淺析單效蒸發(fā)器運行中出現(xiàn)的問題及處理措施

王振宇，郭鵬飛，胡長江，余端，洪駿

（安徽浩悅環(huán)境科技有限責任公司，安徽合肥 231145）

某化工企業(yè)生產(chǎn)廢液經(jīng)催化氧化、酸堿中和、絮凝沉淀、板框壓濾后，采用單效外循環(huán)強制結(jié)晶蒸發(fā)器進行蒸發(fā)脫鹽處理，蒸發(fā)器運行初期，整體運行平穩(wěn)，一段時間后，由于蒸發(fā)器濃縮液不斷增加，廢液中總鹽和有機物含量逐漸升高，運行過程中出現(xiàn)泡沫大、跑液、結(jié)垢等問題。本文根據(jù)蒸發(fā)器運行工況，分析原因并提出處理措施，提高了蒸發(fā)器運行效率，保障蒸發(fā)器運行工況平穩(wěn)。

1 概述

1.1 單效蒸發(fā)器處置高鹽廢水工藝

某化工企業(yè)廢液經(jīng)催化氧化、酸堿中和、絮凝沉淀、板框壓濾后產(chǎn)生的高鹽廢水，經(jīng)單效蒸發(fā)器蒸發(fā)脫鹽后，餾分水采用鐵碳微電解工藝預處理后進入生化工藝深度處理。高鹽廢水水質(zhì)情況如表1所示。

表1 高鹽廢水水質(zhì)情況

1.2 單效蒸發(fā)器運行工藝

單效蒸發(fā)器由加熱器、氣液分離器、冷凝器、真空泵組成，其中加熱器與氣液分離器連接處使用強制循環(huán)泵將加熱后物料轉(zhuǎn)移至氣液分離器，物料在此階段進行氣液分離，氣體經(jīng)真空泵引入冷凝器，冷凝后廢水泵入出水池；濃縮出現(xiàn)結(jié)晶鹽后，自分離器底部出料至離心機固液分離，濾液泵入氣液分離器中。加熱器采用蒸汽加熱，冷凝器冷卻用水采用生化出水。具體工藝流程見圖1。

圖1 高鹽廢水蒸發(fā)處理工藝流程圖

高鹽廢水經(jīng)蒸發(fā)器處理后，餾分水進行鐵碳微電解/臭氧催化氧化預處理后進行生化處理，蒸發(fā)器濃縮液水質(zhì)情況如表2。

表2 蒸發(fā)器濃縮液水質(zhì)情況

2 單效蒸發(fā)器運行中出現(xiàn)的問題及處理措施

2.1 加熱器結(jié)垢

2.1.1 加熱器結(jié)垢的原因分析

正常運行工況下，蒸汽溫度130℃～140℃，物料溫度可加熱至80℃～90℃，因高鹽廢水中含有一定濃度的鈣離子和鎂離子，鈣鎂離子與廢水中的SO，CO，HCO等陰離子形成難溶性化合物，在蒸發(fā)器列管內(nèi)壁結(jié)垢，導致蒸發(fā)器換熱效率降低，從而影響正常運行。

統(tǒng)計連續(xù)運行時間與蒸發(fā)物料水質(zhì)硬度（以CaCO計，mmol/L）的關(guān)系，如表3。

表3 蒸發(fā)物料水質(zhì)硬度與蒸發(fā)器連續(xù)運行時間的關(guān)系

由表3可知，在蒸發(fā)物料硬度小于0.2 mmol/L 的情況下，蒸發(fā)器連續(xù)運行達到8個月。隨著蒸發(fā)物料中硬度指標的不斷升高，即鈣鎂離子濃度不斷增大，形成難溶于水的鹽垢（CaCO，MgCO，CaSO等）速度加快，連續(xù)運行時間縮短。當蒸發(fā)物料硬度≥10.0 mmol/L時，蒸發(fā)器連續(xù)運行時間縮短至半個月，嚴重影響處理效率。

2.1.2 處理措施

運行經(jīng)驗表明：①當蒸發(fā)物料硬度≤2.0 mmol/L時，蒸發(fā)器運行平穩(wěn)，隨著蒸發(fā)物料硬度的增加，可以使用磷酸鹽類藥劑控制蒸發(fā)物料進水硬度。蒸發(fā)物料進水硬度與磷酸三鈉添加量對應(yīng)關(guān)系如表4 所示（按照50 m/d進水量計算）。

表4 進水硬度與磷酸三鈉添加量的對應(yīng)關(guān)系

②當蒸發(fā)器溫度與氣液分離器溫度相差超過15℃，或加熱器溫度隨蒸汽量的改變而波動較大時，應(yīng)檢查加熱器是否結(jié)垢或堵塞，若出現(xiàn)嚴重結(jié)垢，可添加化學清洗劑進行浸泡清洗。

2.2 氣液分離器結(jié)鹽

2.2.1 氣液分離器結(jié)鹽的原因分析

氣液分離器頂部設(shè)置除沫器，內(nèi)部設(shè)置液位計，隨著蒸發(fā)物料的不斷濃縮，有機物含量不斷增加，蒸發(fā)物料出現(xiàn)大量泡沫，除沫器在消泡過程中，因不斷接觸濃縮液，導致表面結(jié)鹽，對蒸發(fā)器運行影響較大：①導致除沫器和液位計探頭結(jié)鹽，出現(xiàn)液位顯示不準確，引發(fā)設(shè)備運行異常；②縮小氣液分離器有效容積，降低處置產(chǎn)能。

2.2.2 處理措施

①當分離器目鏡中顯示結(jié)鹽出現(xiàn)時，應(yīng)及時除鹽，同時延長離心機運行時間和增加除鹽頻次。

②當蒸發(fā)器氣液分離器目鏡結(jié)鹽嚴重時，設(shè)備應(yīng)停止運行，打開分離器人孔，檢查分離器內(nèi)壁結(jié)鹽情況（鹽層高度、顏色），若鹽層厚度超過2 cm時，應(yīng)向蒸發(fā)器內(nèi)注入餾分水浸泡，同時開啟強制循環(huán)，保障分離器內(nèi)壁結(jié)鹽溶解。

2.3 物料起泡

2.3.1 物料起泡的原因分析

強制循環(huán)泵將加熱后物料在加熱器與氣液分離器內(nèi)進行循環(huán)換熱，換熱后蒸汽轉(zhuǎn)化為蒸汽冷凝水進入出水池，氣液分離器定期排出濃縮液至結(jié)晶器，然后進入離心機進行固液分離。隨著蒸發(fā)物料的不斷濃縮，TDS含量可達400 000 mg/L，有機物含量增加，導致氣液分離器內(nèi)泡沫較大，對蒸發(fā)器運行影響如下：

①影響氣液分離器的液位，導致液位顯示不準確，同時操作人員通過目鏡難以準確判斷液位，對進出料的控制有影響。

②除沫器不能有效去除泡沫，部分泡沫隨著蒸汽進入冷凝器，影響出水水質(zhì)，增加生化系統(tǒng)處理負荷。

③固液分離難度增大，有機物含量高，使?jié)饪s液具有一定的黏稠性，離心機脫水難度大，影響結(jié)晶鹽的分離。

2.3.2 處理措施

①閃開/關(guān)排空閥，反復消泡，控制氣液分離器內(nèi)泡沫層高度。

②離心機出水槽內(nèi)采用水噴淋消泡，降低出料流量，控制出料時間。

③添加消泡劑，可選用有機硅類消泡劑消泡。

2.4 真空泵結(jié)垢

2.4.1 真空泵結(jié)垢的原因分析

真空泵在運行過程中，隨著溫度的不斷升高，循環(huán)水中的CaHCO逐漸分解為難溶物CaCO，循環(huán)水中懸浮物在真空泵腔體內(nèi)沉積，難溶物附著于沉積物上，長期運行后形成結(jié)垢。

在真空泵清洗時，取樣檢測結(jié)垢物的能譜分析如下圖。

從能譜圖中Ca所形成的峰以及所占比重可以推斷出結(jié)垢物主要為CaCO。

2.4.2 處理措施

①保持真空泵循環(huán)冷卻水的更新，防止水質(zhì)中碳酸氫根或碳酸根的濃縮累積，減緩結(jié)垢的形成，或單獨設(shè)立軟水系統(tǒng)。

②控制蒸發(fā)器內(nèi)泡沫層高度，避免因泡沫夾帶導致蒸發(fā)物料進入真空泵腔體內(nèi)。

③在真空泵進水管路設(shè)置電子除垢儀，采用物理方法避免碳酸根同鈣離子結(jié)合，減緩垢的累積。

④出現(xiàn)真空泵結(jié)垢時，檢查真空泵循環(huán)水出水是否正常，確保對真空泵進行徹底清洗。

3 結(jié)論

（1）針對單效外循環(huán)強制結(jié)晶蒸發(fā)器進行蒸發(fā)脫鹽處理，需嚴格控制蒸發(fā)物料進水硬度指標在2.0 mmol/L以下，總鹽控制在40 000 mg/L以下，盡量降低蒸發(fā)物料中有機物含量。

（2）單效外循環(huán)強制結(jié)晶蒸發(fā)器若出現(xiàn)加熱器結(jié)垢、分離器結(jié)鹽、物料起泡、真空泵結(jié)垢等異常工況時，可按照所述處理措施進行處理，確保蒸發(fā)器穩(wěn)定運行。