結垢是真空制鹽生產中常見的現象,制鹽主體設備蒸發室和加熱管的結垢,不僅將降低設備的有效容積,而且將使加熱管的傳熱系數降低,惡化生產條件,產能下降,嚴重的結垢還將迫使生產停頓,縮短有效生產時間,降低設備壽命甚至損壞設備,增加原材料和能源的消耗,因此蒸發罐的防垢一直是真空制鹽生產中高度重視的技術問題。在真空制鹽隨著國民經濟的迅速發展的今天,注重國內外在防垢措施方面的進展,吸取有益的經驗,采取有效的防垢措施,對推動真空制鹽技術水平的發展、降低消耗、提高資源利用率、以盡可能少的資源消耗、獲得最大的經濟效益和社會效益具有重要的意義。

1、結垢原因

　　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,達到過飽和而結晶析出,在加熱管內和蒸發室內壁附著而生成垢 。特別是由于硫酸鈣的負溶解度,即當溫度超過40℃時,隨溫度升高其溶解度下降。在精制鹽水中其接近飽和,當在加熱管內鹵水升溫時,難免結晶析出。另一方面是由于操作的原因,在生產中因操作的原因容易出現假液面、低液面生產或者加熱蒸汽突然暴漲的現象,造成加熱管出口處的靜液位壓力不足,使本應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沸騰,這必然引起鹽類的結晶析出,在加熱內壁附著而形成鹽垢。

2、除垢方法

　　在多年的科研和生產實踐中,總結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,此時發生的化學反應為:

CaSO4 +Na2 CO3=CaCO3 ↓ +Na2 SO4
SrSO4 +Na2CO3=SrCO3 ↓ +Na2 SO4

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

　　(4)機械除垢

　　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”,在水流伴同下用機械刀刮削垢層的辦法除去垢物。該法除垢費用省,但垢物不易清除干凈,而且只宜用于碳鋼設備。

　　(5)高壓水清洗技術

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

3、防垢方法

　　為防止蒸發設備結垢,采用的防垢措施有:

(1)重視蒸發設備材質的選擇

　　不同材質結垢情況不同,選擇合適的材質對垢的形成速率有很大影響。蒸發室、加熱管是真空制鹽關鍵設備組成部分,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。材質之所以不斷改善,主要是適應制鹽生產以及使用環境的需要,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,對于防止蒸發罐壁結鹽垢,延長洗罐周期有良好效果。如1982年自貢鄧關鹽廠年產9萬t真空制鹽工程(黑鹵)的Ⅰ、Ⅲ效加熱室采用TA2 換熱管及鈦鋼復合花板結構。自1984年投產運行以來,換熱管一直使用良好,管內結垢現象也明顯減少。1983 年在內蒙古吉蘭泰鹽廠年產5萬t真空制鹽工程設計中,對蒸發罐Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ效蒸發室首次采用了鈦鋼復合板結構,經多年運行證明,鈦鋼復合板制造的蒸發室,對減緩腐蝕及結垢鹽、延長生產周期,提高鹽質均有良好效果。

　　湘澧鹽礦首效鈦鋁鎳合金加熱室,于1985年3月1日正式投入運行迄今已14年過去了,該設備仍完好無損,運行正常。1987年,湘澧鹽礦又針對二組罐進行改造,未使用鈦材前,加熱室銅管結垢嚴重影響熱交換效果,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, 而且有效生產時間也大大增加, 產量大幅提高。

(2)從鹵水凈化入手

　　真空制鹽生產中設備結垢根源是鹵水中陰陽離子反應而生成垢,因此對鹵水進行預處理是十分必要而且是有效的。對鹵水進行凈化處理主要是達到兩個目的,一是提高產品質量;二是防止生產裝置結垢,確保有效的生產時間,降低能耗。國內外很多真空制鹽廠在生產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。江西鹽礦有限責任公司年產30萬t、2萬t無水芒硝的鹽硝聯產裝置,是引進瑞士蘇爾壽埃雪維斯公司的工藝技術和關鍵設備,但裝置不久便發現預熱器結垢嚴重,進行鹵水凈化后經生產運行檢驗效果較好,加熱室結垢現象得到控制,解決了困擾幾年的一大問題。