废水零排放稠厚器装置优化方案讨论

（国家电投集团远达环保工程有限公司重庆科技分公司 重庆 401122）

0 引言

燃煤电厂是传统用水大户，其用水量占工业总用水量的40%以上，同时产生了大量的高含盐废水。我国现阶段燃煤电厂处理废水基本上都是采用机械式蒸汽再压缩（MVR）工艺，以锅炉低压蒸汽作为热源，将废水进行蒸发结晶处理，达到零排放目标。稠厚器是MVR 工艺系统中废水零排放蒸发结晶环节中的一个重要的固液分离设备，但是常规稠厚器在实际运行和操作中存在诸多问题，比如下料口堵塞、结晶盐流失等，严重影响该设备的可操作性和系统连续运行，现针对该设备的缺点提出优化建议。

1 稠厚器介绍

1.1 稠厚器主要工作原理

MVR 工艺中强制蒸发器的盐溶液加热至90 ℃～100 ℃蒸发，盐溶液达到饱和并有结晶盐析出，结晶盐排入稠厚器，并在稠厚器底部结晶沉淀，饱和溶液则从顶部溢流进入溢流区回蒸发器再蒸发［1］。当稠厚器含固量满足要求时，开启排放阀门，结晶盐进入离心机脱水得到固体盐颗粒。稠厚器示意图见图1。

图1 稠厚器示意图

1.2 稠厚器存在的缺点

高温结晶盐进入稠厚器后，一方面溶液析出的结晶盐在稠厚器底部沉淀，另一方面因为溶液密度较大，表面温度偏低，所以在溶液表面同样会有大量的结晶盐析出并形成盐花，见图2。随着不断从结晶器排入稠厚器的溶液导致表面的盐花溢流排出，不利于结晶盐收集，造成盐浪费［2］。稠厚器底部结晶盐至离心机排盐管道因为管径小而经常堵塞，虽然设计有工艺水冲洗管道，但是工艺水水质成分复杂，冲洗水又回到蒸发器蒸发，大大降低盐品质。高温稠厚器置于空气中，表面时刻存在热量散失，热量未能加以利用，造成能量损失［3］。常规稠厚器存在如下缺陷：①排盐管道阀门开度小则容易堵塞，开度大则溶液容易将离心机的盐冲散；②采用顶部平面溢流方式，不能有效拦截表面析出的结晶盐，表面溢出的结晶盐容易造成其他管道堵塞，不利于连续有效运行；③稠厚器存在热量浪费问题，增加了经济成本。

2 稠厚器优化方案讨论

图2 稠厚器表面盐花

根据常规稠厚器的缺点设计新型稠厚器，见图3。

2.1 设计角度

稠厚器的锥体设计角度α 根据盐的堆积角度实验可以得出，该角度ɑ 应小于90°才有利于沉积盐下料，但是同时要考虑稠厚器容积，该角度大于30°。

2.2 管道溢流点

采用管道溢流的方式只能溢流管道内的盐水，一旦稠厚器盐水高于溢流管进口端B，则进口端B 将一直被盐水浸没，盐水水位一直保持在管道溢流点A 点位置，表面的盐花不会进入溢流管，有效避免了溶液表面的结晶盐花溢流，减小了结晶盐的损失，同时避免了溢流区管道堵塞。为了防止溢流管进口端B 被沉积盐堵塞，须保证比A 点的高度低20 cm 左右，AB 点高差大容易产生虹吸效应。溢流管下端在运行中一直处于盐水浸没中，结晶盐一般是表面析出和底部沉积2 种方式，所以表面析出的盐花并不能进入溢流管，避免了结晶盐的损失，也避免了其他管道堵塞。

图3 新型稠厚器示意图

2.3 放大器下料

针对排盐口堵塞问题，将原来的直管排盐口改成放大器排盐。放大器是一个放大的空间管体，进入的盐会垂直下落至离心机，不会附着在管壁，所以不会堵塞。排盐阀门安装应尽量靠近稠厚器锥体，阀门之后直接连接放大器，放大器示意图见图4。

图4 放大器示意图

2.4 盐水疏通

优化后的稠厚器设计了稀盐水疏通管道，优点如下：

（1）输送稀盐水的降膜循环泵设备产生的压力可以对排盐阀门处进行冲击疏通，而且降膜循环泵的水质和稠厚器的水质是一致的，只是盐浓度不同，对盐的品质不会造成影响。

（2）运行时，疏通管道阀门保持一定的开度，让疏通盐水一直处于流动状态，也就是起到连续润滑的作用。

2.5 热量回收

稠厚器里的是高温盐溶液，置于空气中不仅热量会散失，还存在烫伤操作工人的隐患，所以增加一个热量回收装置，工艺水设计底进上出，可以保证锥体内充满水。出水温度根据工艺水流量调节，可以用来配制药剂，增加药剂的溶解度，还可以作为热水源、取暖用水等，出水管道直径应为进水管道直径的1.2 倍。

3 应用与总结

根据现场的实际需求，重新设计1 个优化后的稠厚器：稠厚器为锥形腔体，其下部的倒锥形部分的锥顶角为38°，其溢流口高度距底部为1.8 m，溢流口以下腔体容积为0.8 m3。腔内溢流管的内径为φ80 mm，溢流管下端位于1.6 m 高度，下端与溢流口之间的腔体容积为0.6 m3。底部的料浆出口直径为φ80 mm，出料阀下游的出料通道直径为φ180 mm。出料通道正下方为离心机的进料口。离心机的进料含固量40%左右。腔体侧壁中具有热量回收壁腔，流体入口和出口分别位于0.7 m和1.65 m 高度。

稠厚器顶部的结晶器料浆以20 m3/h 的速度从蒸发器充入饱和盐溶液料浆以及固体盐颗粒，溶液浓度为20%左右。根据结晶器析出的盐量采用间歇性进料方式。料浆液位上升，直至开始从溢流口溢流，溢流的溶液送回蒸发器。料浆充入完毕后，其底部固体层的高度为0.97 m 左右，低于腔内溢流管的下端，并且此时稠厚器腔内的固形物含量为31.2%，满足离心机的最大进料含固量。

在上述运行时，将20 ℃温度的水从热量回收壁腔的流体入口充入进行加热，从流体出口得到50 ℃左右的水，回收了壁腔热量，且避免了器壁导致的烫伤风险。

打开出料阀，使得稠厚器内的固形物均落入离心机进行离心，最终得到水含量为7.4%的产品。

运行中，使用来自蒸发器上游的稀溶液（浓度为6%）清洗装置连续清洗出料口和出料阀。在连续运行168 h 后（实际运行192 h），溢流系统和出料通路未发现结晶盐的累积和堵塞，说明本发明的稠厚器工作连续性优异。与相同处理能力的常规稠厚器相比，该稠厚器出料浓度高，说明其有效避免了随溢流排出的盐花导致的固形物损失。

该优化方案对设备本体做了优化设计，有效地避免了稠厚器堵塞，关键点是本装置设计了放大器和一个润滑、溶解、冲击疏通水源，正常运行时可以适当地保持一定的开度，保证一直处于润滑状态。水源的水质和稠厚器的水质保持一致，没有带入其他杂质，保证了结晶盐的品质参数。设备优化后不仅能保证系统连续稳定运行，改善了运行工艺，而且热量还得以回收，合理地利用了热量，节省了运行成本。