浅析单效蒸发器运行中出现的问题及处理措施

王振宇，郭鹏飞，胡长江，余端，洪骏

（安徽浩悦环境科技有限责任公司，安徽合肥 231145）

某化工企业生产废液经催化氧化、酸碱中和、絮凝沉淀、板框压滤后，采用单效外循环强制结晶蒸发器进行蒸发脱盐处理，蒸发器运行初期，整体运行平稳，一段时间后，由于蒸发器浓缩液不断增加，废液中总盐和有机物含量逐渐升高，运行过程中出现泡沫大、跑液、结垢等问题。本文根据蒸发器运行工况，分析原因并提出处理措施，提高了蒸发器运行效率，保障蒸发器运行工况平稳。

1 概述

1.1 单效蒸发器处置高盐废水工艺

某化工企业废液经催化氧化、酸碱中和、絮凝沉淀、板框压滤后产生的高盐废水，经单效蒸发器蒸发脱盐后，馏分水采用铁碳微电解工艺预处理后进入生化工艺深度处理。高盐废水水质情况如表1所示。

表1 高盐废水水质情况

1.2 单效蒸发器运行工艺

单效蒸发器由加热器、气液分离器、冷凝器、真空泵组成，其中加热器与气液分离器连接处使用强制循环泵将加热后物料转移至气液分离器，物料在此阶段进行气液分离，气体经真空泵引入冷凝器，冷凝后废水泵入出水池；浓缩出现结晶盐后，自分离器底部出料至离心机固液分离，滤液泵入气液分离器中。加热器采用蒸汽加热，冷凝器冷却用水采用生化出水。具体工艺流程见图1。

图1 高盐废水蒸发处理工艺流程图

高盐废水经蒸发器处理后，馏分水进行铁碳微电解/臭氧催化氧化预处理后进行生化处理，蒸发器浓缩液水质情况如表2。

表2 蒸发器浓缩液水质情况

2 单效蒸发器运行中出现的问题及处理措施

2.1 加热器结垢

2.1.1 加热器结垢的原因分析

正常运行工况下，蒸汽温度130℃～140℃，物料温度可加热至80℃～90℃，因高盐废水中含有一定浓度的钙离子和镁离子，钙镁离子与废水中的SO，CO，HCO等阴离子形成难溶性化合物，在蒸发器列管内壁结垢，导致蒸发器换热效率降低，从而影响正常运行。

统计连续运行时间与蒸发物料水质硬度（以CaCO计，mmol/L）的关系，如表3。

表3 蒸发物料水质硬度与蒸发器连续运行时间的关系

由表3可知，在蒸发物料硬度小于0.2 mmol/L 的情况下，蒸发器连续运行达到8个月。随着蒸发物料中硬度指标的不断升高，即钙镁离子浓度不断增大，形成难溶于水的盐垢（CaCO，MgCO，CaSO等）速度加快，连续运行时间缩短。当蒸发物料硬度≥10.0 mmol/L时，蒸发器连续运行时间缩短至半个月，严重影响处理效率。

2.1.2 处理措施

运行经验表明：①当蒸发物料硬度≤2.0 mmol/L时，蒸发器运行平稳，随着蒸发物料硬度的增加，可以使用磷酸盐类药剂控制蒸发物料进水硬度。蒸发物料进水硬度与磷酸三钠添加量对应关系如表4 所示（按照50 m/d进水量计算）。

表4 进水硬度与磷酸三钠添加量的对应关系

②当蒸发器温度与气液分离器温度相差超过15℃，或加热器温度随蒸汽量的改变而波动较大时，应检查加热器是否结垢或堵塞，若出现严重结垢，可添加化学清洗剂进行浸泡清洗。

2.2 气液分离器结盐

2.2.1 气液分离器结盐的原因分析

气液分离器顶部设置除沫器，内部设置液位计，随着蒸发物料的不断浓缩，有机物含量不断增加，蒸发物料出现大量泡沫，除沫器在消泡过程中，因不断接触浓缩液，导致表面结盐，对蒸发器运行影响较大：①导致除沫器和液位计探头结盐，出现液位显示不准确，引发设备运行异常；②缩小气液分离器有效容积，降低处置产能。

2.2.2 处理措施

①当分离器目镜中显示结盐出现时，应及时除盐，同时延长离心机运行时间和增加除盐频次。

②当蒸发器气液分离器目镜结盐严重时，设备应停止运行，打开分离器人孔，检查分离器内壁结盐情况（盐层高度、颜色），若盐层厚度超过2 cm时，应向蒸发器内注入馏分水浸泡，同时开启强制循环，保障分离器内壁结盐溶解。

2.3 物料起泡

2.3.1 物料起泡的原因分析

强制循环泵将加热后物料在加热器与气液分离器内进行循环换热，换热后蒸汽转化为蒸汽冷凝水进入出水池，气液分离器定期排出浓缩液至结晶器，然后进入离心机进行固液分离。随着蒸发物料的不断浓缩，TDS含量可达400 000 mg/L，有机物含量增加，导致气液分离器内泡沫较大，对蒸发器运行影响如下：

①影响气液分离器的液位，导致液位显示不准确，同时操作人员通过目镜难以准确判断液位，对进出料的控制有影响。

②除沫器不能有效去除泡沫，部分泡沫随着蒸汽进入冷凝器，影响出水水质，增加生化系统处理负荷。

③固液分离难度增大，有机物含量高，使浓缩液具有一定的黏稠性，离心机脱水难度大，影响结晶盐的分离。

2.3.2 处理措施

①闪开/关排空阀，反复消泡，控制气液分离器内泡沫层高度。

②离心机出水槽内采用水喷淋消泡，降低出料流量，控制出料时间。

③添加消泡剂，可选用有机硅类消泡剂消泡。

2.4 真空泵结垢

2.4.1 真空泵结垢的原因分析

真空泵在运行过程中，随着温度的不断升高，循环水中的CaHCO逐渐分解为难溶物CaCO，循环水中悬浮物在真空泵腔体内沉积，难溶物附着于沉积物上，长期运行后形成结垢。

在真空泵清洗时，取样检测结垢物的能谱分析如下图。

从能谱图中Ca所形成的峰以及所占比重可以推断出结垢物主要为CaCO。

2.4.2 处理措施

①保持真空泵循环冷却水的更新，防止水质中碳酸氢根或碳酸根的浓缩累积，减缓结垢的形成，或单独设立软水系统。

②控制蒸发器内泡沫层高度，避免因泡沫夹带导致蒸发物料进入真空泵腔体内。

③在真空泵进水管路设置电子除垢仪，采用物理方法避免碳酸根同钙离子结合，减缓垢的累积。

④出现真空泵结垢时，检查真空泵循环水出水是否正常，确保对真空泵进行彻底清洗。

3 结论

（1）针对单效外循环强制结晶蒸发器进行蒸发脱盐处理，需严格控制蒸发物料进水硬度指标在2.0 mmol/L以下，总盐控制在40 000 mg/L以下，尽量降低蒸发物料中有机物含量。

（2）单效外循环强制结晶蒸发器若出现加热器结垢、分离器结盐、物料起泡、真空泵结垢等异常工况时，可按照所述处理措施进行处理，确保蒸发器稳定运行。