隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平越來越高，人們對(duì)于環(huán)境的保護(hù)意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)，同時(shí)國家對(duì)于化肥企業(yè)的環(huán)保監(jiān)察力度和處罰也越來越嚴(yán)。為了保護(hù)我們的生存環(huán)境，讓化肥企業(yè)環(huán)保達(dá)標(biāo)，既可以保證生產(chǎn)，又可以降低用水成本，對(duì)于化肥企業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的含鹽廢水進(jìn)行處理就顯得意義重大。
一、項(xiàng)目概況
本項(xiàng)目為某化肥廠的廢水處理項(xiàng)目，設(shè)計(jì)廢水處理量為7m3/h，要求裝置的運(yùn)行能力可以適應(yīng)40%-120%的進(jìn)料量變化。
濃鹽水的成分如表1所示。
通過上表可以看出，廢水中陰離子氯離子，陽離子根據(jù)客戶提供的為鈉離子，根據(jù)分子量計(jì)算可知廢水中的氯化鈉含量約為2.1%，濃度低，考慮采用先濃縮后結(jié)晶工藝。表中顯示廢水中陽離子還含有鈣離子，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)要考慮設(shè)備結(jié)垢影響。另廢水中還會(huì)存在其它無機(jī)鹽成分，為了保證出鹽成分符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，需要在工藝設(shè)計(jì)中需要著重考慮。
二、蒸發(fā)結(jié)晶工藝
通過對(duì)濃鹽水的成分進(jìn)行分析，決定釆用先將濃鹽水進(jìn)行濃縮，將廢水中的含鹽量提高，然后進(jìn)入末效結(jié)晶系統(tǒng)，繼續(xù)蒸發(fā)濃縮至飽和濃度，進(jìn)入分離系統(tǒng)和包裝系統(tǒng)。工藝流程框圖如圖1所示。
從工藝流程框圖中可以看出，工藝流程為：進(jìn)料池〜預(yù)熱器〜效蒸發(fā)〜二效蒸發(fā)〜三效結(jié)晶〜增稠器〜離心機(jī)〜包裝機(jī)。
裝置的材料選擇至關(guān)重要，直接影響裝置的使用年限和可靠性。考慮到原料中氯離子對(duì)于不銹鋼的腐蝕嚴(yán)重，本裝置的蒸發(fā)器板片和蒸發(fā)器換熱管選用TA1材質(zhì)，其它的設(shè)備、管道、閥門等選用2205材質(zhì)。
2.1 裝置工藝說明
裝置的熱源為蒸汽，物料首先經(jīng)過預(yù)熱器，將物料溫度提升至設(shè)計(jì)溫度，進(jìn)入一效蒸發(fā)器，一效蒸發(fā)器的熱源為蒸汽，對(duì)一效物料進(jìn)行加熱，物料在一效分離器內(nèi)進(jìn)行汽液分離，產(chǎn)生二次蒸汽,進(jìn)入二效蒸發(fā)器作為熱源加熱二效物料，物料在二效分離器內(nèi)進(jìn)行汽液分離，產(chǎn)生二次蒸汽，進(jìn)入三效結(jié)晶蒸發(fā)器作為熱源加熱物料，物料在結(jié)晶器內(nèi)進(jìn)行汽液分離，產(chǎn)生二次蒸汽進(jìn)入冷凝器冷卻。各效產(chǎn)生的冷凝水混合后進(jìn)入預(yù)熱器，對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱，大大降低了預(yù)熱蒸汽用量。
本裝置采用一效、二效板式蒸發(fā)器，三效管式蒸發(fā)器的管板結(jié)合的工藝形式，前期物料濃度低，采用板式蒸發(fā)器，可以利用板式蒸發(fā)器的高傳熱效率，快速將物料含鹽量提升。物料濃度提升，堵塞蒸發(fā)器可能性增加，因此三效結(jié)晶選用管式蒸發(fā)器，同時(shí)增加大流量強(qiáng)制循環(huán)泵，使管式蒸發(fā)器中的物料流速達(dá)到2m/s以上，大大提升了傳熱效率。由于換熱管內(nèi)物料流速高，對(duì)于管內(nèi)結(jié)晶的鹽附著物也起到了一種沖刷作用，大大降低了管式蒸發(fā)器換熱管的結(jié)垢。
裝置在各效分離器二次汽出口均增加一個(gè)二次分離器，并在分離器頂部增加絲網(wǎng)除沫器和清洗噴頭，大大提升了汽液分離率，杜絕了霧沫夾帶現(xiàn)象的產(chǎn)生，二次冷凝水的回水標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于業(yè)主要求，可直接用于下一工藝段用水。
裝置設(shè)置了一臺(tái)帶攪拌的增稠器，可容納物料量為5m3,在三效結(jié)晶器中物料達(dá)到飽和濃度時(shí)，可將物料打入增稠器中進(jìn)行攪拌，在攪拌降溫過程中，結(jié)晶鹽逐漸增長，達(dá)到出料離心要求。此種工藝降低了結(jié)晶器中存儲(chǔ)物料的濃度，將其晶體生長過程轉(zhuǎn)移，降低了結(jié)晶器和蒸發(fā)器的結(jié)垢和阻塞可能性。
2.2 裝置物料工藝流程
裝置物料儲(chǔ)存在裝置下方的原料池中，進(jìn)過自吸泵將物料打入一級(jí)預(yù)熱器，在一級(jí)預(yù)熱器中經(jīng)過預(yù)熱后進(jìn)入二級(jí)預(yù)熱器，由蒸汽加熱后進(jìn)入一效蒸發(fā)器，一效蒸發(fā)器是板式升膜蒸發(fā)器，物料經(jīng)過加熱后進(jìn)入一效分離器，物料沸騰，一次濃縮液體從一效分離器底部進(jìn)入一效物料循環(huán)泵，進(jìn)行自循環(huán)和出料進(jìn)入二效蒸發(fā)器。二效蒸發(fā)器同樣采用板式升膜蒸發(fā)器，物料在二效蒸發(fā)器中完成和一效相同的加熱過程，進(jìn)入二效分離器中進(jìn)行沸騰汽液分離，二次濃縮的物料由二效分離器底部進(jìn)入二效物料循環(huán)泵，自循環(huán)同時(shí)往三效結(jié)晶進(jìn)料。物料在三效管式蒸發(fā)器內(nèi)加熱，加熱后的物料進(jìn)入三效結(jié)晶器內(nèi)沸騰汽液分離，進(jìn)行物料濃縮。三效結(jié)晶設(shè)置大流量軸流泵，進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，使物料不斷蒸發(fā)濃縮，直至達(dá)到飽和濃度。物料達(dá)到飽和濃度或高于飽和濃度時(shí)，開啟結(jié)晶出料泵，將物料打到攪拌增稠器中進(jìn)行，物料晶體在增稠器中進(jìn)一步生長后，進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離出的母液打回三效結(jié)晶器繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶，固體進(jìn)入自動(dòng)包裝機(jī)，打包外賣。
2.3 裝置蒸汽工藝流程
裝置熱源為廠區(qū)提供的蒸汽，初始蒸汽壓力為1.3MPa,經(jīng)過裝置前置的蒸汽減壓閥后，蒸汽壓力降至0.5MPao蒸汽分兩路，一路進(jìn)入預(yù)熱器，作為預(yù)熱器熱源對(duì)物料就行預(yù)熱，一路進(jìn)入一效蒸發(fā)器，加熱一效物料，一效分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入二效蒸發(fā)器，加熱二效物料，二效分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入結(jié)晶換熱器，加熱三效物料至飽和濃度。結(jié)晶器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入冷凝器，冷卻成冷凝水外排。
2.4 裝置冷凝水工藝流程
一效蒸發(fā)器的熱源為鍋爐過來的蒸汽，其冷凝水溫度高且純凈，進(jìn)過一級(jí)預(yù)熱器的二段后，由泵送回鍋爐重新利用。二效蒸發(fā)器、三效結(jié)晶器和冷凝器產(chǎn)生的冷凝水，經(jīng)過匯合后進(jìn)入一級(jí)預(yù)熱器的一段，進(jìn)行余熱回收，后匯入冷凝水罐由冷凝水泵外送至其它工藝段使用，做到冷凝水的回收利用。二效和三效冷凝水由一個(gè)冷凝水罐進(jìn)行收集，冷凝水進(jìn)入冷凝水罐前都有一段U型管，其作用是進(jìn)行動(dòng)態(tài)液封，保證系統(tǒng)內(nèi)的真空不被打破。
三、主要配套設(shè)備
3.1 蒸發(fā)器
a、一效蒸發(fā)器采用板式升膜蒸發(fā)器，板片材質(zhì)TA1,板片采用人字形波紋，物料在流道內(nèi)產(chǎn)生劇烈湍流，傳熱效率。
b、二效蒸發(fā)器采用板式升膜蒸發(fā)器，板片材質(zhì)TA1,板片采用人字形波紋，物料在流道內(nèi)產(chǎn)生劇烈湍流，傳熱效率。
c、三效蒸發(fā)器采用管式蒸發(fā)器，換熱管材質(zhì)TA1,換熱管直徑038nun,管式蒸發(fā)器蒸汽采用分布裝置和折流板，使蒸汽均勻分布到每一根換熱管外壁，設(shè)置折流板增加蒸汽與換熱管的換熱時(shí)間，使蒸汽充分加熱換熱管，繼而充分加熱換熱管內(nèi)的物料，增加蒸汽的利用率，保證蒸發(fā)器的加熱溫度穩(wěn)定。
3.2 分離器
分離器直徑02300mm,高度3000mm,材質(zhì)2205雙相不銹鋼，二次蒸汽出口設(shè)置二次分離罐，分離器設(shè)置電容液位計(jì)，液位觀察視鏡，氣相壓力和溫度傳感器。
3.3 結(jié)晶器
結(jié)晶器采用FC型結(jié)晶器，直徑03000mm,高度7500mm,材質(zhì)2205雙相不銹鋼，二次蒸汽出口設(shè)置二次分離罐，結(jié)晶器設(shè)置雷達(dá)液位計(jì)，液位觀察視鏡，氣相壓力和溫度傳感器，真空度自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
3.4 冷凝器
冷凝器釆用板式冷凝器，板片材質(zhì)TA1,蒸汽進(jìn)口設(shè)置壓力傳感器，連鎖控制真空泵、冷卻塔水、結(jié)晶器真空調(diào)節(jié)閥等。
四、調(diào)試及總結(jié)
裝置調(diào)試過程順利，由于物料初始濃度過低，連續(xù)開機(jī)72小時(shí)后，開啟出料泵至增稠器，繼而由增稠器出料至離心機(jī)進(jìn)行固液分離，得到結(jié)晶鹽固體，至包裝機(jī)進(jìn)行包裝。
經(jīng)測定：
(1)離心機(jī)分離出的晶體鹽含水量W5%,出鹽標(biāo)準(zhǔn)符合GB/T5462-2015《工業(yè)鹽》中的要求;
(2)蒸發(fā)冷凝液電導(dǎo)率=300us/cm,符合甲方回用水要求;
(3)蒸發(fā)冷凝液中C1含量^100mg/L,符合甲方回用水要求;
該化肥廠屬于煤化工企業(yè)，在國家加大環(huán)保監(jiān)察力度的環(huán)境下，廢水零排放已經(jīng)是各化工廠的標(biāo)準(zhǔn)要求。本項(xiàng)目的濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶項(xiàng)目，是煤化工企業(yè)高鹽廢水首次采用管板結(jié)合的蒸發(fā)結(jié)晶工藝，不僅證明了管板結(jié)合的蒸發(fā)結(jié)晶工藝的成功，同時(shí)對(duì)整個(gè)廢水處理行業(yè)具有指導(dǎo)性作用。( >
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