前言
张家坝制盐化工厂于20世纪80年代首次引进机械热压缩工艺进行制盐生产，开创了国内采用机械热压缩工艺制盐的先河[1]。2010年11月，中盐金坛盐化有限公司100万t机械热压缩制盐装置的顺利投产，为我国在机械热压缩工艺制盐方面翻开了崭新的一页，具有里程碑式的意义[2]。后续的河南平顶山、辽宁营口、山东肥城、宁夏固原等多个在建或拟建真空制盐装置也选择采用了机械热压缩工艺，而且部分企业在装置改造、扩产中，也考虑了机械热压缩制盐工艺，并进行前期的调研和咨询工作。
作为机械热压缩制盐装置的关键设备，包括蒸发结晶器、加热室、预热器、洗汽塔、循环泵等，目前已经全部可以进行自主设计和加工制造，但机械热压缩制盐工艺的核心运转设备——蒸汽压缩机（MechanicalVapor Compressor，简称MVC），目前在制盐行业尚无国产化的报道。无论是张家坝还是中盐金坛，蒸汽压缩机全部为国外进口，其余在建项目和拟建工程，也无一例外将目光投向了苏尔寿（Sulzer）、阿特拉斯（ Atalas）、西门子（Siemens）、飞马（Fima）、曼透平（Man Turbo）、琵乐（Piller）等国外知名的风机和压缩机生产企业，尚无厂家选用国内生产的风机、压缩机和汽轮机。
国产蒸汽压缩机的应用
国产蒸汽压缩机虽在国内制盐行业尚无建树，但在相关行业已经有相关报道和实践。2003年3月，西安交通大学成功研制国内首台海水淡化配套用离心式蒸汽压缩机，并在青岛60t/d 低温压汽蒸馏海水淡化装置上应用[3]。同年，牛大勇等[4]对锦西天然气化工有限责任公司从法国阿尔斯通公司（ Gecalsthom）引进的苯菲尔蒸汽压缩机进行了国产化改造，解决了多个技术难题，标志着我国该类离心压缩机设计制造水平登上了新的台阶。2006年，辽宁通辽铁人机械公司，自主研发了一台高效节能MVR 蒸发器用于大豆蛋白乳清液浓缩，并在山东邹平怡康集团投入生产试运行。2009年7月，苏尔寿（ Sulzer）水蒸汽压缩机进行了技术改造，并成功运行。2012年，德维透平开发的离心蒸汽压缩机用于甘露糖醇浓缩，据测算机械蒸汽压缩机单台单级温升可达8℃～25 ℃，介质流量达0.3t/h～40t/h。另外，中国科学院理化研究所也在容积式和离心式蒸汽压缩机方面进行了大量的理论研究和实践应用工作[5－6]。
国内制盐业对蒸汽压缩机设备的要求
纵观蒸汽压缩机的国产化进程，国内众多研究机构进行了积极的探索，而且有些已经达到了应用阶段。但国产水蒸气压缩机仍然存在处理量相对较小、连续运转性差、材料腐蚀等问题。对于制盐行业来说，国产蒸汽压缩机能否胜任，仍然有较多的制约因素，这也是由中国制盐工业的特点所决定的。国内制盐业对蒸汽压缩机设备的要求有如下几点:
（1）大型化。以井矿盐为例，制盐行业目前准入条件为年产60万t，蒸发量在260t/h左右，就是按照两台压缩机设计，其蒸发量也达到130t/h。目前国产蒸汽压缩机尚无如此大的生产规模。而且随着制盐业大型化发展的趋势，百万吨装置正成为主流，蒸发量也随之成比例增加，与之相匹配的蒸汽压缩机处理量和设备体积也需要增大规模。
（2）连续化。目前国内先进的制盐企业年运行时间已经达到8000h以上，这对企业以及行业的节能降耗和效益发挥具有重大意义。作为制盐装置的核心设备，蒸汽压缩机必须保证每次连续运转时间在4000h以上，并且应尽量减少大修量和缩短大修时间，以保证制盐装置连续化运行的要求。
（3）耐腐蚀。热压缩制盐装置中，经过洗汽塔后，水蒸汽中氯离子含量应达到压缩机入口蒸汽要求，但在过流部分的设计中，仍然需要考虑氯离子或其它杂质离子的腐蚀。张家坝盐化厂进口设备就出现了严重腐蚀的问题，成为无法继续运行的重要因素之一。
国内盐业在蒸汽压缩制盐系统设计开发上的不足仅从系统角度考虑，显然设计的重点应该是系统的物料平衡和能量平衡。物料平衡是设备平衡的基础，而能量平衡显然是机械蒸汽压缩制盐工艺计算的核心内容。在能量平衡核算过程中，必然需要系统工艺参数与蒸汽压缩机设备参数的耦合。整个系统参数与压缩机参数能否达到最佳组合，使得系统在能量平衡的基础上，达到能耗最低，成为整个系统设计的关键问题。这不但需要系统工艺设计人员在各参数的选择上进行充分的分析，提出合理的工艺参数和控制方案，而且还需要蒸汽压缩机设计人员对压缩机的功率消耗、压缩比、焓变、熵增等进行精确计算，并反馈给工艺设计人员，通过多次相互耦合计算，获得最佳的工艺设计参数。因此，工艺软件和压缩机硬件之间的耦合成为工艺设计的核心问题，两者互为牵制，缺一不可。
目前国内在役或拟建企业全部采用了引进国外工艺包的形式进行工程设计，直接原因固然是行业设计单位在机械蒸汽压缩制盐系统设计上实践经验较少，但也与国内在制盐机械蒸汽压缩机方面理论研究较少，尚无国产化有很大关系。
蒸汽压缩机国产化具备的条件
1.设备制造能力
设备制造能力不但包括制造方的机械加工能力，也包括对压缩机设备的设计能力。
（1）设备设计能力。设备设计的核心是设备的强度、韧性、动平衡、耐蚀性等满足工艺要求，而且还要保证压缩流体参数达到工艺条件。目前仅采用简单理论加经验计算的方式设计高性能蒸汽压缩机已经无法满足需要。以计算机辅助设计（ CAD） 和计算机辅助工程（ CAE） 为手段的设计平台已经在国内广泛应用，而且以计算流体力学（ CFD）、计算传热学（ NHT） 和有限元分析为基础，基于流固耦合概念的设备设计模式逐渐开始得到应用。这不但提高了国产设备设计的精度和可靠性，更有效降低了设计周期。这些先进设计方法的应用必将提升我国蒸汽机械压缩机的整体设计水平。
（2）机械加工能力。目前国内大型压缩机生产企业的大型、精密及稀有加工设备的数量都在百台以上，有的甚至达到二百台以上，如五坐标联动数控加工中心、数控龙门镗铣床、高精度叶片加工机床、重型精密数控卧式车床等； 装配车间起吊能力都在百吨以上，具备50台～60台大型机组同时装配的能力。机组性能检测方面，以西安陕鼓动力股份有限公司为例，其共有8个试车台位，最大试车电机功率可达21000kW，而且拥有中国同行业内最大的32t规模的高速动平衡及真空超速试验装置，完全满足制盐装置对蒸汽压缩机的需要。国内企业的核心制造能力为制造蒸汽压缩机奠定了坚实的硬件基础。
目前国内风机和压缩机制造企业在离心式和轴流式压缩机、工业能量回收透平装置、通风机、汽轮机等方面的加工能力已经有了长足的进步，产品广泛应用于石油、化工、电力、能源、化工、冶炼以及环保等各行业。在硝酸“四合一”机组（ 空气压缩机、氧化氮压缩机、尾气透平压缩机和蒸汽透平机的组合） 、BPRT 机组（ 煤气透平与电机同轴驱动的高炉鼓风能量回收成套机组） 、空分机组、PTA 机组（ 精对苯二甲酸压缩机组） 等方面不但实现了国产化，而且部分产品已经向德国、韩国、俄罗斯、土耳其、西班牙等国家出口。
（3）工程服务能力。国内大型压缩机生产企业全部拥有几百人的产品服务中心，对用户的压缩机组安装、调试、技术服务、检修、故障诊断分析等提供服务。有的企业还拥有旋转机械远程在线监测及故障诊断中心，为在役设备提供远程在线监控及保障服务，充分保证设备良好运转状态，彻底解决用户的后顾之忧。
2、工艺设计能力
在轻工设计中，单元设计仍然是主流方法。设计尺度上以过程装置和设备平衡为主，主要核算物料平衡和能量平衡。这种设计方法主要依赖于设计者的经验。从工艺设计角度看，物料衡算和能量衡算是整个系统设计的基础，属于宏观尺度。以此为基础设计单元设备，将难以保证过程和设备设计的精细化和准确化。
机械蒸汽压缩制盐工艺的核心为热量衡算，目前常用的仅以焓值变化为设计参数的热量平衡已无法满足系统设计的要求，设计者应从有效功、熵增以及流体传热等角度，通过化工热力学方法对系统中的主要参数进行确定，以实现系统的节能和高效。保证整个系统设计的精准实现。
随着中国经济的高速发展，代表国内最高设计水平的石油化工设计中，以“三传一反”为主的化学过程设计成为工艺设计的核心，综合利用反应工程、多相流体力学[7]、化工热力学以及化工传质学等手段，从不同角度和不同尺度对整套装置，各个操作单元以及单体设备进行设计的方法已经逐渐推广，而且国内轻工设计单位已经开始在工艺设计上进行拓展，涉足部分化工行业的工艺设计，轻工设计理念、采用标准以及设计方法等化工化的趋势愈加明显，这为机械蒸汽压缩制盐工艺的国产化奠定了坚实的软件基础。
从张家坝到中盐金坛，包括其它行业蒸汽压缩机的应用，已经为机械蒸汽压缩制盐工艺的应用提供了很多有益的经验，也为整套工艺的国产化提供了实践基础。
3、国家政策扶持
随着国家对节能降耗要求的不断提高，国家发改委、工信部、环保部等多个部委对蒸汽压缩机提出了扶持政策，并在财政上给予积极的支持，以引导国内相关产业的发展。
（1）国家相关政策。在2007年版的《当前国家鼓励发展的环保产业设备（ 产品） 目录（2007年修订）》中，海水淡化水蒸气压缩机已经被列入目录；在2010版中，用于化工、生化、环保行业蒸发溶液、浓缩物料及废液回收的蒸汽压缩机再次被列入目录。《轻工业“十二五”发展规划》（工信部规［2011］517号）明确提出：“井矿盐加强机械热压缩制盐工艺开发，推广卤水净化和五效蒸发技术”作为制盐行业十二五发展的重点项目。在国家产业振兴和技术改造专项中，重点产业装备自主化项目中，轻工行业中技术水平先进，能填补国内空白、替代进口的轻工业关键设备和成套设备都属于重点支持的项目。
（2）科研项目支持。由中国盐业总公司牵头的《大型MVR热泵制盐系统关键技术研究与示范应用》国家科技支撑计划已立项，该项目将通过自主研究并掌握机械蒸汽再压缩技术，结束国内智能依赖进口的局面。深入开展热泵制盐系统级关键技术研究，通过理论分析、系统建模仿真、实验研究等科学手段，建立完备的具有自主知识产权的机械蒸汽压缩制盐系统设计理论和方案，建设机械蒸汽压缩制盐示范工程，从而实现机械蒸汽压缩制盐系统装备制造的国产化和示范作用，直到机械蒸汽压缩节能技术在制盐行业中的系列化开发和应用推广。
结论
我国在机械蒸汽压缩机的工业改造和生产应用上已经有所实践，这为机械蒸汽压缩机的国产化积累了大量的宝贵经验。目前蒸汽压缩机用于制盐系统方面的国产化条件，无论在硬件方面还是在软件方面，都已基本具备。相信在国家在产业政策的积极引导下，随着国内制盐技术的快速升级、结构调整和环保市场需求的不断扩大，制盐机械蒸汽压缩机国产化步伐会不断加快，在未来几年内将实现机械蒸汽压缩机在制盐行业的国产化应用。