真空制鹽蒸發(fā)結(jié)晶器的設計與實踐.

1、真空制鹽蒸發(fā)結(jié)晶器的設計與實踐摘 要:真空蒸發(fā)制鹽外熱式強制逆循環(huán)軸向出料蒸發(fā)結(jié)晶器， 經(jīng)多個廠家生產(chǎn)應用實踐證明是成功的， 具有生命力的。這種新型結(jié) 構(gòu)，作為一項新技術新設備應加強研究，總結(jié)提高，推廣應用，不斷 完善。文章從流體力學、結(jié)晶機理角度要求，到具體工程設計參數(shù)和 材質(zhì)選用。論述了該罐的特點。關健詞：真空制盆；蒸發(fā)結(jié)晶器；結(jié)晶機理；罐型結(jié)構(gòu)；設 計參數(shù)；材質(zhì)選用1刖百蒸發(fā)和結(jié)晶是重要的化工單元操作過程， 在真空制鹽行業(yè)中 處于關鍵地位并起主導作用。目前我們所采用的蒸發(fā)結(jié)晶器是在原始 蒸發(fā)裝置的基礎上發(fā)展起來的，它不再是僅僅為了強化傳熱及蒸發(fā)能 力而獲得產(chǎn)品，同時更主要的是以提高結(jié)晶產(chǎn)

2、品的質(zhì)量和粒度為目 的。所以說傳熱及蒸發(fā)是為結(jié)晶產(chǎn)出合格的產(chǎn)品創(chuàng)造傳熱、傳質(zhì)的條件和環(huán)境。在傳熱蒸發(fā)過程中，嚴格控制料液的過飽和度以及晶核的 形成和成長環(huán)境，產(chǎn)出合格的結(jié)晶產(chǎn)品，這是蒸發(fā)與結(jié)晶相結(jié)合的原 理方面向前邁進了一大步。2蒸發(fā)結(jié)晶器的沿革鹽的生產(chǎn)主要是通過對鹵水進行加熱，使其蒸發(fā)濃縮結(jié)晶 析出固體NaCl的過程。隨著社會發(fā)展和科學技術進步，鹽作為人們 食用所占比例越來越小，而是大量作為基礎化學工業(yè)和其它工業(yè)部門 的原料。鹽的品種由古老的雪花鹽、筒鹽、鍋巴鹽，發(fā)展到今天的各 種特殊要求用途的特種鹽。制鹽設備也由古老的作坊式手工操作的園 鍋、鑲鍋、小方鍋、小平鍋、大平鍋，至近代制鹽工業(yè)用的

3、內(nèi)熱式強 制循環(huán)（標準式）蒸發(fā)結(jié)晶器和現(xiàn)代外熱式強制正循環(huán)（又分為切向 進料和軸向進料兩種）蒸發(fā)結(jié)晶器及外熱式強制逆循環(huán)（分為徑向出 i料和軸向出料兩種）蒸發(fā)結(jié)晶器。這也是目前國內(nèi)制鹽企業(yè)應用最多 的蒸發(fā)結(jié)晶器（如圖1所示）。若為了獲得粒徑更大的結(jié)晶鹽可在上 述蒸發(fā)結(jié)晶器上增設奧斯陸（OsLo）育晶器。D T B型育晶器或 倒園錐型育晶器，這樣可獲得粒徑在Imm至數(shù)毫米的結(jié)晶鹽產(chǎn)品。hCdffll藻發(fā)結(jié)晶零甯第a.外熱式強制正循環(huán)切向進料蒸發(fā)結(jié)晶器；b.外熱式強制正循環(huán)軸向進料蒸發(fā)結(jié)晶器；c.外熱式強制逆循環(huán)徑向出料蒸發(fā)結(jié)晶器；d.外熱式強制逆循環(huán)軸向出料蒸發(fā)結(jié)晶器3 NaCl結(jié)晶機理簡介3.

4、1 NaCl結(jié)晶的環(huán)境和條件，NaCl結(jié)晶要從鹽鹵料液中結(jié)晶 析出，料液必須從外部不斷地獲得熱能，使料液中的水分不斷蒸發(fā)濃 縮，使其達到飽和和過飽和（如圖 2所示）。不惜和區(qū)（我定區(qū)巡皮t圖史洛潸溟度與溶解度曲線圖3.1.1 當鹵水未達到飽和時NaCl不會產(chǎn)生結(jié)晶，當放入NaCI晶 體時則會溶解。如圖2 AB線下方的不飽和區(qū)域（穩(wěn)定區(qū)）。3.1.2 當鹵水繼續(xù)蒸發(fā)NaCl達到飽和，如圖2中的AB線即平衡溶解度曲線進人介穩(wěn)區(qū)，此時 NaCl結(jié)晶和溶解處于動態(tài)平衡，溶質(zhì) NaCl不會自發(fā)成核析出結(jié)晶。若有 NaCl晶核進人就能生長成晶體， 即圖2中AB線和CD線之間的介穩(wěn)區(qū)；3.1.3 當鹵水繼續(xù)

5、蒸發(fā)溶質(zhì)NaCl含量超過過飽和線CD線進人過 飽和區(qū)（不穩(wěn)區(qū)），則會自發(fā)地產(chǎn)生較多NaCl晶核。三個區(qū)域以介穩(wěn)區(qū)為最重要（當料液中有晶體存在的條件下即使 在介穩(wěn)區(qū)中也會有晶核發(fā)生，而介穩(wěn)區(qū)極易受外界影響即有無晶種、 晶種大小、多少，有無攪拌、振動及雜質(zhì)等等因索），晶體的成長應 控制在此區(qū)域內(nèi)進行。而 NaCl與其它鹽類比較，其介穩(wěn)區(qū)范圍非常 窄。所以要獲得較大粒徑的晶體較難。 而溶液的過飽和度AC是結(jié)晶 成長的推動力，是關鍵因素，其關系式如下： C=C2C1（g/L） （1）式中： C溶液的過飽和度（g/L）;C1 溶液在同一溫度下的平衡飽和濃度（g/L）; C2 溶液的實際過飽和濃度（g/L

6、）。要使結(jié)晶成長，必須使溶液達到過飽和，并控制在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)，溶 液的過飽和度完全用于晶種成長而消失。 在實際的運行過程中溶液的 實際過飽和度遠比其最大的過飽和濃度低。 有資料講：最大允許過飽 和度又取決于系統(tǒng)的性質(zhì)通常為 0.55g/L, 一般情況下溶液的實際過 飽和濃度AC值宜控制在1.50g/L左右，為最大過飽和濃度ACmax 的 1030% 氯化鈉的飽和溶解度溫度0102030406080100飽和溶解度g/100g 水35.735.836.036.336.637.338.439.8%26.326.3626.4726.6326.79 127.1727.7528.47氯化鈉的沸點升高%濃度1

7、01102103104105107沸點6.1911.03114.67117.69120.32125.09氯化鈉飽和水溶液的密度溫度 0102030405060708090密度kg/L 溶 液1.2091.2041.2001.1961.1911.1871.1831.1781.1751.170硫酸鈉的飽和溶解度溫度0102030406080100飽和溶解度g/100g 水4.89.019.440.848.845.343.742.5%4.588.2616.2528.9832.8131.1830.4129.84硫酸鎂的飽和溶解度溫度0102030406080100飽和溶解度g/100g 水30.935

8、.540.845.555.164.274%23.626.228.98 :31.2735.5339.142.533.2 NaCl晶核一一晶體的成長根據(jù)化工單元操作普遍擴散理論分析，晶體成長與以下幾個 因素密切相關。3.2.1 晶體成長的推動力是溶液的過飽和濃度差和傳質(zhì)速度。過 飽和溶液中溶質(zhì)擴散到晶核附近的相對靜止液層并穿過相對靜止溶 液層到達晶體表面結(jié)晶生長在其表面上，使其晶體長大，并放出結(jié)晶熱，熱量再依靠擴散傳遞到溶液中去。如圖 3所示。溶液的過飽和度 亦可用下式求得：過飽和度二產(chǎn)鹽量（g/h） /循環(huán)量（L/h） （g/L）3.2.2 000000脩環(huán)量，循環(huán)量=666667L/h,（即當

9、產(chǎn)鹽量為1t/h, 時需666.7m3/h的循環(huán)量）曲賽相界胡聲弄苗體的軀國圖3晶體成衽擴散過程示意圖3.2.3 溶液的溫度：在相同的時間和相同的溶液過飽和濃度差條 件下，溶液的溫度越高，溶液的粘度越小，溶質(zhì)的擴散速度越快，晶 體的成長速度也快。因此，溶液溫度高時容易得到粒徑較大的產(chǎn)品， 如圖4。過能和質(zhì)(g/L)圖4各加溫度條件下被晶成長速度與過飽和濃度的關系£富、士)附倒率囑留3.2.4 溶液中的雜質(zhì)濃度及懸浮物的變化：在相同的溫度條件下， 溶液中雜質(zhì)含量及懸浮物增加，則溶液濃度增高。溶液粘度上升，溶 液的擴散速度下降，晶體的成長速度也減小。3.2.5 晶體在蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)停留時間

10、：根據(jù)溶液中NaCl的成核速 率與產(chǎn)品排出速率基本一致，NaCl晶體的成長速率和產(chǎn)品粒徑的要 求，從而確定晶體在蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)的停留時間。據(jù)資料介紹，產(chǎn)品平 均粒徑0.4mm時其停留時間應在1小時以上。晶體生長速率公式如 下(按球形坦：Ra= (6%/B) p V (kg/m2 s) (3)式中：Ra晶體生長速率(kg/m2 s);0t 晶體容積系數(shù)，按球形計0c =1/6;R表面積換算系數(shù)，按球形計：后兀；P晶體密度(kg/m3);V晶體平均成長系數(shù)(m/s)。3.2.5 循環(huán)溶液流量：當加熱蒸汽量一定時循環(huán)溶液流量和溶液 的過飽和度成反比的函數(shù)關系，而循環(huán)流量又確定了蒸發(fā)結(jié)晶器各部位的流速大

11、小， 速度大又引起晶體之間、 晶體與器壁之間的碰撞加劇，致使晶體破碎成二次晶核的可能性增大， 對產(chǎn)品粒徑影響也很大， 因此要有適當?shù)牧髁俊?.2.6 鹽漿濃度：指參加循環(huán)料液中的晶體濃度，又叫固液比，在其它條件一定的前提下， 鹽漿濃度高則蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)晶體的保有量多。 晶體停留時間增長有利于料液過飽和度的消除和晶體成長。 但鹽漿濃度過高，晶體之間、晶體與器壁之間碰撞機率增多，晶體被破碎成二次晶核的機率也多， 對晶體成長也不利， 所以應控制適當?shù)木w濃度才行，一般的固液比控制在20%左右為宜。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶的終點應設計為60 度、43%（此時溶液含氯化鈉固體量21.74%，不適合離心

12、機的分離，需增加增稠槽。）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶的終點應設計為90 度、40%（此時溶液含氯化鈉固體量23.134%，不適合離心機的分離，需增加增稠槽。 ）4 現(xiàn)代蒸發(fā)結(jié)晶器的設計與實踐設計是科研實驗和生產(chǎn)實踐的橋梁和紐帶。 工程設計不能是簡單地照抄照搬前人原有的圖紙、資料和成果，盲目、機械的加以縮小或放大。設計要結(jié)合國情，是一項切合實際的創(chuàng)新性勞動。創(chuàng)新是設計的靈魂與推動力。要創(chuàng)新必須迎接風險和挑戰(zhàn)，必須實事求是，善于總結(jié)前人的經(jīng)驗、有所發(fā)現(xiàn)、有所改進、有所提高，設計才能做到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、達到資源合理利用、清潔生產(chǎn)、節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟效益之目的。我國制鹽行業(yè)目前普遍采用

13、的蒸發(fā)結(jié)晶器型型如圖 1 所示的四種為主。它們主要由蒸發(fā)室、加熱室、上下循環(huán)管、循環(huán)泵及鹽腳組成一個功能完善的罐型整體。 要求結(jié)構(gòu)合理、 符合流體力學原理，做到系統(tǒng)阻力小，動力消耗省，傳熱效率高，蒸發(fā)強度大，汽液分離效果好，能滿足鹽晶成長所需的條件和環(huán)境，產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。根據(jù)系統(tǒng)物料平衡和熱量平衡計算結(jié)果及相關經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定蒸發(fā)結(jié)晶器各組成部分的相關尺寸和參數(shù)?，F(xiàn)分述于下。4.1 蒸發(fā)室直徑及分離室空間高度蒸發(fā)室相關尺寸設計應滿足下述三點：一是能有效地減少和 消除料液過飽和度，使晶體有一個良好的成長條件和環(huán)境。 二是減少 料液的短路溫度損失，有利于閃發(fā)和汽液分離，盡量減少液沫帶出。三是盡量使蒸

14、發(fā)室內(nèi)表面平整光潔，防止結(jié)鹽垢成塊成疤，確保生產(chǎn)正常連續(xù)運行。4.1.1 蒸發(fā)體積強度法一一即每一秒鐘從每一立方米蒸發(fā)空間排 出的二次蒸汽體積，當分離空間高度確定時，其蒸發(fā)室直徑按下式計 算。D=a/W/V .兀. H（m） （ 4）式中：D一一蒸發(fā)室直徑（m）;W一一二次蒸?體積流量（m3/s）;V 一一允許蒸發(fā)體積強度1.11.5m3/m3s （有學者建議取 0.81.3 m3/m3 - s）;H一一汽液分離空間高度1.82.5m （另有建議2.53.0m）; 兀 圓周率。4.1.2 質(zhì)量速度法一一單位時間內(nèi)單位蒸發(fā)表面積允許蒸發(fā)水量 計算出蒸發(fā)室直徑DD=V4W/ % - V（m） （5

15、）式中：D一一蒸發(fā)室直徑（m）;W一一蒸發(fā)室蒸發(fā)水分量（kg/h）;V 允許質(zhì)量速度 2500800kg/m2h。末效取下限； 兀圓周率。4.1.3 近似比例法一一將蒸發(fā)室分離空間看作汽液分離器，分離 器直徑D按下式計算。(6)D=，U 負荷/0.541Rd =，U 負有0.54X0.44 =6.47VzU 負荷(m) 式中：D 蒸發(fā)室直徑（m）;U 負荷二W 秒 Mr 汽/r ?ft-r 汽（m3/s）;W秒一一二次蒸汽體積（m3/s）;R汽一一二次蒸汽重度（kg/m3）;r-料?重度（kg/m）;Rd一一實際汽體速度與基礎速度之比值（一般取0.44,若設有捕沫器可取1.15）。4.1.4

16、次次蒸汽斷面流速法一一通過蒸發(fā)室的二次蒸汽流速（即 空塔速度）設計規(guī)范確定為47m/s,筆者認為在多效蒸發(fā)時末效二次蒸汽速度宜控制在4m/s左右，其直徑D按下式計算：D=v/4GV/% W （m）式中：D一一蒸發(fā)室直徑（m）;G二次蒸汽量（kg/h）;V一一二次蒸汽比容（m3/kg）;W一一二次蒸汽流速（m/s）;兀 圓周率。4.1.5 次次蒸汽分離空間高度一一指蒸發(fā)室液面上汽液分離段的 有效高度。料液經(jīng)加熱進入蒸發(fā)室沸騰，汽泡不斷產(chǎn)生，穿過料液層 到達液面汽泡破裂，逸出二次蒸汽時所帶出的液滴和液沫， 絕大部分 能沉降回落的有效高度。文獻資料上大多采用2.03.0。我國現(xiàn)生產(chǎn)的蒸發(fā)結(jié)晶器蒸發(fā)室

17、有效分離空間高度（在沒有捕沫設施的情況下）大多在3m以上。尚有進一步增高的趨勢。4.1.6 次次蒸汽管徑一一二次蒸汽比容隨壓力而變化，為了減小 二次蒸汽管道壓力和溫度損失，目前設計中二次蒸汽管內(nèi)流速大多控 制在1040m/s進行計算。4.2 加熱室面積、加熱管直徑、長度的確定4.2.1 加熱面積的確定：根據(jù)物料平衡和熱量平衡計算結(jié)果及選用的參數(shù)，按下式計算：F=Q/K At （m2） （8）式中：F加熱面積（m2）;Q單位時間內(nèi)傳熱量（kcal/h）;K 總括傳熱系數(shù)（kcal/m2 - h - C）； t傳熱有效溫度差（C）。4.2.2 加熱管直徑與長度的確定在一定的熱負荷條件下， 確定了加

18、熱面積， 這就基本確定了進出加熱室料液溫度升高Atc和料液的過飽和濃度Ac。根據(jù)Atc與直控 d、長度L和管內(nèi)料液流速 W之間的關系，我們可用下式計算。Q=K - F - At=k - n 兀 d L - At(kcal/h) (9)Q= % /4 -d2 -n -w -rc - Atc -3600(kcal/h) (10)將( 9)代入(10)化簡得： tc=K At L/900 - r - w -d (C) (11)式中：Q傳熱量（kca/h）;K總括傳熱系數(shù)（kcal/m2 h C）； t傳熱有效溫度差（C）；Atc一一進出加熱室料液溫度升高（C）;d 加熱管計算管徑（ m） ；L 加熱

19、管有效換熱長度（m） ；W加熱管內(nèi)料液流速（m/s）;R循環(huán)料液重度（kg/m3）;C料液比熱（kcal /kg C）；,n加熱管根數(shù)；兀圓周率。上式說明當熱負荷和加熱面積確定后，Atc與L成正比，與d和W成反比。Atc是設計時必須予以重視的一個重要參數(shù)。因為 tc與料液的過飽和度，晶體的成長速度及鹽產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量密切 相關。一般應先確定Atc值的情況下再決定加熱管直徑d、長度L及 料液在加熱管內(nèi)流速W 。根據(jù)文獻資料和實踐經(jīng)驗，Atc大多在3c左右，最高達5 c 以上，管徑d外大多在。32。45mm,管長L大多在50007000mm, 最長達12000m以上，加熱管內(nèi)料液流速一般在1.22

20、.5m/s范圍內(nèi)選 取，大多控制在1.8m/s左右。結(jié)晶效的數(shù)據(jù)。4.2.3 加熱管根數(shù)的確定 當加熱面積確定之后按下式計算n=F/兀 d L（12）式中：n換熱管根數(shù)；F加熱面積（m2）;d加熱管計箕直徑（m）;L 一一加熱管有效換熱長度（m） ；兀圓周率。上式關鍵在于加熱管計算直徑的選取。 我國對于列管式換熱器計算的有關標準規(guī)范規(guī)定， 加熱管計算直徑取外徑。 我國制鹽行業(yè)傳統(tǒng)習慣采用加熱管內(nèi)徑與外徑的平均值中徑作為計算直徑。 根據(jù)筆者的設計實踐與資料介紹，因為總括傳熱系數(shù)K 值直接受管外蒸汽冷的給熱系數(shù)al和管內(nèi)料液對流給熱系數(shù) 2所左右。當 1< % 2時計算直徑取外徑。儀 1=

21、% 2時計算直徑取中徑。 1> % 2 時，計算直徑取內(nèi)徑。在我們的制鹽加熱室中，管外蒸汽側(cè)的 1遠 遠高于管內(nèi)料液側(cè)的 2,起碼 1是 2的23倍。所以筆者認為在 計算用于制鹽的加熱室加熱管根數(shù)時應取加熱管內(nèi)徑作為計算直徑為宜。4.2.4 加熱室筒體直徑的確定在加熱管直徑和根數(shù)確定之后， 制鹽用加熱室內(nèi)加熱管多用等邊11三角形方式排列，其筒體直徑可用以下經(jīng)驗公式計算：D=1.15PtA/N(m) (13)式中：D 加熱室筒體直徑 m;Pt管間距mm。N加熱管根數(shù)。管間距一一加熱管與加熱管的中心距離，采用脹管法Pt=1.31.5d外。我國制鹽行業(yè)在較長時期內(nèi)，一套多效裝的加熱室 均采用相

22、同的管間距，這樣各效加熱室直徑也均相等。筆者認為這是 欠妥的，從首效到末效進人加熱室的蒸汽比容相差很大，為降低壓力 及溫度損失有利于傳熱，應依據(jù)蒸汽比容的不同，也應采用不同的管 間距。在較高真空度的狀態(tài)下末效的管間距應進一步擴大。所以 Pt=1.31.8d外來選取為好。圖5蒸汽進口防沖裝置簡圖4.2.5 加熱室蒸汽進口的設置 為了防止高速蒸汽流對加熱管的沖刷而引起侵蝕和振動，應在蒸汽進口處設防沖擋板或?qū)Я髌髟O防沖擋板時，防沖擋板與筒體內(nèi)側(cè)的距離h應大于加熱蒸 汽進口管內(nèi)徑的0.25d,擋板直徑D大于進口管直徑d,其蒸汽通道 切面積，必須大于蒸汽管進口橫切面積。如圖 5a所示。設導流器， 是一種

23、較為理想的蒸汽進口防沖結(jié)構(gòu)， 也是制鹽行業(yè)用得較多的一種。 它將流速較高的蒸汽送入夾套的環(huán)型槽內(nèi)進行再分配，其環(huán)型通道寬度h與蒸汽進口管直徑d的關系是h n 0.3d,如圖 5b 所示。4.2.6 加熱室內(nèi)加折流板我國制鹽行業(yè)早期在加熱室內(nèi)大多沒有加折流板，到 80 年代因材質(zhì)的改進， 耐蝕性能提高， 更換加熱管的周期延長和引進國外制鹽技術裝備開始， 我國自己設計的加熱室內(nèi)開始裝設折流板， 以強化傳熱過程。大多采用圓塊型折流板，其圓缺率基本按統(tǒng)一的 0.25D進行設計。 折流板間距采用上寬下窄方式， 最大處亦應小于加熱室直徑。筆者認為，蒸汽冷凝型若設折流板，其圓缺率應擴大至0.45D 左右，不

24、應當是統(tǒng)一的，應該是上大下小。因為加熱蒸汽進人加熱室逐步冷凝放熱， 蒸汽體積流量逐步減少之故。 而折流板的間距也是同樣原因，應該是上高下矮。另外，筆者很贊同在好些文獻資料上講的：在換熱器殼層空間為蒸汽冷凝時折流板對其給熱系數(shù)8 1的大小幾乎沒有影響， 所以不需裝設折流板。 但為了增加管束的剛度和防止管子振動和冷凝液的排除而裝設折流板者是例外。4.3 循環(huán)管直徑的確定上下循環(huán)管直徑通常都是按經(jīng)驗數(shù)據(jù)作為計算依據(jù)。 外熱式強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器下循環(huán)管切面積與加熱管總切面積之比， 一般文獻資料為 0.81.1。上循環(huán)管切面積與下循環(huán)管相同，或者上循環(huán)管直徑為蒸發(fā)室直徑的 0.20.3 倍。經(jīng)長期實踐，

25、為了降低料液在循環(huán)管中流動阻力， 降低循環(huán)泵揚程宜將循環(huán)管直徑加大。 從目前設計情況看循環(huán)管切面積與加熱管總切面積之比控制在1.01.5之間。近期有進一步擴大的趨勢， 而上下循環(huán)管直徑趨于一致。 而加熱室上錐體與上循環(huán)管連接的彎頭， 傳統(tǒng)是采用等徑彎頭。 筆者將其改為漸縮式彎頭，實踐證明效果良好。4.4 加熱室上花板至燕發(fā)室液面的距離為了防止料液經(jīng)加熱在加熱管內(nèi)沸騰造成管壁結(jié)垢而降低總括傳熱系數(shù)，甚至發(fā)生堵實心管而影響生產(chǎn)正常運行，所以在上花板以上必須保持足夠的液柱高度。這個液柱高度大致可用下式計算。H=（P1 P2）/r（m） （14）式中：H 液柱高度（m）;P1料液出加熱管口的溫度減去料

26、液沸點開后對 應溫度下飽和蒸汽壓力（at）;P2蒸發(fā)室二次蒸汽壓力（at）;r為汽液固三相流的平均重度（kg/m3）.4.5 循環(huán)泵循環(huán)泵是外熱式強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器的重要組成部分。其性能的優(yōu)劣直接影響裝置的能耗、產(chǎn)品粒度、生產(chǎn)強度、運行周期及運 行費用。從設計到生產(chǎn)不僅要求泵的流量、揚程，能滿足裝置所需， 更要求泵的效率高，操作、維修方便、安全、運行時間長，對晶體的 破碎率少。制鹽用循環(huán)泵屬于大流量、低揚程、高比轉(zhuǎn)速的軸流泵。泵的流 量、揚程、功率分別和轉(zhuǎn)速的一次方、二次方、三次方與泵葉直徑的 三次方、二次方、五次方成正比關系。而比轉(zhuǎn)速又是確定泵葉形狀及 性能參數(shù)特性和汽蝕性能的主要參數(shù)。當前

27、泵的轉(zhuǎn)速常按汽蝕比轉(zhuǎn)速 公式計算。C=5.62n，Q/NPSH3/4（15）式中：Q泵的最佳工況流量（m3/s）;N泵的規(guī)定轉(zhuǎn)速（r/min）;NPSH設計或最佳工況時必須汽蝕余量（m）;C汽蝕比轉(zhuǎn)速。當泵的幾何相似，運動相似時則Q=K2 n D3 ,NPSH=kin2 D2,將Q與NPSH代人（15）式，整理得n D=常數(shù)對于幾何相似，運動相似的泵，n D值相等，則汽蝕相似。目 前國內(nèi)軸流泵模型 D=0.3m, n=1450r/min , n D=435。模型泵可在 此值下運行可以無汽蝕。因而把 n - D=435 （國外較先進的大型軸流泵的n D值為200）作為一項準則，來選擇泵。不論泵的

28、直徑多大其n D值應當小于435。此值越小，泵越不容易發(fā)生汽蝕。所以當 流量一定時，宜選用泵葉直徑較大、轉(zhuǎn)速較低的泵。幾何相似告訴我們，泵的流量和轉(zhuǎn)速的一次方、泵葉直徑的三次方成正比，因流速降低從而減小了水力損失，可以提高泵的效率，效果是非常明顯的。4.6 裝料容積指蒸發(fā)結(jié)晶器循環(huán)系統(tǒng)間的所有料液容積。 這是完成料液蒸發(fā)，使溶質(zhì)NaCl 達到過飽和析出晶核，并使晶體成長為所需產(chǎn)品粒度的地方。 為確保其所需的環(huán)境和條件， 其容積應滿足料液每一次循環(huán)流經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)的時間，應大于 30 秒為宜。4.7 鹽腳直徑與長度鹽腳是成品 NaCl 晶體沉降增稠儲存中轉(zhuǎn)的容器。外排鹽漿量控制著循環(huán)料液中的固液比，

29、 確保蒸發(fā)結(jié)晶器正常運行。 為了提高產(chǎn)品質(zhì)量， 降低汽耗， 可加淘洗鹵水對外排鹽漿進行淘洗降溫回溶晶體表面的可溶性雜質(zhì)， 浮選淘洗除去細小的鹽晶和其它細小的固體微粒，起到降低排出鹽漿溫度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低汽耗的作用。鹽腳直徑： 根據(jù)科學試驗和生產(chǎn)實踐驗證， 按鹽腳單位橫切面積單位時間內(nèi)沉降鹽漿晶體量來確定，一般控制在1420t/m2h。若加淘洗鹵水其上升流速視鹽晶粒度與鹽漿固液比而定。 據(jù)文獻資料介紹一般在1 10mm/s之間選用。鹽腳長度，根據(jù)國內(nèi)外生產(chǎn)裝置的實踐經(jīng)驗大多控制在5 m左右。也有控制在3m 左右的。這些應視規(guī)模、工藝流程等條件而因地置宜選用才能取得良好效果。4.8 材質(zhì)選擇4

30、.8.1 選用蒸發(fā)室及上下循環(huán)管和加熱室上下錐體的材質(zhì)，應從具體條件出發(fā)，選擇表面光潔、加工、維修較易，耐蝕、耐磨、耐沖刷性能好的材料。上世紀 8090年代應用于生產(chǎn)的有B3 0銅銀合金復合板、超低碳不銹鋼（316L）復合板、雙相不銹鋼（18- 5）復 合板、鈦及鈦合金復合板。經(jīng)實踐證明均是可行的。但超低碳不銹鋼（316L）在濃C 1 存在的條件下易受pH值及硫化物等的影響而發(fā)生均勻點蝕、孔蝕、穿晶，甚至穿晶斷裂，影響使用壽命。所以要充分注意使用環(huán)境條件，調(diào)整罐內(nèi)料液pH 值、除去硫化物（包括有機硫化物）等措施，從目前環(huán)境、條件，就耐蝕、耐磨、耐用、加工制造及經(jīng)濟合理綜合考慮， 以選用耐蝕性能

31、優(yōu)于 （ 316L ） 的鈦及鈦合金或雙相不銹鋼（2205）復合板為宜。不管選用何種材質(zhì).對其所有與料液接觸的器壁表面及焊縫必須進行打磨拋光、酸洗、鈍化處理。使其表面形成光滑、 致密的鈍化膜以防止腐蝕和誘發(fā)晶核的附著， 進而形成結(jié)晶堆積成鹽塊之目的。4.8.2 加熱室加熱管、管板及筒體加熱室是蒸發(fā)結(jié)晶器的心臟， 選取更應仔細認真地加以比較確定。上世紀80、90年代常用的有普通無縫碳鋼管低合金（E2）鋼管、紫銅管、B3 0銅銀合金管、鈦合金及純鈦管。并匹配相應的管板或復合管板。 筒體采用碳鋼板或不銹鋼復合板加工制作。 目前從經(jīng)濟合理考慮， 加熱管宜選用鈦合金及純鈦管。 因為它具有表面光潔粗糙度低

32、與水無親合力，傳熱性能好，耐蝕、蝕磨、耐沖刷能力強，比重輕、管壁薄，使用壽命長等特點。管板配用相應的復合板。加熱室筒體宜選用不銹鋼或雙相不銹鋼復合板加工制作。5 結(jié)束語蒸發(fā)結(jié)晶器是真空制鹽生產(chǎn)裝置的關鍵設備， 歷來是設計和生產(chǎn)單位十分關注的焦點。特別是最近幾年在中國井礦鹽期刊上發(fā)表了不少文章， 對我國普遍采用和推薦采用的罐型 （如圖 1 所示） ，從蒸發(fā)結(jié)晶機理和流體力學原理角度進行探討；從各生產(chǎn)廠家提供的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行技術經(jīng)濟和產(chǎn)品質(zhì)量的分析對比。多數(shù)意見認為圖1 中的罐型c、d優(yōu)于a、b認為c、d罐型基本克服了 a、b罐型的缺點，保留其優(yōu)點并充分地運用了結(jié)晶機理，料液加熱升溫后，在蒸發(fā)室下錐體，切向進入蒸發(fā)室，逐步形成汽、液、固三相流呈螺旋狀上升， 穿過鹽漿層到達液面蒸發(fā)。有利于料液過飽和度的消除和晶體成長，并對鹽晶進行浮洗，