井盐真空制盐生产用水水平衡浅析

姚俊周

(宝鸡市凤翔区水产工作站，陕西 宝鸡 721400)

盐不仅是化学工业的基本原料，也是人们日常生活的必需品。盐岩在地下是连续结晶块体，如果能象矿山一样开采的话，应该是有非常大的块体的，但人们平常见到的是粉末或小结晶块，水在其中起了很好的媒介作用。盐岩一般较深，因其遇水易溶解，所在人们不像煤炭等矿产采用矿井直接开采，而是借助水，将其由地下溶解，由深井泵抽到地面，再将水蒸发，形成人们常见的粉末或小结晶体。我国开采井盐的历史可以追溯到北宋庆历年间，比西方整整早了八百多年。建国后，地质工作者在陕西榆林开展了大量的矿产资源勘探工作，基本查明在榆林富含盐田面积约3.4万 km2，成岩年代为奥陶纪下统马家沟组，远景储量约6万亿 t[1]。该岩层NaCl平均含量均在90%以上，盐田质纯、品位高，为优质岩盐矿产。本文以该盐田为原卤，分析以真空V效蒸发制盐工艺生产合理用水量，为行业用水节水提供借鉴。

1 生产工艺流程

水在由盐岩到成品盐过程中只是起搬运作用，用水、耗水多发生在设备冷却、循环水补充水、蒸发，以及废水(经处理后回注盐井，充填了空腔)等。目前制盐行业多采用五效真空蒸发制盐(本文介绍的工艺中配套方法是石膏晶种防垢法)，该方法常用工艺流程为[2]：

原卤由矿山管道输送至厂区原卤池，经卤水预处理工序，调pH值，澄清后送至混合卤池，再泵送混合冷凝水预热器预热，经预热的卤水进入Ⅴ效蒸发罐脱气，再由转料泵平流进入Ⅰ～Ⅳ效；石膏母液顺流转排到Ⅳ效，再从Ⅳ效排出系统去石膏处理系统，罐内若石膏低于15 g/L时需进母液补充。盐浆I转Ⅱ、Ⅱ转Ⅲ、Ⅲ转Ⅳ，Ⅳ、Ⅴ效分别排盐，排出的盐浆入洗盐器洗涤，经洗盐器洗涤后泵入盐浆增稠器，增稠的盐浆进入离心机脱水，经脱水的成品湿盐直接由湿盐皮带装车或进入干燥床干燥，干燥后进行包装或储运。

I效加热蒸汽为热电车间送来的饱和蒸汽，热量通过各效二次蒸汽依次传递，成为后续各效的加热源。末效乏汽在混合冷凝器中被循环冷却水冷凝排出，不凝气则被真空系统抽排大气[3-5]。

流化床干燥器之含盐尘尾气，先经干式旋风分离器分离出大部分粉盐并进行回收，再经湿式除尘器除去剩余粉尘后以符合国家排放标准的状态排放大气。

制盐车间石膏母液以稀石膏浆排出，经斜板沉清桶分离，澄清母液回制盐系统。浓石膏浆到洗涤桶，经洗涤后的石膏再经厢式压滤机过滤，产品可作水泥添加剂。

2 主要生产用水过程

项目新鲜水主要用在制盐车间冷却水、电站循环水补充、软化水站用水(锅炉用水)等工艺过程中。

2.1 原水应用

1)制盐机泵冷却用水

为给制盐机泵降温，按800 KW以上机泵每台耗水0.3 m3/h的3倍配水冷却水，3台机泵配冷却水3 m3/h，冷却水由原水提供，原因是原水温度较低。

2)自备电站循环水补水

根据国家发改委《发展热电联产的规定》并根据“以热定电、热电结合”的原则选定设计规模为1×90 t/h中温中压循环流化床锅炉配1×7 500 KW背压汽轮发电机组供电。采用湿冷。

电站发电过程中设计循环水量为300.0 m3/h。浓缩倍率为3，设计补充水9 m3/h，由原水补充。

3)化学水制备用水

设计软化水站化学水制备工艺为：采用超滤+反渗透处理工艺。软水制备率标定为85%。设计给锅炉补水34 m3/h，软水站进水需40 m3/h。废水经酸碱中和后注入盐井，注入量为6 m3/h。

4)未预见水

由现行规程、规范知，企业用水平衡中未预见用水量按10%控制，本项目未预见用水量为机泵冷却水、化学水和电站循环水三者之和的10%，即5.2 m3/h。

项目总用新鲜水量为57.2 m3/h。

2.2 循环水

1)制盐工艺循环水

以卤水混合池为汇集中心，经历混合池、制盐机泵、预热器、V效蒸发、冷凝水收集、卤井、卤水预处理，回到混合池一个完整循环，参与循环水量4 000 m3/h。动力来自各环节转料泵。存储依靠贯通的盐井和两个3 000 m3循环盐池。

2)电站循环水

电站循环水量300 m3/h，用于冷却发电机组。浓缩倍率为3。

3)蒸汽循环

项目依靠锅炉蒸汽蒸为V效蒸发罐提供热量，并产生负压，提供的蒸汽水量为480 m3/h，回收冷凝水460 m3/h。

2.3 耗水工艺

1)制盐机泵冷却耗水

由800 KW以上机泵额定耗水值0.3 m3/h计算每台机泵的耗水量，设计“用3备1”，总耗水量0.9 m3/h。

2)卤水预处理耗水

卤水预处理主要是清理盐井中抽上来的卤水中杂质，沉淀、絮凝等物理处理以及必要的化学处理，进行pH值调整，上清液进行混合卤池，污泥、砂等杂质定期清理，耗水量按进水量的约0.1%控制，即4 m3/h。

3)凉水塔耗水

凉水塔补水=蒸发量+排污量+飘散损失+泄漏，一般凉水塔内水分的蒸发量不大，约为进水量的1%～2.5%。本项目中排污量直接进了盐井，泄漏量为零，只有蒸发量和飘散损失，二者按进水量的1.5%计算，即0.3 m3/h。

4)热力网损失

基本热力网损失量主要是锅炉蒸汽带动汽轮机做功的热力损耗，折算成水量为4.4 m3/h。

5)成品盐带水

由于盐干燥达不到100%不含水，一般含水率在1%～3%。项目平均每小时产盐76吨，按含水率2%计算，其中含水量为1.5 m3/h。

6)石膏带水

排出的石膏浆液固体含量偏低，即密度较小，石膏浆液未达到饱和或过饱和度较低，形成的石膏晶体颗粒细小。本项目控制石膏含水率为小于10%，耗水率为1 m3/h。

7)未预见用水量

本次将未预见用水量全部以消耗量计入，即5.2 m3/h。

项目总耗水量为57.2 m3/h。

2.4 项目排水

项目设计外排水为零，企业有污水处理站，主要是处理电站循环水、锅炉退水等的高盐水处理，处理完后进入盐井，参与大循环或填井。

按照盐的溶解度，每吨盐的体积为3.5 m3，按照企业生产规模每小时盐岩形成的空腔为219.8 m3，这些空腔可以由生产废水来充填，进入盐井中的水，除不参与溶解盐岩外，富余量就填充了因盐岩溶解而形成的巨大空腔，企业实现了零排放。

3 项目用水平衡分析

3.1 用水平衡

综合以上“用、耗、排”分析，各主要工艺用排水见表1，按水质优劣、水温高低等分级供应，对各用水工艺用水串并水组合，使企业各工艺用水实现平衡，经水平衡后企业用水见图1。

表1 项目各工艺用水一览表 m3/h

由前面的表1可以看出：全厂总用水量为26 442.5 m3/h，其中新鲜水为57.2 m3/h，循环水为4 785 m3/h。本项目的用水方式有新鲜水和循环水两种，其中新鲜水(一次水)由拟定的供水水源地供给。考虑到项目循环水温度低，因此除生产工艺用水，部分系统需补充洁净的一次水外，冷却等用水尽量使用循环水[6]。项目设置一个化工生产循环水系统。消防用水由总厂低压消防管网供给，并在管道上设置消防栓，用水时由消防车加压供水灭火。

3.2 用水合理性分析

1)企业用水指标计算

采用《节水型企业评价导则》(GB/T7119-2018)中附录B，单位产品取水量测算公式，项目单位产品取水量技术指标为0.755 m3/t。

2)用水水平分析

综合以上分析，企业用水水平达到了《陕西省行业用水定额》(DB61/T 943-2020)中非金属矿采选业(B10)采盐业(B103)条目，工业盐用水定额：领跑值0.7 m3/t，先进值0.8 m3/t，通用值1.2 m3/t中的先进值，但未达到领跑值，属用水先进企业。

图1 用水平衡图

3.3 节水潜力

(1)项目采用了行业当前最先进的五效真空蒸发制盐、石膏晶种防垢法的工艺生产精制盐，对生产过程中Ⅰ、Ⅱ效产生的冷凝水送回自备电站，其余的冷凝水综合利用，并对所有废水进行适当处理后全部注井采卤，实现了零排放，并在工艺、设备、电气、建筑照明以及能源管理和计量等方面采取了多项切实可靠的节能措施，技术上再节水潜力不大。

(2)用水管理是项目建成运行中节水目标能否实现的关键，项目运营单位制定有更为详细的、切实可行的用水管理办法，保证项目节水目标全部落到实处。

4 结语

(1)真空V效蒸发制盐属目前较为先进的制盐工艺，其各工艺用水较节省。

(2)企业用水水平达到了陕西省同行业先进值，属用水先进企业。

(3)从纯理论分析，水在制盐过程中仅是媒介和载体，成盐前后不会有损耗。项目水平衡图中盐井消耗的37.1 m3/h，实质是没有充分利用的外排水，应仍有研究削减的空间。