浅谈雪花盐生产所需热源种类的分析与比选

■ 吴发进

浅谈雪花盐生产所需热源种类的分析与比选

■ 吴发进

雪花盐属于高档口食盐，以其低钠清洁、绿色环保、安全卫生著称，在韩国、日本以及国内许多大城市均倍受青睐，传统的生产过程中所需要的热能为蒸汽或热油，近年来，太阳能用于雪花盐生产已获成功。太阳能用于雪花盐的生产将大大降低产品的能耗成本，也是盐行业的一大技术进步。本文就雪花盐生产所需要的热源种类进行分析与比较，供选。

雪花盐 生产 热源 种类 分析与比选

1前言

雪花盐，因盐的晶体形状类似于自然界的雪花而得名，掬一捧雪花盐抛向空中，盐便会慢慢地象雪花一样优雅的下落。成品雪花盐，色泽白中透亮， 纯粹天然、绿色，速溶低钠，洁净味鲜。还是高档调味品，可作为凉拌，爆炒、汤料、高档腌制等，特别适合中老年及“三高”人群食用，在韩国、日本及中国等大城市，很受消费者青睐。目前，雪花盐是以海盐为母盐而制得的。海盐又是以海水为原料，通过自然蒸发而结晶析出的盐类。所以雪花盐属于海盐大类。由于雪花盐是二次蒸发结晶，属于再制盐，其生产工艺较为复杂，生产成本较高，但是产品呈片状晶体、晶形美观、口感极佳，销售前景看好。由于雪花盐的晶体是在卤水表面上生成的，产量非常低，对于工厂化生产雪花盐工艺来说，要对蒸发器里卤水，不断加热而蒸发水份，浓缩卤水，使卤水表面连续形成盐花，当盐花因自重而沉入蒸发器底部后，形成盐层，再对盐层进行捞取控淋，控淋后的盐产品便是雪花盐，在这生产过程中，加热蒸发就要消耗一定量的热能，常规的热能由蒸汽锅炉提供的饱和蒸汽或导热油锅炉提供的热载体，或商品蒸汽（一般为过热蒸汽），随着近年来太阳能热源的不断推广应用，太阳能作为雪花盐的热源供给也日趋成熟，海南省茑歌海盐厂已经采用太阳能加热法生产海精盐，产能达到5万吨/年。本文分析自备锅炉生产蒸汽、商品蒸汽和采用太阳能集热器，三种方式各自生产成本，并进行客观的分析与比较，来提供选择依据。

2雪花盐生产工艺

雪花盐虽然属于蒸发结晶的再制盐，但是与井矿盐生产工艺不同，井矿盐采用多效蒸发罐密闭负压蒸发，热效益高，而雪花盐蒸发器是平锅敞口、常压常温蒸发，热效益差，热能消耗较大，能耗费用占成本比重较大，降低雪花盐工厂成本，合理选择热源，降低能耗是关键。

2.1雪花盐生产工艺流程

雪花盐常规生产工艺程序：原盐（海盐）和自来水按照一定的比例分别加入化盐机内，直接进行搅拌化盐制卤，测量卤水浓度，确保卤水饱和，即24.5波美度（°Bé）以上，浓度不到饱和点，可加大盐量调节。因饱和卤水蒸发浓缩过程中，消耗的热能最少。饱和卤水放进储液槽内暂存，随后再由卤泵打入压滤机过滤，过滤后的清液直接自流进滤液槽，至此饱和卤水的第一道净化完成，接着对饱和卤水进行第二道净化，即由滤液泵打入砂滤器进行净化，经过第二道净化后的饱和卤水，再检测浓度和清澈度（能见度），待符合检验要求时，由完成液泵打入纯净卤塔备用，如果饱和度和清澈度不达标或，可再打入砂滤器循环过滤，直至符合标准数值以后，再引卤水至蒸发器进行加热蒸发，随着卤水浓度的不断提高，蒸发器卤水表面逐渐形成结晶（也称盐花），盐花沉入蒸发器底部形成盐层，盐层达到一定数量以后，就可进行人工或机械捞取，捞取上来的湿盐含水量特别大，需要进行静置控淋，控淋就是在蒸发器上面的滤板上进行的，纯净的卤水自然下落到蒸发器里，湿盐爽至合格后，暂存起来，一般用吨袋预装，如果各项指标检验合格，就可运至分装操作间补碘混合，计量包装。这种生产及设备流程十分接近韩国的现有的雪花盐生产工艺。设备流程如图1。

2.2雪花盐生产工艺特点

从上述工艺流程知：雪花盐生产工艺特点：①工艺简洁，明显分成卤水处理、蒸发结晶及捞盐淋卤、加碘后计量包装。这种工艺方式就决定了雪花盐生产产量低，不适合大产能集约化作业，属于半机械化、半手工作业形式。②蒸发效率低，常温常压，能量损失大，热能消耗占成本比重较大。③计量包装也不适合机械化作业，一般还是手工计量包装为主，研其原因：一是大批量机械化计量包装，破坏了晶体的雪花状态，二是雪花盐流动性差，机械化包装产能太低，包斤难以控制在允许范围内。

3雪花盐生产热源供给方式

雪花盐生产过程中，蒸发是关键工序，蒸发消耗热能，即能耗，能耗是雪花盐工厂成本形成的主要方面。蒸发就是利用热能持续加热纯净的卤水（也称完成液），使其水份不断从卤水中挥发排出，提高卤水浓度或过饱和度，增加氯化钠结晶动力，从而析出雪花盐产品的过程。

图1 雪花盐生产设备流程图

3.1雪花盐生产过程中，蒸发结晶器机构

蒸发结晶器是雪花盐生产过程中的关键设备。雪花盐工厂化生产是在蒸发器中进行的，蒸发器，也可称之为结晶器，因为在卤水达到过饱和点之后，蒸发和结晶是几乎同时发生的，所以也叫蒸发结晶器（程序上是先蒸发后结晶），蒸发结晶器为一个非标设备，是一个组合式专用热交换兼蒸发结晶装置，主要由三部分组成，即换热器、热油槽、蒸发结晶槽。上部为蒸发结晶槽，下部为热油槽，换热器安装在热油槽内（如下图2），工作原理：热油或蒸汽通过换热器将热能传递给热油槽里的导热油，热油再将热能均匀传递给蒸发结晶槽内的卤水，使其不断获热而挥发掉大量水分，提高卤水浓度或过饱和度，从而结晶析盐。蒸发槽的材质要求很高，一般材质为316L不锈钢，一是要防腐。卤水系强腐蚀性化合物，特殊是氯离子对奥氏体材质的穿透性树状腐蚀影响，普通材质耐腐蚀能力有限，不宜采用。二是要传递热能，导热油的热能就是要通过蒸发槽底部不锈钢板传递给卤水，而蒸发卤水中的水分。热油槽的材质要求一般，普通钢板Q235A制作即可，换热器一定要选择优质碳素结构钢，一般为优质无缝钢管。导热油的油品按照导热油锅炉的油品要求选型。绝热层主要作用是保温，降低热损失，提高热效率。如果采用蒸汽作为热源，根据国家《特种设备安全法》规定，换热器属于压力管道，其制作换热器的单位和个人必须要有相应的资质，换热器在安装使用之前，必须通当地过政府特种设备检验部门的气密性检验及探伤检验，检验合格后，发放压力管道使用许可证，才能安装调试。不得私自制作和使用未经检验和擦伤的压力管道。如果使用导热油作为热源的，制作人员也必须具有有关焊接资格证书，方可焊接，安装之前也需要进行必要的水压试验。

图2 蒸发结晶器截面图

3.2雪花盐生产的供热方式

雪花盐生产中的热能变换是通过一组叫热变换器的机构来实现的，热变换器也称换热器，它是一组优质无缝钢管制作而成的，正常安装在热油槽内部的悬空位置，热介质（蒸汽或导热油）在管道内部快速流动，并将热能通过管壳直接传递给油槽里的导热油，油槽里的导热油再均匀的加热蒸发槽里的卤水，从而，实现卤水“提度增浓”而析盐，从生产实践看，雪花盐蒸发过程中，卤水温度控制在80±5℃为宜。卤水温度控制过高，容易引起雪花盐回溶，也可使晶形变异，类似于日晒盐，卤水温度太低，产量太小。换热器的换热面积是经过计算后而专门设计的，无缝钢管直径与壁厚等均要符合规定，一般似蛇型摆布较多（如图3）。因雪花盐是漂浮在卤水表面的盐花，沉入卤水底部后，需要定时捞取（也称收盐）控淋，蒸发的水分（水蒸汽）也要及时顺畅的自卤水表面挥发出来，再从车间室内气窗自然流出（因为有温差和压差，形成拔风），所以蒸发结晶器必须是敞口，不能有压力，也不好在蒸发结晶器上面加盖密闭。敞口也就是常温常压蒸发，常温常压蒸发热效率较低，加之于热变换次数较多（如锅炉烧水生产蒸汽，锅炉本身的热效率η1，雪花盐热油槽里的换热器的热效率η2，热油与卤水之间的传热效率η3，总的热效率应该为：η=η1×η2×η3，一般为50—55%），所以雪花盐生产过程中，采用自备锅炉供热方式的，能源指标一直居高不下。目前，国内雪花盐生产所需热源种类一般由：①仍然有自备锅炉供热，按照传热介质的不同，自备锅炉也分蒸汽锅炉和导热油锅炉两种，蒸汽锅炉就是烧水产生蒸汽，蒸汽再作为热介质进换热器交换，导热油作为热载体的，原理与水蒸汽完全一致。②第二种热源供应方式为商品蒸汽，商品蒸汽是受到地域限制的，一般在工业园区或城镇附近、大型发（热）电厂附近才有。商品蒸汽可直接通入车间，经过计量后直接使用，方便快捷，蒸汽品质也好，一般均为过热蒸汽，压力高，有时间使用之前，还需要进行压力变换（降压至0.8MPa以下）。③第三种热源就是使用清洁能源，即太阳能供热，这是最近几年才发展起来的，具有前景的供热方式。太阳能供热方式，国内已经有在用生产线的成功范例；①海南省茑歌海盐厂5万吨/年海精盐生产上运用，②大连盐化也在采用太阳能作为热源生产日晒盐和雪花盐。日晒盐和雪花盐的区别，主要是晶体形状的差别，雪花盐晶体形状主要为片状，而日晒盐晶体形状主要为正六面体的粒状。在生产工艺上可进行控制，蒸发结晶温度和收盐时间的掌握上，可以决定生产的是日晒盐，还是雪花盐。根据市场销售行情，即方便的进行生产工艺的管控，即可分出不同的品种。

图3 换热器安装摆布图

3.2.1自备锅炉生产雪花盐

雪花盐生产一般均为多品种联合生产型企业较多，如主产品为海精盐，副产颗粒盐，辅助生产粉碎洗涤盐（腌制盐）及分装小袋盐（320克/袋，400克/袋，500克/袋，袋型诸如平袋和立袋等），即可投资生产雪花盐，不仅增加盐产品品种，而且还能消化各种生产工艺过程中，降等降质后而回收的附产盐。因雪花盐是重新结晶，只要对蒸发卤水处理到位、洁净，卫生，对原盐的要求不是很高，一般海精盐、腌制盐、小袋盐、颗粒盐等生产过程中，回收的附产盐即可作为雪花盐的生产原（料）盐，如海精盐生产过程中的，粉末盐，即干燥床的除尘器回收的细盐，洗盐机中洗涤卤水带出的碎盐，离心脱水工艺中，离心机甩后液中回收的洗涤细盐，分装生产过程中，各设备接口抛散出来而回收的精制盐，堆场或仓库收集的少量地脚盐等。多品种联合生产型企业一般均为老企业，都为自备锅炉供热，生产雪花盐条件充分具备。自备锅炉，不管是水蒸汽锅炉还是导热油锅炉，主要考核的是雪花盐成品的煤耗指标，从生产实践上讲，雪花盐生产的纯洁卤水是从24.5Be/(婆美度，下同)蒸发到26 Be/，26 Be/以上者，卤水含盐量太少，一般都是作为循环化盐制卤，卤水到29 Be/及其以上者，直接甩后并集中排放并收集，着为商品卤水出售，如①浮选废旧塑料制品；②生产氧化镁，③菱镁制品等。根据消耗数据来看：折出1吨雪花盐，需要蒸发3吨水份，消耗饱和蒸汽4吨，折合煤炭0.8吨。江苏金桥古淮制盐公司，采用自备蒸汽锅炉（多品种联合生产）生产雪花盐，其最好的效率是0.6吨煤/吨雪花盐，一般都在0.8吨左右。江苏银宝盐业海精盐厂自备导热油锅炉（单一品种生产）生产雪花盐，每吨雪花盐消耗煤炭0.8吨左右。

3.2.2商品蒸汽生产雪花盐

大型的工业园区或热电厂附近的雪花盐生产，可采用商品蒸汽作为热源。蒸发水份，商品蒸汽价格也较高，还要摊销开户费，如浙江余姚市姚北食品工业园，开户费50万元/户，商品蒸汽170元/吨，加之管道损耗及流量计内消，若生产1吨雪花盐需用商品蒸汽4.5吨，热能成本为765元/吨雪花盐，还不包括蒸汽管道及蒸汽流量计的投资及开户费分摊。

3.2.3太阳能生产雪花盐

太阳能是近几年才开发的清洁热能种类，用于盐业生产方面还处于完善阶段，但是雪花盐、海精盐生产上使用已获成功，太阳能作为热源用于雪花盐生产，首先要有充足的日光，一般年雨日不超过60天为佳，晴天越多越好，主要设备由：保温热水地窖（地下热水池）、太阳能集热器群、热水管道，热水泵等。与自备锅炉相比，节省了锅炉本体及辅助设备，与商品蒸汽相比，也节约了开户费几十万元。其蒸发器内的热交换器，不管采取何种加热方式，都是不能省的，且结构相同，图4。

图4 太阳能生产雪花盐蒸发系统图

4雪花盐生产供热方式的分析与比选

根据上述诸种雪花盐生产供热方式的列举，可以计算出各种供热方式的热能消耗之工厂成本，比较便得出何种供热方式最节能，最经济实惠，生产成本最低。

4.1自备锅炉供热方式

自备锅炉不管是生产饱和蒸汽，还是导热油加热，煤耗基本相同，一般都是0.8吨煤/雪花盐（见3.2.1），原煤标准煤5500大卡以上的，到岸价格一般含税700.00元/吨，即0.8吨×700.00元/吨位= 560.00元/吨雪花盐。

4.2采用商品蒸汽方式

商品蒸汽售价按照170元/吨，雪花盐生产的蒸汽单耗4.5吨（见3.2.2），能耗为170.00元/吨×4.5吨=765.00元，即生产1吨雪花盐需热能成本765.00元。

4.3太阳能集热供热方式

太阳能集热的方式主要是投资稍大一点，但是从长远看，效率很显著，包括经济效率与环境效益（太阳能系清洁能源）。①以产能为3000吨/年为例，以投资设备清单列表（见一览表1）：

②成本分摊：按照10年固定资产平均折旧，每年折旧费为578.60 ÷10=57.86万元，③年产量按照3000吨计算，每吨雪花盐分难费用为（57.86万元÷3000吨）=192.86元/吨。④太阳能及设备维修费用，和按照固定资产分摊费用的10%计，即192.86万元×10%÷3000吨=64.30元/吨。⑤雪花盐能耗总成本：总能耗=③+④=192.86+64.30=257.16元/吨。能耗成本较低，且是纯自然清洁能源，无任何污染和排放，符合清洁生产和气候环境保护要求。

表1 投资太阳能设备一览表

4.4供热方式的最后比选结果：

通过上述数据的计算与分析，可将各种供热方式单耗列表（见表2）：

表2 雪花盐供热方式下能耗成本比较

由表2不难看出，太阳能供热方式生产雪花盐，不仅成本低廉，而且还符合我国清洁能源的使用要求。雪花盐的几种能耗最少为太阳能，第二为自备锅炉，其次为商品蒸汽。用吨盐能耗成本比较为：257.16元/吨＜560元/吨＜765.00元/吨。但是太阳能生产雪花盐，一次性投资稍微大一点。

5结束语

雪花盐虽然价格高，质量好，但是一般消费人群较少，在我国普及口食雪花盐还要有个认知的过程，但是由于其低钠洁净、绿色环保、安全卫生特点，在不久的将来，一定会受到民众的青睐，目前，韩国、日本等雪花盐生产销售两旺，在我国沿海有关大城市也逐渐形成雪花盐的消费群体，国外生产雪花盐的原料都是海盐，我国的雪花盐也多为海盐加工过程中的附产盐或降等盐产品溶化制卤，再净化卤水而重新结晶所制成的，属于加工盐生产过程中的附加值部分，一般很少刻意去新建一个雪花盐专业生产厂，那样生产综合成本较高，就雪花盐的生产所需热能种类来看，供热方式中，太阳能供热方式最好，成本低，清洁能源，然而各个加工盐厂都有其客观现状，如现有自备锅炉，联合生产海精盐、颗粒盐、腌制盐，或者商品蒸汽已经通入厂区，并使用多年，改变雪花盐生产供热方式，使用清洁能源，拆除供热设备和设施，新建太阳能供热装置，也不是很容易的事，但是从长远看，节能降耗、使用清洁热源将是永恒不变的，一节能降耗、低碳经济转型与发展。是我国的基本国策，也是世界发展的总趋势，不可逆转的。二节能降耗是企业降低成本提高效益的根本途径。太阳能加热在盐行业中的运用，前景非常广泛，就年产3000吨雪花盐产品而言，太阳能供热比自备锅炉供热节约工厂成本（560.00—257.16）=302.84元/吨，比使用商品蒸汽加热方式节约工厂成本（765.00—257.16）=502.84元/吨，降本增效效果十分明显，确实是值得研究和论证的新的节能技术措施，但是太阳能集热供热工程投资相对稍大，且受到气候如降雨及光照等不利因素的制约，具体实施前仍需进一步详细的技术经济论证以及价值工程分析，最终才能作出经济和科学的决策。

1.《中华人民共和国职业卫生标准》（GBZ1—2010）.工业企业设计卫生标准.

2.《食盐定点生产企业质量管理技术规范》（GB/T19828-2005）

3.吴发进.《也谈食盐之清洁生产和减排措施》.《中国盐业》.2015.

4.张心禄等.《关于食用盐行业的食品安全现状分析与思考》[J]《盐业与化工》.2015.

5.刘剑飞.马勇.《食盐包装、储存环境除湿设计》[J] . 《盐业与化工》.2015.

6.吴发进.《加工盐行业节能降耗措施初探》.《中国盐业》.2015.

(作者单位：浙江杭州湾盐业配送有限公司)

(编辑：王鹏)