廢水蒸發(fā)塔在硫酸工藝中的應(yīng)用

1.改造前系統(tǒng)存在的問題

硫酸三廠干燥吸收工段采用廢水循環(huán)冷卻。由于廢水不外排，廢水中氯離子急劇增加，導(dǎo)致板式換熱器或陽極保護(hù)換熱器結(jié)垢腐蝕。雖然添加阻垢劑可以減少結(jié)垢，但不能從根本上解決問題。廢水在冷卻塔中不斷蒸發(fā)。由于過飽和鹽的不斷沉淀，板式換熱器或陽極保護(hù)換熱器仍會結(jié)垢。由于溫度較高，第一次吸入和第二次吸入中的結(jié)垢最為嚴(yán)重。平均來說，它每月至少停下來清理一次。結(jié)垢問題影響了正常生產(chǎn)。另外冷卻塔填料因結(jié)垢嚴(yán)重堵塞，鋼結(jié)構(gòu)也有腐蝕，幾乎每年都要更換。由于陽極保護(hù)氯離子含量高，腐蝕泄漏，經(jīng)常被迫停焊檢修，造成維修費(fèi)用增加，設(shè)備啟動率達(dá)不到要求。陽極保護(hù)換熱器幾乎不能繼續(xù)使用，一年左右就要報(bào)廢了。用板式換熱器代替原來的陽極保護(hù)是不得已而為之。即使是由不同材料制成的板式熱交換器也可以承受更高濃度的氯離子，但這是有限制的。超過限度，很快就會被腐蝕，不是長久之計(jì)。

為了減少廢水造成的設(shè)備和管道的結(jié)垢和堵塞，必須向廢水中加入阻垢劑來緩解問題，這導(dǎo)致了加入阻垢劑的巨大成本。根據(jù)硫酸三廠的統(tǒng)計(jì)，一個(gè)1000m3的塔每月的緩蝕阻垢劑費(fèi)用約為5萬元，一年的費(fèi)用為60萬元。頻繁移除替換板會導(dǎo)致替換板襯墊的損壞。第一吸和第二吸每年更換200多塊換板墊。若每塊換板墊單價(jià)為780元，則200 *780元/板的成本為15.6萬元/年；冷卻塔鋼結(jié)構(gòu)因填料堵塞和腐蝕造成的年維護(hù)費(fèi)用約為11.4萬元。無法計(jì)算堵塞造成的停產(chǎn)等其他間接損失。直接運(yùn)營成本約87萬元/年。面對如此嚴(yán)重的問題，迫切需要找到一個(gè)徹底的解決方案。

2.廢水蒸發(fā)塔的應(yīng)用

(1)廢水蒸發(fā)塔的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。

硫酸三廠廢水蒸發(fā)塔呈正方形，長12.8米，寬12.8米，高13.3米。塔為方形逆流，鋼筋混凝土框架，機(jī)械通風(fēng)，無填料，低噪音，耐腐蝕。大直徑噴嘴在塔內(nèi)均勻分布，霧化效果好，不堵塞。在塔外，有8個(gè)定制的熱交換器來提供廢水蒸發(fā)所需的熱量。塔內(nèi)廢水蒸發(fā)量為6t/h，具有以下特點(diǎn):能適應(yīng)露天和多塵環(huán)境，保證24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行；蒸發(fā)塔除了蒸發(fā)廢水外，冷卻能力強(qiáng)，噪音低，維護(hù)方便。整機(jī)密封性好，可避免水污染和雜物掉入；塔架的所有金屬構(gòu)件耐腐蝕，強(qiáng)度高；集水裝置抗老化，耐高低溫(-20℃-60℃)，分水性能好，強(qiáng)度高，阻燃性好，環(huán)保；低噪音，防水，耐高低溫，適用于戶外環(huán)境；風(fēng)扇角度可調(diào)，風(fēng)量大，效率高，傳動平穩(wěn)，噪音低，耐腐蝕。配套的換熱器換熱性能高，采用分體式設(shè)計(jì)，可單獨(dú)檢修；換熱管束采用不銹鋼傳熱管和鋁翅片，表面經(jīng)過鈍化處理，具有很強(qiáng)的耐腐蝕性。合理安裝換熱管的角度，保證循環(huán)水能自己排干凈。

(2)廢水蒸發(fā)塔的工作原理。

硫酸三車間干吸工段一吸、二吸酸溫需由85℃降至70℃，換熱采用板式換熱完成，即低溫(60℃)(除鹽水)循環(huán)水經(jīng)分水器輸送至一吸、二吸板式換熱，換熱后酸溫由85℃降至70℃，滿足工藝要求。循環(huán)水吸收酸的熱量后，水溫升至70℃進(jìn)入集水器，由循環(huán)泵泵入廢水蒸發(fā)塔。廢水蒸發(fā)塔配有定制的換熱器，可吸收10℃溫差的熱量，使循環(huán)水溫度降至60℃。冷卻后的循環(huán)水再進(jìn)入分水器，完成上述熱交換過程。此過程中的補(bǔ)給水由補(bǔ)給水泵泵入循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)中的水壓低于設(shè)定值時(shí)，補(bǔ)給水泵自動補(bǔ)水。

廢水由廢水循環(huán)泵泵入廢水蒸發(fā)塔，蒸發(fā)塔內(nèi)安裝有噴淋裝置，廢水以霧狀狀態(tài)由噴淋裝置噴淋。廢水蒸發(fā)塔周圍安裝定制換熱器，低于噴淋裝置，可以釋放吸收的熱量，加熱霧狀廢水自下而上蒸發(fā)。被噴淋的廢水進(jìn)入蒸發(fā)塔內(nèi)的集水裝置，由廢水循環(huán)泵抽出，然后泵入蒸發(fā)塔，如此往復(fù)完成廢水蒸發(fā)的過程。

蒸發(fā)塔運(yùn)行一段時(shí)間后，塔底會堆積大量碳酸鈣、碳酸鎂等固體雜質(zhì)，需要清理。蒸發(fā)塔專門預(yù)留了一個(gè)3米*3米的升降門，供小鏟車進(jìn)入清洗，升降門由減速機(jī)驅(qū)動，完成螺桿的升降。塔內(nèi)有足夠的空間，1.5T的叉車可以輕松在塔內(nèi)作業(yè)。鏟車將塔內(nèi)沉淀物清理干凈后，由運(yùn)輸車運(yùn)走做進(jìn)一步處理。蒸發(fā)清洗門和塔體內(nèi)部的設(shè)計(jì)非常人性化，無需人工清洗，大大提高了工作效率，節(jié)省了人力成本，提高了系統(tǒng)的驅(qū)動率。

3.應(yīng)用效果

目前在運(yùn)行方式上有兩個(gè)閉路循環(huán)，一個(gè)是清水間接換熱，一個(gè)是廢水間接換熱。清水閉路循環(huán)是將清水注入干吸段的換熱管道，干吸酸溫的熱量被循環(huán)泵吸收，然后釋放到廢水蒸發(fā)塔的定制換熱器，完成能量轉(zhuǎn)換。這種閉路循環(huán)從根本上解決了結(jié)垢、堵塞、腐蝕等問題。，并保護(hù)設(shè)備。廢水封閉循環(huán)是指廢水只封閉在廢水蒸發(fā)塔中，完成廢水的蒸發(fā)。廢水蒸發(fā)塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與原冷卻塔不同，也節(jié)省了原冷卻塔運(yùn)行的直接費(fèi)用。

蒸發(fā)塔優(yōu)于以前的簡易冷卻塔，可以蒸發(fā)廢水，緩解水處理壓力。目前煉油企業(yè)的廢水可以直接進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)行蒸發(fā)。按照目前每小時(shí)6噸的蒸發(fā)速度(實(shí)測)，每天可蒸發(fā)廢水144噸。按一年330天計(jì)算，可節(jié)約污水處理費(fèi)47520噸，超過100萬元。

經(jīng)過初期投資和長期效益核算，廢水蒸發(fā)塔每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約180萬元。

硫酸三廠蒸發(fā)塔自2014年7月投產(chǎn)以來，干吸板更換基本無結(jié)垢、堵塞、腐蝕現(xiàn)象，從未因干吸板更換而停機(jī)，大大提高了開車率。而且蒸發(fā)塔可以高效處理生產(chǎn)廢水，大大緩解了廢水處理的壓力，為公司的環(huán)保節(jié)能做出了巨大貢獻(xiàn)。

4.促進(jìn)

廢水蒸發(fā)塔是根據(jù)恒邦的實(shí)際情況研究設(shè)計(jì)的，已申請國家實(shí)用新型專利(專利號ZL201420400283.4)。為了進(jìn)一步推廣應(yīng)用，2015年，在第一冶煉公司硫酸一車間安裝了廢水蒸發(fā)塔，定制換熱器的熱源為生產(chǎn)中的余熱蒸汽，以蒸發(fā)生產(chǎn)過程中的廢水，解決廢水處理難的問題。經(jīng)過幾年的運(yùn)行，效果令人滿意。(來源:山東恒邦冶煉有限公司)

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