低温蒸发在煤化工浓盐废水处理的应用.docx

低温蒸发在煤化工浓盐废水处理的应用1实验装置及方法1.1实验装置该试验装置为强制循环蒸发结晶机组主要由结晶器、加热器、压缩机、凝水泵、强制循环泵、出料泵、真空泵等设备组成。系统中装有流量调节阀门、取样阀、温度计、流量计、压力表、热电偶等仪表实时监测系统的运行状态。各组成部分具体参数如其中压缩机配置变频器；加热器换热面积为36m2换热管采用φ25×1.2的316L不锈钢管管程走物料壳程走蒸汽采用卧式双流程结构布置；结晶器采用轴向流动型式并配有盐脚结构便于罐内结晶物的汇集与排出减小堵管的概率。1.2实验原理及目的本次试验采用强制循环蒸发工艺利用高能效蒸汽压缩机来压缩蒸发过程中产生的二次蒸汽把电能转换成热能提高二次蒸汽的焓值被提高热能的二次蒸汽进入加热器壳程加热管内物料水循环利用二次蒸汽的热能。用蒸汽和电能作驱动力使废水在低温状态下进行蒸发浓缩使淡水和盐分充分分离最大限度回收高纯度淡水排出的结晶析出物经过固液分离后按固废处理。本次试验的目的是对试验装置的蒸发能力、结垢顷向、动力消耗、产水水质、运行稳定性等进行考察与分析为实际工程设计及运行提供依据。同时通过优化各运行参数使实验装置的效率达到最高进而分析低温蒸发技术的经济性能。1.3试验进水水质本次试验进水是根据膜法处理后的浓盐废水水质配制的总水量为6m3左右其水质如表2所示当配制的试验用水用完后将产出的凝水与析出物重新混合后作为试验进水循环进入系统以达到实验装置连续运行的目的。1.4分析方法主要检测仪器包括：sensION+EC5哈希Hach便携式电导率/总溶解固体/盐度/温度测量仪、便携式pH计、紫外分光光度计等。水质检测项目主要包括：氨氮、CODCr、Ca2+、Mg2+、Na+、氯离子、硫酸根离子、二氧化硅、全碱度、总硬度等分析方法参照《水和废水监测分析方法》（第四版）。2结果与讨论2.1换热器的性能分析换热器进口平均水温为71.93℃出口平均水温为75.86℃换热温差稳定在3.66℃左右波动范围很小趋于平稳。试验前段时间换热温差基本稳定在4℃左右后期在3~4℃范围内波动是由于前期进料水温较低通入的蒸汽量较大导致换热温差较大后期配制的水样用完之后进料水为凝水与结晶析出物的混合水温度较高导致换热温差较前期略小一些。换热器内平均压力为-0.057MPa一直在-0.055~-0.065MPa之间波动趋于平稳表明换热器运行正常性能稳定。换热器对数平均温差稳定在6.56℃附近小范围波动总体趋势平稳。根据计算换热器的传热系数平均值为2332.3W/（m2•K）高于设计值2000W/（m2•K）表明换热器结构合理传热性能良好内部无结垢。此外系统使用单级蒸发物料停留时间短操作温度低以及系统过流部件选用316L不锈钢材质都有效地避免或减缓了设备的结垢与腐蚀。2.2压缩机性能分析压缩机出口饱和蒸汽温度与压缩机出口实测温度基本吻合稳定在80~90℃平均温度为80.7℃而压缩机实际出口平均温度为83.75℃压缩机出口蒸汽温度处于微过热状态说明减温水注入量不足这是由于在该实验中采用手动调节减温水阀门不能精确控制调节量。压缩机正常使用温升过高时需要注入减温水以达到最大的热量利用。压缩机进口温度由结晶罐顶部压力控制出口温度由压缩机频率决定。上述结果表明压缩机运转正常、性能稳定。2.3结晶性能分析前期进料量基本稳定后期有小幅波动平均进料量为1.13m3/h已达到设备设计蒸发量。由于进料量水温恒定补充蒸汽量稳定所以系统运行稳定。系统稳定时进、出水水量与蒸发量紧密相关蒸发量越大需要的进料水量变大凝水产量也会相应的增多。进料量过大会导致蒸发量小于系统的进料量结晶器液位将会上升相反液位将会下降。因此进料量应根据结晶罐液位自动调节结晶罐液位低则需要加大进料量反之则需要减小进料量。3结论低温蒸发技术在煤化工浓盐废水的处理中最大限度地回收了淡水且水质较好其中氨氮、CODCr、Cl-、TDS的浓度分别为9.6mg/L、6.61mg/L、28.1mg/L、81mg/L可以达到回用水的要求真正做到了废水“零排放”。同时出料含固率较高平均含固率为49.7%满足固废减量化的要求。物料停留时间短、操作温度低是低温蒸发技术的特点从而导致系统换热性能及结晶性能良好运行稳定。此外设备材质的选择以及创新的在线除垢技术也是保证系统性能良好的关键。低温蒸发技术的运行成本主要为电耗加上少量的蒸汽消耗每处理1t浓盐废水的成本能控制在20元以下与传统工艺相比具有较大的节能优势。作者:左名景韩英孙烨杨勇周明季大委单