高鹽廢水零排放蒸發器的穩定運行分析

目前在危廢行業以及廢水行業使用的高鹽廢水蒸發器的存在的普遍問題是設備的結垢堵塞、運行能耗高、清洗頻繁以及裝置的連續穩定運行差。

因為這些行業的特殊性，其需要去蒸發結晶的廢水具有成分復雜、預處理不到位、腐蝕性強、有機物濃度高、波動性大、鹽濃度高等特點，這些因素對蒸發結晶裝置的運行造成很多困難。

高鹽廢水除了含有有機污染物，還含有大量可溶性的無機鹽，如Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等，蒸發結晶裝置不僅要降低其COD的含量，提高蒸餾水的水質，而且更為重要的是要把可溶解鹽類物質從廢水中進行高效的分離。

COD對沸點升高的影響，硬度對傳熱系數的影響，氨氮對冷凝水實質的影響，PH對設備材質的影響，TDS對蒸發模式的影響等。

大多數設計人員和使用單位對于蒸發結晶設備存在重治理、輕保持，重應急、輕長效。

蒸發結晶設備看起來雖然簡單，但是它涉及傳熱、流體動力、沸騰、結晶、結構、化學、自動化等多個學科領域，是一個系統工程，是一門應用科學。

雖然不提倡過度設計，但是設計中如果遺漏或忽視某個環節，很可能對于今后的穩定運行造成不利的影響。

02、蒸發結晶設備結垢的原因

（1）憑經驗設計，前期技術準備不足

前期成分的技術準備，對原液、各種恒算、小試或者中試對技術方案進行驗證和調整。

首先是裝置能功能性要求，其次才是如何節能的問題，有很多裝置，把節能放在前面，迎合商務的需要和數據的漂亮，把最基本的功能性問題放到后面，這樣往往容易出問題。

（2）逆溶解度的鹽存在

如溶液中的鈣、鎂離子，當達到飽和溫度時，鈣、鎂離子形成晶核附于加熱壁面并成為污垢。

蒸發結晶設備所產生的問題主要是在蒸發液面附近的結垢和在換熱面上出現局部高度過飽和而生成過剩晶體。

預處理盡量去除，如果不具備條件進行預處理，可以添加晶種法，使得晶種懸浮在蒸發面上，通過晶體生長來降低溶液的過飽和度，以避免逆溶解度鹽在換熱面上的結垢。

（3）有機物的影響

很多大分子有機物在高溫、真空下濃縮后，其黏度、沸點升高很大，對于廢水中的無機鹽結晶造成很大的影響，同時會在管壁、罐壁、泵、設備及管道的轉角處黏附，造成結垢和堵塞。

預處理盡量去除，如果不具備條件進行預處理，可以通過優化蒸發結晶設備工藝把有機物的影響減少到最小。

03、蒸發結晶設備穩定運行措施

（1）選擇合理的蒸發工藝到底是選MVR蒸發器還是多效蒸發器？選擇合理的蒸發器結構形式；選擇合理的材質；根據介質及蒸發形式的不同選擇合理的流速；控制好系統內不同部位的固液比；改善設備結構及工藝管線的設計。

（2）為了盡量避免換熱器的結垢及延緩換熱器的結垢，先從設計方面采取必要的措施設計時換熱器內流速分布均勻，以避免較大的速度梯度，確保溫度分布均勻（如折流板區），在保證合理的壓力降和不造成腐蝕的前提下，提高流速有助于減少污垢（在真空狀態下蒸發，提高料液的流速及降低蒸發時的溫度）。設計時采用最少的死區和低流速區，與物料接觸部位光潔度高，阻力?。ㄌ岣吖鼙诤凸薇诘墓鉂嵍龋?，采用特殊加熱器結構，使得加熱蒸汽在加熱器內分布均勻，加熱器內各部分的加熱管與蒸汽充分接觸，并合理排除不凝氣體，相對于傳統加熱器，提高了蒸汽對加熱管壁的給熱系數以及提高總的傳熱效率，提供了蒸汽利用率，強化了傳熱。同時還設置防止蒸汽過熱裝置，避免換熱管壁面形成局部高溫，避免鹽垢的形成。

（3）加熱器蓋為易拆卸結構，方便以后正常的現場維護和現場清洗在設備的運行中嚴格按照出廠的操作、維護、清洗等規程來進行，也可大大延緩加熱器的結垢。

（4）采用列管強制循環形式控制強制循環管內流速不小于1.75m/s，使得溶液在管內流速加快，使得垢層不易形成，并對垢層有強烈的沖刷作用。

（5）分離器采用大直徑、高徑深的獨特設計分離空間大，分離效果好，同時設計鹽腿的結構形式，對出料鹽漿進行淘洗。每臺分離器采用高效除沬器，可有效防止霧沫夾帶，確保二次蒸汽的純潔性，進一步提高蒸餾水水質。

（6）蒸發產生的不凝氣統一收集，并留有接口可與廠區除臭系統管網連接，避免對周邊環境造成影響。

（7）出料管道采用分段安裝，即可以分段拆解，如果結晶堵塞可快速分段進行清理，大大降低了堵塞后的清理工作。

（8）設置高效合理的排空系統管道的最低點、泵進口、換熱器、分離器等設備都設置了排空口，若出現緊急狀況時，系統內的高濃度物料可通過這些排空口迅速排空，確保蒸發系統不堵塞。

（9）采用鹽腿設計，使得鹽晶體在鹽腿中富集，使大的晶體不再進入加熱列管進行再循環蒸發，這樣一方面減少了晶體與加熱列管的摩擦所產生的磨損，大大地提高了設備的使用壽命和晶漿的收率，降低了消耗。

04、蒸發結晶設備除垢

世界上沒有完全不結垢的蒸發器，只是清洗周期不同，蒸發結晶系統在運行一段時間后效率會降低需要定期清洗以保證系統的蒸發效果。

采取上述穩定運行的各種措施之后，即使到了清洗周期，蒸發器所結的垢也是薄垢，不會結硬垢、死垢，相對來講是比較容易清洗的。

原則上每隔6個月或停機超過3天以上，需對設備進行清洗。

蒸發器結垢一般情況下是廢水中溶解鹽類的結晶析出（硫酸鈣、硫酸鈉、氯化鈉等）后在換熱面以及設備管道轉角處等產生的沉淀結垢，以及有機膠質在高溫氧化后的沉積和流體中懸浮顆粒的沉積等造成的結垢。

這些綜合因素產生的垢層與蒸發結晶設備的工作溫度、濃度、流體流速以及流體的組成有關，因此在生產工藝中要嚴格按照操作規程進行操作，同時在設計的清洗周期之內定期清洗設備。

蒸發器的垢組成可分為水溶性垢和不溶性垢。

水溶性垢是蒸發飽和溶液時所析出的鹽類結晶，可用水或稀的不飽和溶液定期清洗。

不溶性垢包括鈣、鎂、硅等低溶解度的鹽類，以及有機聚合物等，要定期停車用酸、堿或機械方法進行清理。

不論是水溶性垢還是不溶性垢，都要根據具體情況定期清洗，而且清洗周期要定在結垢的初期，因為一旦換熱管有管子開始結垢時，其流動阻力會大于其他沒有結垢的管子，因而阻力加大流速下降的管子，又更加容易結垢，最后導致整根管子被積垢堵死，此時再進行清洗就非常困難了。