CN102032835A - 盐水用蒸发器表面防垢方法 - Google Patents

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Abstract

盐水用蒸发器表面防垢方法，包括如下步骤：1)在蒸发器底部盐卤仓投加硫酸钙CaSO4作为晶种，将废水中硫化物浓度提升到500mg/L以上、5000mg/L以下，蒸发过程中析出的盐份吸附在硫酸钙晶体上；2)盐卤喷在蒸发器表面；3)盐卤仓的盐卤经循环泵的作用，流经蒸发器表面；蒸发器内部循环加热介质、如蒸汽、导热工质，同时监控CaSO4晶种颗粒大小，并控制晶体排放量，使晶体颗粒保持在0.5~1mm，并处于悬浮状态。在晶体不断生长过程中，通过适量排放浓滤液，保持蒸发器内部的晶核数量相对恒定。

Description

盐水用蒸发器表面防垢方法
技术领域
本发明属于废水零排放技术领域，涉及实现减轻蒸发器表面结垢和解决热传导不均匀导致蒸发器管材爆裂的方法，尤其是晶体接种法零排放蒸发器表面防垢方法，以延长蒸发器的连续运行时间和降低蒸发器故障率，提高蒸发设备的利用率和安全性。
背景技术
随着我国工业的发展，工业用水和废水的排放量也越来越大，对生态环境造成的危害也越来越严重，同时有些地区严重缺水，又成为对企业持续发展的制约。因此如何将工矿企业在生产过程中产生的含有大量有机和无机盐废水进行全部回收循环使用，将对国家工业持续发展有着重要而深远的意义。
我国国家经贸委于2002年7月和美国商务部在北京联合召开了工业废水“零排放”技术讨论会，并第一次提出工业废水“零排放”的要求。但是由于当时人们的认识水平和工业废水主要还是解决达标排放问题，所以对工业废水“零排放”仍未提到日程。
近年来很多企业响应国家“节能减排”的号召，将污水深度处理回用，产生部分高盐高有机物的浓水；另外国家对部分工矿企业的工业废水已提出必须做到“零排放”，因此水处理市场对“零排放”的技术和设备需求的呼声越来越高。
目前“零排放”主要设备为蒸发器，在蒸发过程中，盐份因浓度逐渐提高而成晶体析出，部分附着在蒸发器表面，导致传热不均和传热效率低下，不仅浪费能源，严重时可能到时管材断裂，需要定期停运清理。
为了解决蒸发器结垢问题，目前基本采取提高设备材质等级的做法，但不能从根本上解决，而且造成设备投资巨大。
发明内容
本发明的目的是利用接种晶体作为凝结核，引导废水中的盐份和TDS选择性结晶，保持晶体处于悬浮状态，缓解蒸发器换热管的结垢问题。尤其是对废水中的硫化物盐份进行处理。
    本发明的技术方案是：盐水用蒸发器表面防垢方法，引导盐份和TDS（溶解于水中的总固体含量）脱离蒸发器（换热管）而附着晶种的方法，包括如下步骤：1）、在蒸发器底部盐卤仓投加硫酸钙CaSO4作为晶种，将废水中硫化物浓度提升到500mg/L以上（一般在5000mg/L以下）；蒸发过程中析出的盐份吸附在硫酸钙晶体上；2）、盐卤喷在蒸发器表面，尤其是通过切向的喷嘴，呈高速旋转状态进入蒸发器表面（分布面），切向速度为5~8m/s左右，增加盐卤进入换热器前的雾化程度，提高盐卤在蒸发器内的换热效率；3）、盐卤仓的盐卤经再循环泵的作用，经蒸发器表面；蒸发器内部循环有加热介质、如蒸汽、导热油、导热工质，尤其是采用热泵的散热端，通过分析仪表网络数据采集系统，监控CaSO4晶种颗粒大小，并控制晶体排放量，使晶体颗粒保持在0.5~1mm，并处于悬浮状态。晶种由石膏磨粉制成，采取筛分的方式，将晶须粒径控制在0.2~0.3mm。
本发明的有益效果是：1、盐份和TDS被引导吸附在CaSO4晶种表面，脱离换热器，换热器表面结垢厚度由1.2mm降低到0.8mm左右，减轻了换热器结垢的现象；2、因为换热器表面结垢厚度降低，提高了热传导效率，与传统蒸发结晶法比较，成本可降低约3元/吨水左右； 3、因为换热器表面结垢厚度降低，蒸发器连续运行时间延长，降低设备检修频率；4、因为盐份和TDS被引导吸附在CaSO4晶种表面，增大析出盐份的颗粒不会造成换热器严重结垢，可提高排放盐卤的浓度，减小了浓盐卤的体积，便于后续处置。
附图说明
图1是本发明使用的蒸发装置的结构示意图
蒸发器1、蒸汽循环泵2、进料3、出料4、盐卤循环泵5、换热器6。
具体实施方式
参见图1蒸发器:
1)      接入晶种
蒸发装置启动前，向蒸发装置底部盐卤仓接入晶种，晶种接入量按正常硫化物浓度500mg/L控制，气动后根据检测数据决定是否继续投加晶种。晶种由石膏磨粉制成，采取筛分的方式，将晶须粒径控制在0.2~0.3mm。
2)      晶种培养
启动装置，以设计处理能力的30%流量连续运行，观察晶体颗粒的生长速度，并调试浓盐卤的排放量和蒸汽供应量，使晶体颗粒基本恒定在0.5~1mm,达到使装置内部的晶体颗粒大小和数量达到相对平衡。
3)      系统试运行。
晶种培养稳定后，以每天增加10%设计负荷的速度，逐步增加处理量，在增加负荷的同时，相应调整浓盐卤排放量、蒸汽供应量，避免晶种排放量和生长量不均衡造成重新投加晶种。
4)      连续运行。
随着负荷逐步增加到设计处理能力，系统达到连续运行状态。连续监测浓盐卤仓的晶体颗粒大小、晶体数量、换热器流动状态、换热器内外温差和换热管壁厚度变化，自动调整运行状态。当换热器管壁厚度增加达到0.8mm时，对换热器进行清洗。
5)      换热器清洗。
换热器清洗时，无需排放浓盐卤仓的晶体，采用pH值5.5~6.0的弱酸浸泡换热器后去除表面钙垢后即可恢复使用。系统重新投入运行时，由于已有成熟晶种，可不经过晶种培养阶段。
 
实施例1
设计2m3/h处理能力的蒸发器1台，装置安装于农药厂膜处理装置后段，以膜装置浓水（浓盐卤）为进料，冷凝液进入中水回用水箱。
盐卤筒身直径1.6m，盐卤筒身总高4.2m，换热器面积15m2，浓盐卤仓1.5m3，盐卤循环泵流量1.5m3/h，蒸汽循环泵流量18m3/h，正常运行状态下排盐卤量50L/h。
装置经过6天晶种培养，试运行11d，正常连续运行60天，共处理废液3120吨，处理装置总电耗计量值为49077.6kW.h，折算平均电耗为15.73kW.h/吨水。
在进水TDS≈30000mg/L，COD≈8200mg/L的情况下，冷凝液TDS≤10mg/L，水份蒸发量达到98%以上，换热器管壁结垢厚度为0.42mm，说明晶种法对防止换热器结垢的效果良好。
 
实施例2
设计2m3/h处理能力的蒸发器1台，装置安装于煤制气厂膜装置后段，以膜装置浓水为进料，冷凝液进入中水回用水箱。
筒身直径1.6m，筒身总高4.2m，换热器面积15m2，浓盐卤仓1.5m3，盐卤循环泵流量1.5m3/h，蒸汽循环泵流量18m3/h，正常运行状态下排盐卤量35L/h。
装置经过6天晶种培养，试运行9d，正常连续运行60天，共处理废液2940吨，处理装置总电耗计量值为48333.6kW.h，折算平均电耗为16.44kW.h/吨水。
在进水TDS≈22000mg/L，COD≈7400mg/L的情况下，冷凝液TDS≤10mg/L，水份蒸发量达到98%以上，换热器管壁结垢厚度为0.37mm，说明晶种法对防止换热器结垢的效果良好。
实施例3
设计2m3/h处理能力的蒸发器1台，装置安装于制药厂膜装置后段，以膜装置浓水为进料，冷凝液进入中水回用水箱。
筒身直径1.6m，筒身总高4.2m，换热器面积15m2，浓盐卤仓1.5m3，盐卤循环泵流量1.5m3/h，蒸汽循环泵流量18m3/h，正常运行状态下排盐卤量50L/h。
装置经过6天晶种培养，试运行11d，正常连续运行60天，共处理废液2680吨，处理装置总电耗计量值为42451.2kW.h，折算平均电耗为15.84kW.h/吨水。
在进水TDS≈27000mg/L，COD≈10200mg/L的情况下，冷凝液TDS≤10mg/L，水份蒸发量达到98%以上，换热器管壁结垢厚度为0.47mm，说明晶种法对防止换热器结垢的效果良好。
晶体粒径大于1.2mm则进行排放，可以控制控制浓盐卤的排放量，达到晶体生长的平衡和晶体颗粒的控制。
由实施例可知，本发明公开的晶体接种技术在零排放蒸发器防垢方面切实有效，能够较好的解决因换热器结垢导致热传导效率低和频繁清洗换热器的问题，有效的降低零排放装置的能耗，降低检修频率，提高运行安全性，与常规滤池运行的耗电量比较，平均电耗可降低3元/吨水的成本，检修周期可延长半年左右。本技术的规模化推广使用，具有重要意义。

Claims (5)

1.盐水用蒸发器表面防垢方法，其特征是包括如下步骤：1）、在蒸发器底部盐卤仓投加硫酸钙CaSO4作为晶种，将废水中硫化物浓度提升到500mg/L以上、5000mg/L以下，蒸发过程中析出的盐份吸附在硫酸钙晶体上；2）、盐卤喷在蒸发器表面； 3）、盐卤仓的盐卤经循环泵的作用，流经蒸发器表面；蒸发器内部循环加热介质、如蒸汽、导热工质，同时监控CaSO4晶种颗粒大小，并控制晶体排放量，使晶体颗粒保持在0.5~1mm，并处于悬浮状态。
2.根据权利要求1所述的盐水用蒸发器表面防垢方法，其特征是盐卤尤其是通过切向的喷嘴，呈高速旋转状态进入蒸发器表面（分布面），切向速度为5~8m/s左右，增加盐卤进入换热器前的雾化程度，提高盐卤在蒸发器内的换热效率。
3.根据权利要求1所述的盐水用蒸发器表面防垢方法，其特征是蒸发器采用热泵的散热端。
4.根据权利要求1或2所述的盐水用蒸发器表面防垢方法，其特征是晶种由石膏磨粉制成，晶种粒径控制在0.2~0.3mm。
5.根据权利要求1或2所述的盐水用蒸发器表面防垢方法，其特征是控制浓盐卤的排放量，达到晶体生长的平衡和晶体颗粒的控制。
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