對(duì)含鹽廢水蒸發(fā)器影響管束結(jié)垢腐蝕因素的研究

石 嵐

（神華鄂爾多斯煤制油分公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017209）

對(duì)含鹽廢水蒸發(fā)器影響管束結(jié)垢腐蝕因素的研究

石 嵐

（神華鄂爾多斯煤制油分公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017209）

蒸發(fā)器處理裝置處理來(lái)自含鹽廢水預(yù)處理系統(tǒng)（PT）反滲透（RO）薄膜滲透工藝的濃水55m3/h，該水流與來(lái)自電廠的74m3/h的廢水匯合，流量共計(jì)129m3/h。匯合后的水流被輸送至一臺(tái)緩沖罐，經(jīng)緩沖穩(wěn)壓后的廢水被輸送至一臺(tái)進(jìn)料罐，在進(jìn)料罐中與硫酸、氯化鈣及防垢劑混合，然后進(jìn)入接種過(guò)的含鹽廢水蒸發(fā)器E1進(jìn)行蒸發(fā)處理，得到的主蒸汽凝液與經(jīng)過(guò)空冷器冷凝后的產(chǎn)品水合并入罐供電廠回用，而含鹽分較高的濃液經(jīng)過(guò)結(jié)晶器處理系統(tǒng)濃縮形成固體硫酸銨外賣。分析了蒸發(fā)器操作過(guò)程中的一些影響蒸發(fā)器換熱管束結(jié)垢腐蝕的一些影響因素。

含鹽廢水；蒸發(fā)器；蒸發(fā)；結(jié)垢腐蝕

ZLD系統(tǒng)采用兩效蒸發(fā)工藝處理高含鹽廢水，使用美國(guó)GE公司的晶種工藝。ZLD裝置由：蒸汽減溫減壓系統(tǒng)、催化劑廢水預(yù)處理系統(tǒng)、兩套蒸發(fā)器系統(tǒng)、主輔空冷器系統(tǒng)和結(jié)晶處理系統(tǒng)組成。其中含鹽廢水蒸發(fā)器系統(tǒng)E1設(shè)計(jì)處理負(fù)荷129m3/h，主要處理電廠廢水和RO濃液，E1產(chǎn)品水設(shè)計(jì)118m3/h回用電廠或送至深度處理進(jìn)行處理，11m3/h E1濃液經(jīng)過(guò)E1強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)工藝的結(jié)晶器處理，其產(chǎn)品主要成分為硫酸銨鹽類作為產(chǎn)品銷售。E2蒸發(fā)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理負(fù)荷103m3/h，主要處理催化劑廢水，E2產(chǎn)品水設(shè)計(jì)有94m3/h去污水汽提裝置脫氨處理后回送部分回用于102和126單元，其余進(jìn)入深度處理UF2原水罐進(jìn)行進(jìn)一步深化處理。蒸發(fā)工藝主要以降低來(lái)水水中鹽分為主，最后使得產(chǎn)品水能夠達(dá)標(biāo)回用。

1 工藝路線

1.1 裝置工藝路線的特點(diǎn)

含鹽廢水蒸發(fā)器系統(tǒng)屬于兩效蒸發(fā)器中的第一效，它將來(lái)自煤液化工藝中129m3/h的含鹽混合廢水送到進(jìn)料罐，在進(jìn)料罐與添加的藥劑進(jìn)行攪拌均化，接著在除氧器中去除二氧化碳、氧氣和其他不凝氣體。

經(jīng)過(guò)加熱、除氧的進(jìn)料進(jìn)入到蒸發(fā)器鹽水槽與循環(huán)濃鹽液進(jìn)行混合?；旌虾鬂恹}液經(jīng)循環(huán)泵循環(huán)到蒸發(fā)器頂部換熱器的配水箱，然后經(jīng)RCC專利布水器將鹽水均勻分布到換熱器每個(gè)管束內(nèi)并呈液膜的形態(tài)經(jīng)管束下降到鹽水槽。在換熱器管束外面通入由減溫減壓器來(lái)的蒸汽，蒸汽將其潛熱傳到管束內(nèi)的濃鹽水中。蒸汽釋放潛熱后變成冷凝水靠重力流到E1主冷凝液罐中，冷卻后的高質(zhì)量蒸餾水118m3/h去蒸餾水儲(chǔ)罐。

1.2 基本原理

經(jīng)過(guò)加熱、除氧的含鹽廢水進(jìn)入到蒸發(fā)器鹽水槽與循環(huán)濃鹽液進(jìn)行混合?；旌虾鬂恹}液經(jīng)循環(huán)泵循環(huán)到蒸發(fā)器頂部換熱器的配水箱，然后經(jīng)RCC專利布水器將鹽水均勻分布到換熱器每個(gè)管束內(nèi)并呈液膜的形態(tài)經(jīng)管束下降到鹽水槽。在換熱器管束外面通入由減溫減壓器來(lái)的蒸汽，蒸汽將其潛熱傳到管束內(nèi)的濃鹽水中。蒸汽釋放潛熱后變成冷凝水靠重力流到E1主冷凝液罐中，從而得到產(chǎn)品水。

2 含鹽廢水蒸發(fā)器管束結(jié)垢腐蝕的影響因素與分析

在不能改變蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的前提下，本文主要探討對(duì)操作因素對(duì)蒸發(fā)器管束結(jié)垢腐蝕的影響。

2.1 含鹽廢水蒸發(fā)器管束結(jié)垢腐蝕與來(lái)水中含有易致管束結(jié)垢的雜質(zhì)的關(guān)系

含鹽廢水作為來(lái)水，如果它的任一分支來(lái)水中，有上游工段即電廠廢水中摻入雜質(zhì)且不易通過(guò)間歇性監(jiān)測(cè)水質(zhì)來(lái)發(fā)現(xiàn)，那么經(jīng)過(guò)時(shí)間堆積，雜質(zhì)會(huì)在管線和系統(tǒng)內(nèi)附著結(jié)垢，從而導(dǎo)致污水的輸送能力大幅降低，最終堵塞蒸發(fā)器內(nèi)的換熱下降管，進(jìn)而體現(xiàn)在蒸發(fā)器負(fù)荷的降低。

2.2 含鹽廢水蒸發(fā)器管束結(jié)垢腐蝕與藥劑添加的關(guān)系

含鹽廢水蒸發(fā)器的原水在進(jìn)入蒸發(fā)器前需要在緩沖罐添加硫酸、氯化鈣、阻垢劑，現(xiàn)逐個(gè)對(duì)添加藥劑對(duì)管束結(jié)垢腐蝕的影響進(jìn)行研究分析。

硫酸的添加與含鹽廢水的pH值在線測(cè)定使用自動(dòng)調(diào)節(jié)，注入硫酸為了使原料水中的碳酸鹽轉(zhuǎn)化為溶解的二氧化碳，然后在除氧器中脫出，以最大程度防止碳酸鹽結(jié)垢情況；進(jìn)入蒸發(fā)器的含鹽廢水進(jìn)料中一般缺少鈣離子，因此需要向進(jìn)料中按比例添加氯化鈣，使氯化鈣的添加流量與進(jìn)料流量達(dá)到一個(gè)設(shè)計(jì)劑量，硫酸中的硫酸根與鈣離子結(jié)合形成鹽種硫酸鈣并沉淀在懸浮的原始鹽種硫酸鈣上，以保證蒸發(fā)器內(nèi)有足夠多的鹽種，來(lái)保證雜鹽附著在鹽種上而不是管壁上，從而達(dá)到較好的防止結(jié)垢情況的發(fā)生；向進(jìn)料中添加阻垢劑，是為了最大限度地減少進(jìn)料換熱器和除氧器中的結(jié)垢影響，進(jìn)而減少這些垢被帶入到蒸發(fā)器管束內(nèi)部。

2.3 含鹽廢水蒸發(fā)器管束結(jié)垢腐蝕與進(jìn)入蒸發(fā)器前的廢水在除氧器中的除氧效果的關(guān)系

含鹽廢水蒸發(fā)器的除氧器的制造材質(zhì)采用316L不銹鋼而且其設(shè)計(jì)容積為23m3。內(nèi)部采用一個(gè)錐形和環(huán)形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)堵塞問(wèn)題。該除氧器用于從進(jìn)料水中脫除二氧化碳、氧氣和其他溶解的氣體。該措施用于防止下游結(jié)垢和腐蝕。除氧采用的蒸汽是來(lái)自減溫站下游最近處的一次蒸汽管道的逆流流動(dòng)蒸汽。減壓閥用于保持蒸汽壓力低于除氧器的設(shè)計(jì)壓力，大部分蒸汽用于進(jìn)料水的冷凝和加熱。少量蒸汽和不凝氣體經(jīng)流量孔板離開除氧器的頂部并進(jìn)入大氣，從而實(shí)現(xiàn)除氧器的除氧效果。

2.4 含鹽廢水蒸發(fā)器管束結(jié)垢腐蝕與蒸發(fā)器中的原始鹽種經(jīng)過(guò)鹽種循環(huán)泵的長(zhǎng)期運(yùn)行后排放量過(guò)大的關(guān)系

在蒸發(fā)系統(tǒng)啟動(dòng)前，通過(guò)向料液中添加硫酸鈣晶體（作為鹽種），使?jié)恹}水在循環(huán)過(guò)程產(chǎn)生的硫酸鈣等沉淀在鹽種上結(jié)晶增長(zhǎng)。由于循環(huán)泵的機(jī)械攪動(dòng)打碎了這些固體顆粒，在蒸發(fā)器循環(huán)濃縮過(guò)程中產(chǎn)生了新的鹽種，而且新的鹽種連續(xù)產(chǎn)生，因此在蒸發(fā)器正常運(yùn)行時(shí)不需要另外添加鹽種。含鹽廢水蒸發(fā)器的含鹽廢水進(jìn)料有一個(gè)低體積濃度因子和一個(gè)低硫酸鈣沉淀率，因此，來(lái)自蒸發(fā)器的廢鹽水排放比蒸發(fā)器循環(huán)鹽水中產(chǎn)生的流率更快的流率帶走硫酸鈣鹽種，為保持這些鹽種，經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)的鹽種循環(huán)系統(tǒng)以回收懸浮的硫酸鈣鹽種。循環(huán)鹽水約有84000mg/LCaSO4鹽種，一部分鹽水流經(jīng)含鹽廢水蒸發(fā)器鹽種循環(huán)泵，然后高壓鹽水進(jìn)入三臺(tái)含鹽廢水蒸發(fā)器鹽種循環(huán)水力旋流器。較高的離心運(yùn)動(dòng)引起大部分懸浮鹽種離開圓錐體的底部，與此同時(shí)大部分不含鹽種的鹽水從圓錐體的頂部離開。來(lái)自蒸發(fā)器的排放廢水幾乎全部是這種不含鹽種的鹽水。從圓錐體底部離開的鹽水大約有375000mg/L鹽種。該水流返回至蒸發(fā)器的循環(huán)鹽水管道，即通過(guò)此種技術(shù)來(lái)保持蒸發(fā)器較高的鹽種濃度。如果經(jīng)過(guò)三臺(tái)含鹽廢水蒸發(fā)器鹽種循環(huán)水力旋流器排出的鹽種過(guò)多，則會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)器內(nèi)的鹽種變少，經(jīng)過(guò)時(shí)間的累積，沒有足夠的鹽種硫酸鈣可供沉淀性的鹽類結(jié)晶增長(zhǎng)，就會(huì)導(dǎo)致鹽類積聚在換熱管束內(nèi)形成垢化或者腐蝕來(lái)影響蒸發(fā)器的運(yùn)行狀態(tài)，故鹽種循環(huán)過(guò)程中重組分排放量過(guò)大會(huì)加速蒸發(fā)器的管束的結(jié)垢和腐蝕。

2.5 含鹽廢水蒸發(fā)器管束結(jié)垢腐蝕與沖洗除霧器效果的關(guān)系

含鹽廢水蒸發(fā)器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，由于鹽水固體沉淀在絲網(wǎng)墊表面上，所以該除霧器將會(huì)結(jié)垢，因此需要用設(shè)置在除霧器上面和下面的噴嘴定期清洗除霧器，該噴霧介質(zhì)采用來(lái)自新建主冷凝水泵出口的熱冷凝水。除霧器沖洗時(shí)間和沖洗順序之間的間隔時(shí)間采用DCS控制，一個(gè)從同一條總管進(jìn)料的專用管嘴將作為除霧器的清洗管嘴，用于清洗鹽水槽人孔上的玻璃觀察孔。該玻璃觀察孔共操作工觀察從換熱管掉落的鹽水和觀察任何換熱管是否存在固體堵塞，通常情況下，位于換熱管頂部的布水器將會(huì)最先堵塞，而不是整條管道。將除霧器的沖洗頻率初始設(shè)定成每60s沖洗一次，正常狀況下，都能達(dá)到比較好的沖洗效果，即在負(fù)荷和其他條件不變的情況下，蒸發(fā)器的管程和殼程壓力將會(huì)維持恒定的范圍，而如果在操作的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)管程的壓力呈上漲趨勢(shì)，或者現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)沖洗除霧器的情況下，換熱管下降情況不均，說(shuō)明應(yīng)該增大調(diào)整除霧器的沖洗頻次，從而防止或消除除霧器發(fā)結(jié)垢，進(jìn)而防止蒸發(fā)器管束內(nèi)部的結(jié)垢情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）針對(duì)煤直接液化工藝處理過(guò)程中的含鹽廢水蒸發(fā)器處理流程，從理論的角度對(duì)蒸發(fā)器管束結(jié)垢腐蝕問(wèn)題進(jìn)行分析。蒸發(fā)器管束結(jié)垢情況較為嚴(yán)重，原因之一是對(duì)來(lái)水中的成分監(jiān)測(cè)不及時(shí)，且對(duì)鹽水槽的PH值每日定時(shí)監(jiān)測(cè)也不能夠達(dá)到及時(shí)糾正的效果。

（2）進(jìn)入蒸發(fā)器之前的各種藥劑添加量與蒸發(fā)器的負(fù)荷有直接的計(jì)算公式得出，當(dāng)外界因素影響蒸發(fā)器的負(fù)荷時(shí)，各種加藥泵只能通過(guò)人工的手動(dòng)標(biāo)定藥劑量的方式進(jìn)行標(biāo)定添加，給蒸發(fā)器內(nèi)部管束結(jié)垢提供了一定的時(shí)機(jī)，從而導(dǎo)致管束結(jié)垢。

（3）對(duì)于蒸發(fā)器的鹽種排放系統(tǒng)，需要根據(jù)蒸發(fā)器的負(fù)荷進(jìn)行匹配調(diào)整排放，若原始鹽種經(jīng)過(guò)鹽種循環(huán)泵的長(zhǎng)期運(yùn)行后排出量過(guò)大，則會(huì)是廢水中的鹽類沉淀附著于管壁，從而導(dǎo)致管束的結(jié)垢和腐蝕。所以在操作過(guò)程中需要對(duì)水力旋流系統(tǒng)的輕重組分確定一個(gè)合適的比例。

（4）對(duì)于除霧器的沖洗，需要密切關(guān)注沖洗閥的自動(dòng)開關(guān)狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)沖洗的自動(dòng)程序出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)該第一時(shí)間進(jìn)行糾正或處理，避免堵塞管束使其結(jié)垢。

[1] 烏錫康.難降解廢水治理技術(shù)[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社，2010.

S t u d y o n F a c t o r s A f f e c t i n g C o r r o s i o n o f T u b e a n d T u b e i n S a l t-c o n t a i n i n g Wa s t e w a t e r E v a p o r a t o r

Shi Lan

The evaporator treatment unit treats 55 m3/h of concentrated water from the salt water pretreatment system（PT）reverse osmosis（RO）membrane infiltration process，which converges with 74 m3/h of wastewater from the power plant.m3/h.The merged water is delivered to a buffer tank，and the buffered water is transported to a feed tank，mixed with sulfuric acid，calcium chloride and scale in the feed tank，and then into the inoculated The salt waste water evaporator E1 is subjected to evaporation treatment，and the resulting main steam condensate is combined with the product condensed by the air cooler into the tank power plant，and the higher concentration of the concentrated liquid is concentrated through the crystallization treatment system to form solid sulfuric acid Ammonium takeaway.In this paper，some factors inf l uencing the scaling corrosion of evaporator heat transfer tube bundles during the operation of evaporator are analyzed.

salt wastewater；evaporator；evaporation；fouling corrosion

TE986

B

1003-6490（2017）08-0137-02