或原盐,在沿海盐场也称海原盐。

食盐感观指标:白色(精制盐白度≥67-80;粉碎洗涤盐白度≥55;日晒盐白度≥45-55),无可见外来杂质,无苦味,无异臭。

颗粒粒度:精制盐0.15-0.85mm;粉碎洗涤盐0.5~2.5mm;13晒盐1.0-3.5mm。

水分:精制盐≤0.3%-0.7%;粉碎洗涤盐≤3%-3.5%。

一般来说,无论是那种品种的盐都需要干燥,盐干燥机的设计完善与否至关重要。

二、用于制盐工业的干燥设备

用于制盐工业的干燥设备有回转滚筒干燥机、气流干燥机、流化床干燥机,其中流化床又分为固定式流化床、振动流化床以及内热式流化床等。回转圆筒干燥器的优点是生产能力大、机械化程度高、流体流动阻力小、操作控制方便,其缺点是设备笨重、材料耗量多、热效率低、结构复杂、占地面积大、传动部件多、维修工作量大。气流干燥器的优点是结构简单、造价低、运动部件少、操作稳定、便于控制、湿物料分散均匀、气固两相接触面积大、干燥速度快、干燥能力大、散热面积小(散热少),其缺点是摩擦磨损大、颗粒破碎严重、流体阻力大。上述两种干燥方式都不太适合制盐工业。制盐工业宜以流化床干燥设备为主。下面介绍一下几种流化床干燥器的性能。

1. 固定式的流化床干燥器

我国使用固定式流化床干燥盐始于20世纪60年代。固定式流化床干燥器的优点是干燥速度快、热效率高、设备结构简单、便于维修。缺点是成品盐粒径不合格的多;风量大、风压高,导致除尘设备尺寸大、动力消耗大;还需要人工不断从干燥器中捞出由于死床形成的盐块。此外,由于固定流化床用气量较大、气速较高,可能夹带着小颗粒盐排出系统之外,造成不必要的损失。但总的来说还是比较适合目前的操作水平。

制盐行业使用固定式流化床干燥尚存在如下问题:①布料不均;②加料器与流化床不配套;③流化床设计不完善,没有充分考虑物料在床内的停留时间,以致盐没有干透而形成团块,甚至没有打散的湿盐在流化床内滚雪球,结出大量盐块。

2.振动流化床干燥机

20世纪80年代中期,我国制盐行业开始使用振动流化床干燥机。从原理上说,振动流化床用于制盐行业有很多优点:振动流化床适用于干燥分散度大、易粘结、不易流化的物料。由于振动促进了物料的流态化,所以风压和风速只需要满足被干燥物料中水分的汽化就可以,因而可比固定流化床减少1/3-1/2气量,减小了动力消耗,还减少了晶粒磨损及其他相关附属设备。振动流化床的机械振动促进了物料均匀分布,减少了粘结,有利于物料的干燥和有序前进,物料干燥比较均匀一致。

中小盐场使用的离心机脱水性能差,脱水后盐的含水量高达4%-6%甚至更高。因此,用固定式流化床干燥很容易造成死床,用振动流化床则可以避免这一现象。振动流化床兼具输送作用,可将盐颗粒及结块盐一并送出干燥器。目前,制盐业所使用的振动流化床的实际耗热量、冷风量、引风量及空塔速度几乎与固定式流化床相差无几,只是利用其不死床特点而已。

3.内热式流化床干燥机

内加热流化床干燥器是在普通固定流化床内设置板式换热器而成,并附有分散装置(在必要时尚需配备空气预除湿器)。湿物料经过加料器时直接被加热升温,物料呈松散状态,流化状况良好;达到干燥要求后,排出系统。

内热式流化床的特点是:传热强度大,热效率高;分散装置可以将容易团聚的物料打散;内置加热器能使物料快速升温,因而可降低总风量,并减少总装机容量;可根据流化床内的温度变化自动调节加料量。用于精盐干燥时,可考虑采用板式加热器,分布板也可采用特殊气流分布板,既可推动物料向前运动,又不会漏失物料。这类干燥器要求湿物料的初始湿含量在3%以下。辽宁某盐场使用了内热式流化床干燥器,吨盐能耗节约了10%。

三、能耗

发达国家干燥盐的强度为3.5-4t/(m2·h);我国多数盐场为1.75-2 t/(m2·h),极少数可达2.8t/(m2·h),具体数据见表5。我国制盐干燥器的能耗比较高,吨盐蒸汽耗量达70-100kg、耗电达7kw·h以上。

根据我国制盐干燥的现状,建议采用以下节能措施:

  • (1)将流化床的冷却部分去掉,代之以带夹套的螺旋输送器。带夹套的螺旋输送器有三个用途:①夹套内通冷却水,将盐冷却,而冷水被加热后可用来化盐、洗盐或作别用;② 输送机入口处设置呈螺旋状分布的棒条,可以将少量的盐块打碎,可省去筛分机;③ 用螺旋输送机作为加碘机,将盐和碘混合均匀。
  • (2)在流化床干燥器的排气口安装一台换热器,回收部分热量用于预热冷空气。
  • (3)将固定流化床改造成内热式流化床,可节能10%。
  • (4)选择高分离因数的离心机,将离心脱水盐的含水量由3.5%降至2.5%,每年可节约大量的能源。
  • (5)增加流化床的保温措施及密封性能,每年可节能3%-8%。
  • (6)提高热风温度,可节省能耗50%,还可减小设备尺寸和节省动力用电。
  • (7)健全风机谱系,以满足盐厂根据不同条件和需要选择适宜风量、风压的风机型号。使用还发现,前弯风机叶片容易积料而破坏风机的静动平衡,并造成引风机入口的堵塞,应予以改正。
  • (8)应尽量除去氯化钙、氯化镁,因为这些物料吸水性特强。

四、结论

根据上面所述,可得出以下结论意见:

  • (1)振动流化床干燥器属于振动机械,对设计、制造、使用要求较高,且制盐行业操作比较粗放,目前尚不适宜在制盐行业推广。 
  • (2)内热式流化床干燥器优点较多,但价格昂贵,与盐干制要求低成本不符。 
  • (3)固定式流化床干燥器考虑比较周全,结构也比较牢靠,适用于制盐行业。 
  • (4)在我国降低能耗是当务之急。在生产同样价格产品的情况下,我国的能耗是日本的8倍,是美国的6倍,节能很有潜力,节能工作任重而道远,制盐业也如此。

另外,盐用振动流化床干燥机的漏料是一个难题,控制不好,会给生产带来很多麻烦,同时影响生产能力及产品质量,但只要干燥机筛板结构及系统设计合理,合理地配备辅助设备,采取相应的解决办法,漏料问题是可以得到控制并根本解决的。

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