蒸發裝置冷凝水的回收利用研究

鄧建民，楊國強

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202）

1 蒸發裝置冷凝水的來源及水質分析

寧夏英力特化工股份有限公司5萬t/a燒堿蒸發采用阿法拉伐雙效逆流蒸發技術，將來自電解槽的32%燒堿經二效蒸發為濃度48%的燒堿。蒸發裝置中冷凝水的來源為生蒸汽冷凝水、一效蒸汽冷凝水、二效蒸汽冷凝水。生蒸汽在一效蒸發器中冷凝后再與進二效蒸發器的32%燒堿進行熱交換回收熱量后進入冷凝水罐；一效蒸汽與進二效蒸發器的被預熱的32%燒堿換熱冷凝后進入冷凝水罐，二效蒸汽被表面冷凝器冷凝后進入冷凝水罐。收集后的冷凝水量約為14 m3/h，溫度約為40℃，電導率為110～160 μS/cm。因一效和二效蒸發蒸汽攜帶有堿液，冷凝水偏于堿性。蒸發冷凝水水質分析見表1。

2 冷凝水的利用途徑

將冷凝水收集后根據水質和流量進行分質利用，經多次技術改造，其利用途徑有如下幾種。

2.1 用作一次鹽水化鹽

在蒸發冷凝水中含有少量的NaOH，pH值在11左右，與出電解槽的淡鹽水及其他雜水混合收集后送至化鹽配水槽。使用蒸發冷凝水用作化鹽用水可以減少NaOH加入量。蒸發蒸汽冷凝水金屬含量低，溫度高，水質優，是優質的化鹽用水。

2.2 用作循環水冷卻水補充水

蒸發蒸汽冷凝水由蒸汽冷凝產生，期間接觸介質為堿液，接觸材質為不銹鋼設備。與表2中循環水指標相比，只有pH值有超標，但金屬含量低，電導率低，水質硬度低、COD含量低。因此可以作為循環水補充用水，但缺陷是溫度較高，將部分熱量帶入循環水系統。

表1 蒸發冷凝水成分含量分析×10-6

表2 間冷開式系統循環水冷卻水水質指標[1]

2.3 用作過熱蒸汽減溫水

該公司使用過熱蒸汽作為物料干燥熱源。外供過熱蒸汽入口壓力1.0 MPa，入口溫度220℃，蒸汽流量55 m3/h，此時焓值2 875 kJ/kg。經減溫減壓處理后，要求達到用汽單位使用要求：壓力0.65 MPa，溫度166℃。（飽和蒸汽1.0MPa時，溫度對應為180℃，焓值2 777 kJ/kg），溫度40℃時水液體焓值為168 kJ/kg。減溫減壓過程是將低溫脫鹽水與過熱蒸汽混合最終達到蒸汽飽和狀態。根據熱量平衡關系可計算得補水量為2.1 m3/h。

蒸汽冷凝水經收集后，進入減溫水罐，經多級泵加壓至1.2 MPa、大于蒸汽入口壓力，注入減溫閥中噴管，從小孔徑中噴出與蒸汽混合，液滴吸收過熱蒸汽熱量，最終使蒸汽達到飽和狀態。雖然將蒸發冷凝水用作過熱蒸汽減溫減壓補水在使用過程沒有出現問題，但由于補充水量過少，不能與蒸發產生的冷凝水量平衡。

2.4 用作電解槽陰極液補充水

電解過程鹽水和堿液中的雜質如積蓄在離子交換膜中會損傷膜，引起膜的電流效率下降，膜電壓升高。考慮將蒸發堿性冷凝液送到電解槽作為陰極補水用。存在的隱患是堿性冷凝液中金屬離子超標，對電解槽陰極鎳涂層造成污染，影響電解槽運行的電壓和電流效率。電解槽陰極液補充水原使用脫鹽水，脫鹽水指標見表3。

表3 脫鹽水指標要求

由表1和表3比較可以看出，蒸發冷凝水中金屬成分都能達到脫鹽水指標要求，只有pH值和電導率偏高，是因為一效和二效蒸發夾帶堿液所致，電解槽陰極成分為燒堿，蒸發冷凝水中成分不會對電解槽中物質產生不利影響。

10萬t/a 32%燒堿裝置生產時陰極液補充水量為10 m3/h[2]，而蒸發產生冷凝水量為14 m3/h，因此，可考慮對蒸發冷凝水收集系統進行改造，將生蒸汽冷凝水和一效蒸發冷凝水合并收集供電解使用，水量基本平衡。二效蒸發冷凝水用于其他用途。

3 電解槽補充水水質及液位控制

正常情況蒸發冷凝水經測量pH值及電導率合格后進入電解冷凝液罐，再由冷凝液泵輸送至電解槽陰極加純水管線上，代替脫鹽水進入電解槽。一旦冷凝液檢測pH值及電導率不合格，則將冷凝液送至一次鹽水。并將冷凝液中金屬含量作為重點監控對象進行每日分析，如有超標，則及時切換使用脫鹽水。

為保證電解槽的用水量，避免蒸發低負荷下堿性冷凝液量不足，難以維持電解槽的補水量，在電解槽冷凝液罐管道上增加脫鹽水管線，同時加裝遠傳液位計。純水管線上安裝自控閥，堿性冷凝液罐液位由脫鹽水管線上自控閥自動控制。

4 結語

按照水質對水量進行階梯利用，根據減少外排水量的總體目的，將蒸發裝置產生冷凝水回用于各用水裝置，使蒸發冷凝液得以實現合理綜合利用。在電解裝置年回收利用蒸發冷凝水8萬m3，可節約80萬元，產生了較好的經濟效益。