蒸發(fā)裝置冷凝水的回收利用研究

鄧建民，楊國強(qiáng)

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202）

1 蒸發(fā)裝置冷凝水的來源及水質(zhì)分析

寧夏英力特化工股份有限公司5萬t/a燒堿蒸發(fā)采用阿法拉伐雙效逆流蒸發(fā)技術(shù)，將來自電解槽的32%燒堿經(jīng)二效蒸發(fā)為濃度48%的燒堿。蒸發(fā)裝置中冷凝水的來源為生蒸汽冷凝水、一效蒸汽冷凝水、二效蒸汽冷凝水。生蒸汽在一效蒸發(fā)器中冷凝后再與進(jìn)二效蒸發(fā)器的32%燒堿進(jìn)行熱交換回收熱量后進(jìn)入冷凝水罐；一效蒸汽與進(jìn)二效蒸發(fā)器的被預(yù)熱的32%燒堿換熱冷凝后進(jìn)入冷凝水罐，二效蒸汽被表面冷凝器冷凝后進(jìn)入冷凝水罐。收集后的冷凝水量約為14 m3/h，溫度約為40℃，電導(dǎo)率為110～160 μS/cm。因一效和二效蒸發(fā)蒸汽攜帶有堿液，冷凝水偏于堿性。蒸發(fā)冷凝水水質(zhì)分析見表1。

2 冷凝水的利用途徑

將冷凝水收集后根據(jù)水質(zhì)和流量進(jìn)行分質(zhì)利用，經(jīng)多次技術(shù)改造，其利用途徑有如下幾種。

2.1 用作一次鹽水化鹽

在蒸發(fā)冷凝水中含有少量的NaOH，pH值在11左右，與出電解槽的淡鹽水及其他雜水混合收集后送至化鹽配水槽。使用蒸發(fā)冷凝水用作化鹽用水可以減少NaOH加入量。蒸發(fā)蒸汽冷凝水金屬含量低，溫度高，水質(zhì)優(yōu)，是優(yōu)質(zhì)的化鹽用水。

2.2 用作循環(huán)水冷卻水補(bǔ)充水

蒸發(fā)蒸汽冷凝水由蒸汽冷凝產(chǎn)生，期間接觸介質(zhì)為堿液，接觸材質(zhì)為不銹鋼設(shè)備。與表2中循環(huán)水指標(biāo)相比，只有pH值有超標(biāo)，但金屬含量低，電導(dǎo)率低，水質(zhì)硬度低、COD含量低。因此可以作為循環(huán)水補(bǔ)充用水，但缺陷是溫度較高，將部分熱量帶入循環(huán)水系統(tǒng)。

表1 蒸發(fā)冷凝水成分含量分析×10-6

表2 間冷開式系統(tǒng)循環(huán)水冷卻水水質(zhì)指標(biāo)[1]

2.3 用作過熱蒸汽減溫水

該公司使用過熱蒸汽作為物料干燥熱源。外供過熱蒸汽入口壓力1.0 MPa，入口溫度220℃，蒸汽流量55 m3/h，此時(shí)焓值2 875 kJ/kg。經(jīng)減溫減壓處理后，要求達(dá)到用汽單位使用要求：壓力0.65 MPa，溫度166℃。（飽和蒸汽1.0MPa時(shí)，溫度對應(yīng)為180℃，焓值2 777 kJ/kg），溫度40℃時(shí)水液體焓值為168 kJ/kg。減溫減壓過程是將低溫脫鹽水與過熱蒸汽混合最終達(dá)到蒸汽飽和狀態(tài)。根據(jù)熱量平衡關(guān)系可計(jì)算得補(bǔ)水量為2.1 m3/h。

蒸汽冷凝水經(jīng)收集后，進(jìn)入減溫水罐，經(jīng)多級(jí)泵加壓至1.2 MPa、大于蒸汽入口壓力，注入減溫閥中噴管，從小孔徑中噴出與蒸汽混合，液滴吸收過熱蒸汽熱量，最終使蒸汽達(dá)到飽和狀態(tài)。雖然將蒸發(fā)冷凝水用作過熱蒸汽減溫減壓補(bǔ)水在使用過程沒有出現(xiàn)問題，但由于補(bǔ)充水量過少，不能與蒸發(fā)產(chǎn)生的冷凝水量平衡。

2.4 用作電解槽陰極液補(bǔ)充水

電解過程鹽水和堿液中的雜質(zhì)如積蓄在離子交換膜中會(huì)損傷膜，引起膜的電流效率下降，膜電壓升高?？紤]將蒸發(fā)堿性冷凝液送到電解槽作為陰極補(bǔ)水用。存在的隱患是堿性冷凝液中金屬離子超標(biāo)，對電解槽陰極鎳涂層造成污染，影響電解槽運(yùn)行的電壓和電流效率。電解槽陰極液補(bǔ)充水原使用脫鹽水，脫鹽水指標(biāo)見表3。

表3 脫鹽水指標(biāo)要求

由表1和表3比較可以看出，蒸發(fā)冷凝水中金屬成分都能達(dá)到脫鹽水指標(biāo)要求，只有pH值和電導(dǎo)率偏高，是因?yàn)橐恍Ш投д舭l(fā)夾帶堿液所致，電解槽陰極成分為燒堿，蒸發(fā)冷凝水中成分不會(huì)對電解槽中物質(zhì)產(chǎn)生不利影響。

10萬t/a 32%燒堿裝置生產(chǎn)時(shí)陰極液補(bǔ)充水量為10 m3/h[2]，而蒸發(fā)產(chǎn)生冷凝水量為14 m3/h，因此，可考慮對蒸發(fā)冷凝水收集系統(tǒng)進(jìn)行改造，將生蒸汽冷凝水和一效蒸發(fā)冷凝水合并收集供電解使用，水量基本平衡。二效蒸發(fā)冷凝水用于其他用途。

3 電解槽補(bǔ)充水水質(zhì)及液位控制

正常情況蒸發(fā)冷凝水經(jīng)測量pH值及電導(dǎo)率合格后進(jìn)入電解冷凝液罐，再由冷凝液泵輸送至電解槽陰極加純水管線上，代替脫鹽水進(jìn)入電解槽。一旦冷凝液檢測pH值及電導(dǎo)率不合格，則將冷凝液送至一次鹽水。并將冷凝液中金屬含量作為重點(diǎn)監(jiān)控對象進(jìn)行每日分析，如有超標(biāo)，則及時(shí)切換使用脫鹽水。

為保證電解槽的用水量，避免蒸發(fā)低負(fù)荷下堿性冷凝液量不足，難以維持電解槽的補(bǔ)水量，在電解槽冷凝液罐管道上增加脫鹽水管線，同時(shí)加裝遠(yuǎn)傳液位計(jì)。純水管線上安裝自控閥，堿性冷凝液罐液位由脫鹽水管線上自控閥自動(dòng)控制。

4 結(jié)語

按照水質(zhì)對水量進(jìn)行階梯利用，根據(jù)減少外排水量的總體目的，將蒸發(fā)裝置產(chǎn)生冷凝水回用于各用水裝置，使蒸發(fā)冷凝液得以實(shí)現(xiàn)合理綜合利用。在電解裝置年回收利用蒸發(fā)冷凝水8萬m3，可節(jié)約80萬元，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。