廢水零排放稠厚器裝置優(yōu)化方案討論

（國(guó)家電投集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司重慶科技分公司 重慶 401122）

0 引言

燃煤電廠是傳統(tǒng)用水大戶，其用水量占工業(yè)總用水量的40%以上，同時(shí)產(chǎn)生了大量的高含鹽廢水。我國(guó)現(xiàn)階段燃煤電廠處理廢水基本上都是采用機(jī)械式蒸汽再壓縮（MVR）工藝，以鍋爐低壓蒸汽作為熱源，將廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶處理，達(dá)到零排放目標(biāo)。稠厚器是MVR 工藝系統(tǒng)中廢水零排放蒸發(fā)結(jié)晶環(huán)節(jié)中的一個(gè)重要的固液分離設(shè)備，但是常規(guī)稠厚器在實(shí)際運(yùn)行和操作中存在諸多問(wèn)題，比如下料口堵塞、結(jié)晶鹽流失等，嚴(yán)重影響該設(shè)備的可操作性和系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，現(xiàn)針對(duì)該設(shè)備的缺點(diǎn)提出優(yōu)化建議。

1 稠厚器介紹

1.1 稠厚器主要工作原理

MVR 工藝中強(qiáng)制蒸發(fā)器的鹽溶液加熱至90 ℃～100 ℃蒸發(fā)，鹽溶液達(dá)到飽和并有結(jié)晶鹽析出，結(jié)晶鹽排入稠厚器，并在稠厚器底部結(jié)晶沉淀，飽和溶液則從頂部溢流進(jìn)入溢流區(qū)回蒸發(fā)器再蒸發(fā)［1］。當(dāng)稠厚器含固量滿足要求時(shí)，開(kāi)啟排放閥門(mén)，結(jié)晶鹽進(jìn)入離心機(jī)脫水得到固體鹽顆粒。稠厚器示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 稠厚器示意圖

1.2 稠厚器存在的缺點(diǎn)

高溫結(jié)晶鹽進(jìn)入稠厚器后，一方面溶液析出的結(jié)晶鹽在稠厚器底部沉淀，另一方面因?yàn)槿芤好芏容^大，表面溫度偏低，所以在溶液表面同樣會(huì)有大量的結(jié)晶鹽析出并形成鹽花，見(jiàn)圖2。隨著不斷從結(jié)晶器排入稠厚器的溶液導(dǎo)致表面的鹽花溢流排出，不利于結(jié)晶鹽收集，造成鹽浪費(fèi)［2］。稠厚器底部結(jié)晶鹽至離心機(jī)排鹽管道因?yàn)楣軓叫《?jīng)常堵塞，雖然設(shè)計(jì)有工藝水沖洗管道，但是工藝水水質(zhì)成分復(fù)雜，沖洗水又回到蒸發(fā)器蒸發(fā)，大大降低鹽品質(zhì)。高溫稠厚器置于空氣中，表面時(shí)刻存在熱量散失，熱量未能加以利用，造成能量損失［3］。常規(guī)稠厚器存在如下缺陷：①排鹽管道閥門(mén)開(kāi)度小則容易堵塞，開(kāi)度大則溶液容易將離心機(jī)的鹽沖散；②采用頂部平面溢流方式，不能有效攔截表面析出的結(jié)晶鹽，表面溢出的結(jié)晶鹽容易造成其他管道堵塞，不利于連續(xù)有效運(yùn)行；③稠厚器存在熱量浪費(fèi)問(wèn)題，增加了經(jīng)濟(jì)成本。

2 稠厚器優(yōu)化方案討論

圖2 稠厚器表面鹽花

根據(jù)常規(guī)稠厚器的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)新型稠厚器，見(jiàn)圖3。

2.1 設(shè)計(jì)角度

稠厚器的錐體設(shè)計(jì)角度α 根據(jù)鹽的堆積角度實(shí)驗(yàn)可以得出，該角度ɑ 應(yīng)小于90°才有利于沉積鹽下料，但是同時(shí)要考慮稠厚器容積，該角度大于30°。

2.2 管道溢流點(diǎn)

采用管道溢流的方式只能溢流管道內(nèi)的鹽水，一旦稠厚器鹽水高于溢流管進(jìn)口端B，則進(jìn)口端B 將一直被鹽水浸沒(méi)，鹽水水位一直保持在管道溢流點(diǎn)A 點(diǎn)位置，表面的鹽花不會(huì)進(jìn)入溢流管，有效避免了溶液表面的結(jié)晶鹽花溢流，減小了結(jié)晶鹽的損失，同時(shí)避免了溢流區(qū)管道堵塞。為了防止溢流管進(jìn)口端B 被沉積鹽堵塞，須保證比A 點(diǎn)的高度低20 cm 左右，AB 點(diǎn)高差大容易產(chǎn)生虹吸效應(yīng)。溢流管下端在運(yùn)行中一直處于鹽水浸沒(méi)中，結(jié)晶鹽一般是表面析出和底部沉積2 種方式，所以表面析出的鹽花并不能進(jìn)入溢流管，避免了結(jié)晶鹽的損失，也避免了其他管道堵塞。

圖3 新型稠厚器示意圖

2.3 放大器下料

針對(duì)排鹽口堵塞問(wèn)題，將原來(lái)的直管排鹽口改成放大器排鹽。放大器是一個(gè)放大的空間管體，進(jìn)入的鹽會(huì)垂直下落至離心機(jī)，不會(huì)附著在管壁，所以不會(huì)堵塞。排鹽閥門(mén)安裝應(yīng)盡量靠近稠厚器錐體，閥門(mén)之后直接連接放大器，放大器示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 放大器示意圖

2.4 鹽水疏通

優(yōu)化后的稠厚器設(shè)計(jì)了稀鹽水疏通管道，優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）輸送稀鹽水的降膜循環(huán)泵設(shè)備產(chǎn)生的壓力可以對(duì)排鹽閥門(mén)處進(jìn)行沖擊疏通，而且降膜循環(huán)泵的水質(zhì)和稠厚器的水質(zhì)是一致的，只是鹽濃度不同，對(duì)鹽的品質(zhì)不會(huì)造成影響。

（2）運(yùn)行時(shí)，疏通管道閥門(mén)保持一定的開(kāi)度，讓疏通鹽水一直處于流動(dòng)狀態(tài)，也就是起到連續(xù)潤(rùn)滑的作用。

2.5 熱量回收

稠厚器里的是高溫鹽溶液，置于空氣中不僅熱量會(huì)散失，還存在燙傷操作工人的隱患，所以增加一個(gè)熱量回收裝置，工藝水設(shè)計(jì)底進(jìn)上出，可以保證錐體內(nèi)充滿水。出水溫度根據(jù)工藝水流量調(diào)節(jié)，可以用來(lái)配制藥劑，增加藥劑的溶解度，還可以作為熱水源、取暖用水等，出水管道直徑應(yīng)為進(jìn)水管道直徑的1.2 倍。

3 應(yīng)用與總結(jié)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需求，重新設(shè)計(jì)1 個(gè)優(yōu)化后的稠厚器：稠厚器為錐形腔體，其下部的倒錐形部分的錐頂角為38°，其溢流口高度距底部為1.8 m，溢流口以下腔體容積為0.8 m3。腔內(nèi)溢流管的內(nèi)徑為φ80 mm，溢流管下端位于1.6 m 高度，下端與溢流口之間的腔體容積為0.6 m3。底部的料漿出口直徑為φ80 mm，出料閥下游的出料通道直徑為φ180 mm。出料通道正下方為離心機(jī)的進(jìn)料口。離心機(jī)的進(jìn)料含固量40%左右。腔體側(cè)壁中具有熱量回收壁腔，流體入口和出口分別位于0.7 m和1.65 m 高度。

稠厚器頂部的結(jié)晶器料漿以20 m3/h 的速度從蒸發(fā)器充入飽和鹽溶液料漿以及固體鹽顆粒，溶液濃度為20%左右。根據(jù)結(jié)晶器析出的鹽量采用間歇性進(jìn)料方式。料漿液位上升，直至開(kāi)始從溢流口溢流，溢流的溶液送回蒸發(fā)器。料漿充入完畢后，其底部固體層的高度為0.97 m 左右，低于腔內(nèi)溢流管的下端，并且此時(shí)稠厚器腔內(nèi)的固形物含量為31.2%，滿足離心機(jī)的最大進(jìn)料含固量。

在上述運(yùn)行時(shí)，將20 ℃溫度的水從熱量回收壁腔的流體入口充入進(jìn)行加熱，從流體出口得到50 ℃左右的水，回收了壁腔熱量，且避免了器壁導(dǎo)致的燙傷風(fēng)險(xiǎn)。

打開(kāi)出料閥，使得稠厚器內(nèi)的固形物均落入離心機(jī)進(jìn)行離心，最終得到水含量為7.4%的產(chǎn)品。

運(yùn)行中，使用來(lái)自蒸發(fā)器上游的稀溶液（濃度為6%）清洗裝置連續(xù)清洗出料口和出料閥。在連續(xù)運(yùn)行168 h 后（實(shí)際運(yùn)行192 h），溢流系統(tǒng)和出料通路未發(fā)現(xiàn)結(jié)晶鹽的累積和堵塞，說(shuō)明本發(fā)明的稠厚器工作連續(xù)性優(yōu)異。與相同處理能力的常規(guī)稠厚器相比，該稠厚器出料濃度高，說(shuō)明其有效避免了隨溢流排出的鹽花導(dǎo)致的固形物損失。

該優(yōu)化方案對(duì)設(shè)備本體做了優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效地避免了稠厚器堵塞，關(guān)鍵點(diǎn)是本裝置設(shè)計(jì)了放大器和一個(gè)潤(rùn)滑、溶解、沖擊疏通水源，正常運(yùn)行時(shí)可以適當(dāng)?shù)乇３忠欢ǖ拈_(kāi)度，保證一直處于潤(rùn)滑狀態(tài)。水源的水質(zhì)和稠厚器的水質(zhì)保持一致，沒(méi)有帶入其他雜質(zhì)，保證了結(jié)晶鹽的品質(zhì)參數(shù)。設(shè)備優(yōu)化后不僅能保證系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，改善了運(yùn)行工藝，而且熱量還得以回收，合理地利用了熱量，節(jié)省了運(yùn)行成本。