廢水蒸發(fā)塔在硫酸工藝中的應(yīng)用

劉鵬飛

摘 要：廢水蒸發(fā)塔采用閉式循環(huán)和間接換熱方式，閉式循環(huán)注入除鹽水，通過定制換熱器吸收硫酸三車間一吸、二吸的高品質(zhì)熱量，在有效降低生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水溫度的同時，又能處理掉一部分廢水，從根本上解決了換熱器、管道、冷卻塔的腐蝕、結(jié)垢、堵塞問題。

關(guān)鍵詞：廢水蒸發(fā)塔；原理；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.012

1 改造前系統(tǒng)存在的問題

硫酸三車間干吸工段使用的是廢水循環(huán)降溫，由于廢水不外排，廢水中的氯離子急劇增加，導(dǎo)致板換或陽極保護(hù)換熱器結(jié)垢和腐蝕，加入阻垢劑雖能減輕結(jié)垢，但不能從根本上解決問題；廢水在冷卻塔內(nèi)不斷蒸發(fā)，由于過飽和鹽類不斷析出，板換或陽極保護(hù)換熱器還是結(jié)垢。因為溫度高的原因，一吸與二吸結(jié)垢最嚴(yán)重，平均每月至少停車清理一次，結(jié)垢問題已影響到正常生產(chǎn)。另外，冷卻塔填料也因嚴(yán)重結(jié)垢而堵塞，鋼結(jié)構(gòu)部分也被腐蝕，幾乎每年都要更換。由于氯離子含量過高，陽極保護(hù)腐蝕泄漏，經(jīng)常被迫停車焊補，造成維修費用增加，設(shè)備開車率上不去。陽極保護(hù)換熱器幾乎不能繼續(xù)使用，一年左右就會報廢。不得已將原來的陽極保護(hù)都更換成板式換熱器，即便是更換了材質(zhì)的板式換熱器，雖然能耐更高濃度的氯離子，但也有限度，若超出限度也很快被腐蝕，也不是長久之計。

為了減輕廢水對設(shè)備及管路的結(jié)垢、堵塞問題，不得不在廢水中加入阻垢劑予以緩解，由此導(dǎo)致加入阻垢劑產(chǎn)生很大的費用，經(jīng)硫酸三車間統(tǒng)計，一臺1000m?的塔每月緩蝕阻垢劑的費用約為5萬元，每年為60萬元；經(jīng)常拆卸板換導(dǎo)致板換墊損壞，一吸、二吸每年更換的板換墊在200條以上，每條板換墊片的單價為780元，則200條*780元/條的費用為15.6萬元/年；冷卻塔填料堵塞和鋼結(jié)構(gòu)腐蝕導(dǎo)致每年的維修費約為11.4萬元。其它間接損失如由于堵塞造成的生產(chǎn)停車無法計算。單直接運行費用約為87萬元/年。面對這么嚴(yán)峻的問題，尋找徹底解決的辦法迫在眉睫。

2 廢水蒸發(fā)塔的應(yīng)用

（1）廢水蒸發(fā)塔的結(jié)構(gòu)、特點。硫酸三車間的廢水蒸發(fā)塔為方形，長12.8米，寬12.8米，高13.3米。塔形式為方形逆流、鋼砼框架、機械通風(fēng)、無填料、低噪音、耐腐蝕。塔內(nèi)均布大口徑噴嘴，霧化效果好，不堵塞。塔外配套有8臺定制換熱器，提供廢水蒸發(fā)所需的熱量。該塔廢水蒸發(fā)能力為6t/h，具有以下特點：能適應(yīng)在露天和有塵沙的環(huán)境下，確保24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)；蒸發(fā)塔除蒸發(fā)廢水外，冷卻能力強、噪音低、維修方便；整機密閉性好，能避免水污染和雜物落入；塔體全部金屬構(gòu)件耐腐蝕、強度高；收水裝置抗老化、耐高溫低溫（-20℃-60℃），分水性能好、強度高、阻燃性好、環(huán)保型；電機低噪、密封防水、耐高低溫、適應(yīng)露天環(huán)境；風(fēng)扇角度可調(diào)，風(fēng)量大、效率高、傳動平穩(wěn)、噪音低、耐腐蝕。配套的換熱器換熱性能高，采用分體設(shè)計，可單獨檢修；換熱管束采用不銹鋼傳熱管、鋁肋片，表面鈍化處理，具備強耐腐蝕性；換熱管角度安裝合理，確保循環(huán)水能自行排放干凈。

（2）廢水蒸發(fā)塔的工作原理。硫酸三車間干吸工段一吸、二吸的酸溫需要從85℃降至70℃，換熱通過板換完成，即低溫（60℃）的循環(huán)水（除鹽水）由分水器，分別輸送至一吸、二吸板換，經(jīng)過換熱酸溫由85℃降至70℃，達(dá)到工藝要求的指標(biāo)。循環(huán)水吸收酸的熱量后水溫升高至70℃進(jìn)入集水器，由循環(huán)泵打入廢水蒸發(fā)塔，廢水蒸發(fā)塔配有定制換熱器，可以把這10℃溫差的熱量吸收，使循環(huán)水的溫度再降到60℃，降溫后的循環(huán)水再進(jìn)入分水器，完成以上換熱過程。該過程中的補充水由補水泵將處理好的除鹽水打入該循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的水壓低于設(shè)定值時，補充水泵進(jìn)行自動補水。

廢水則由廢水循環(huán)泵打入廢水蒸發(fā)塔中，蒸發(fā)塔內(nèi)安裝有噴淋裝置，廢水經(jīng)噴淋裝置噴出呈霧狀，廢水蒸發(fā)塔外四周安裝有定制換熱器，位置低于噴淋裝置，可以將吸收的熱量釋放，熱量由下而上將霧狀的廢水加熱蒸發(fā)。噴淋落下的廢水進(jìn)入蒸發(fā)塔內(nèi)收水裝置，經(jīng)廢水循環(huán)泵抽出再打入蒸發(fā)塔，如此往復(fù)完成廢水蒸發(fā)的過程。

廢水蒸發(fā)塔運行一段時間后，在塔底富集了大量的碳酸鈣、碳酸鎂及其他固體雜質(zhì)需要進(jìn)行清理。蒸發(fā)塔專門為小型鏟車進(jìn)入清理預(yù)留3米*3米的提升門，提升門由減速機帶動絲杠完成升降。塔內(nèi)也留有足夠的空間，1.5T鏟車可以很輕易的在塔內(nèi)工作。鏟車將塔內(nèi)的沉積物清理出來后，再由運輸車輛拉走進(jìn)行進(jìn)一步處理。蒸發(fā)塔清理門及塔體內(nèi)部的設(shè)計非常的人性化，不必進(jìn)行人工清理，這樣大大的提高了工作效率，節(jié)省用工成本，提高系統(tǒng)的開車率。

3 應(yīng)用效果

現(xiàn)在的運行方式采用了兩個閉式循環(huán)，一個是清水的間接換熱，一個是廢水的間接換熱。清水的閉式循環(huán)是干吸工段換熱管路中注入的是清水，通過循環(huán)泵循環(huán)吸收干吸酸溫的熱量，再到廢水蒸發(fā)塔的定制換熱器釋放熱量，完成能量的轉(zhuǎn)換，這一閉式循環(huán)從根本上解決了板換結(jié)垢、堵塞、腐蝕等問題，保護(hù)了設(shè)備。廢水的閉式循環(huán)是廢水僅在廢水蒸發(fā)塔內(nèi)進(jìn)行閉式循環(huán)，完成廢水蒸發(fā)。廢水蒸發(fā)塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同于原來的冷卻塔，從而也節(jié)省原有冷卻塔運行的直接費用。

該蒸發(fā)塔優(yōu)于以前單純的冷卻塔，可以進(jìn)行廢水蒸發(fā)，緩解水處理壓力。目前來自精煉公司的廢水可以直接進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)行蒸發(fā)，按現(xiàn)在的每小時蒸發(fā)6噸（經(jīng)過實測）計算，一天可蒸發(fā)廢水144噸。一年按330天計，可節(jié)省47520噸廢水的處理費，超過100萬元。

經(jīng)過初期投資和長期效益的核算，該廢水蒸發(fā)塔年可產(chǎn)生經(jīng)濟效益約180萬元以上。

硫酸三車間蒸發(fā)塔自2014年7月份投入運行以來，干吸板換基本上不結(jié)垢、不堵塞、不腐蝕，從未因干吸板換而停車，極大地提高了開車率。而且蒸發(fā)塔能高效的處理生產(chǎn)廢水，極大的緩解了廢水處理的壓力，為公司的環(huán)保節(jié)能做出了很大的貢獻(xiàn)。

4 推廣

廢水蒸發(fā)塔是根據(jù)恒邦股份實際情況進(jìn)行研發(fā)和設(shè)計的，目前已經(jīng)申請國家實用新型專利（專利號 ZL 2014 2 0400283.4）。為了進(jìn)一步推廣應(yīng)用，2015年已經(jīng)在冶煉一公司硫酸一車間再上一臺廢水蒸發(fā)塔，配套定制換熱器的熱源為生產(chǎn)中的余熱蒸汽，來蒸發(fā)生產(chǎn)工藝中的廢水，來解決廢水處理難的問題，經(jīng)過幾年運行效果來看，效果比較理想。