廢水蒸發塔在硫酸工藝中的應用

劉鵬飛

摘 要：廢水蒸發塔采用閉式循環和間接換熱方式，閉式循環注入除鹽水，通過定制換熱器吸收硫酸三車間一吸、二吸的高品質熱量，在有效降低生產系統循環水溫度的同時，又能處理掉一部分廢水，從根本上解決了換熱器、管道、冷卻塔的腐蝕、結垢、堵塞問題。

關鍵詞：廢水蒸發塔；原理；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.012

1 改造前系統存在的問題

硫酸三車間干吸工段使用的是廢水循環降溫，由于廢水不外排，廢水中的氯離子急劇增加，導致板換或陽極保護換熱器結垢和腐蝕，加入阻垢劑雖能減輕結垢，但不能從根本上解決問題；廢水在冷卻塔內不斷蒸發，由于過飽和鹽類不斷析出，板換或陽極保護換熱器還是結垢。因為溫度高的原因，一吸與二吸結垢最嚴重，平均每月至少停車清理一次，結垢問題已影響到正常生產。另外，冷卻塔填料也因嚴重結垢而堵塞，鋼結構部分也被腐蝕，幾乎每年都要更換。由于氯離子含量過高，陽極保護腐蝕泄漏，經常被迫停車焊補，造成維修費用增加，設備開車率上不去。陽極保護換熱器幾乎不能繼續使用，一年左右就會報廢。不得已將原來的陽極保護都更換成板式換熱器，即便是更換了材質的板式換熱器，雖然能耐更高濃度的氯離子，但也有限度，若超出限度也很快被腐蝕，也不是長久之計。

為了減輕廢水對設備及管路的結垢、堵塞問題，不得不在廢水中加入阻垢劑予以緩解，由此導致加入阻垢劑產生很大的費用，經硫酸三車間統計，一臺1000m?的塔每月緩蝕阻垢劑的費用約為5萬元，每年為60萬元；經常拆卸板換導致板換墊損壞，一吸、二吸每年更換的板換墊在200條以上，每條板換墊片的單價為780元，則200條*780元/條的費用為15.6萬元/年；冷卻塔填料堵塞和鋼結構腐蝕導致每年的維修費約為11.4萬元。其它間接損失如由于堵塞造成的生產停車無法計算。單直接運行費用約為87萬元/年。面對這么嚴峻的問題，尋找徹底解決的辦法迫在眉睫。

2 廢水蒸發塔的應用

（1）廢水蒸發塔的結構、特點。硫酸三車間的廢水蒸發塔為方形，長12.8米，寬12.8米，高13.3米。塔形式為方形逆流、鋼砼框架、機械通風、無填料、低噪音、耐腐蝕。塔內均布大口徑噴嘴，霧化效果好，不堵塞。塔外配套有8臺定制換熱器，提供廢水蒸發所需的熱量。該塔廢水蒸發能力為6t/h，具有以下特點：能適應在露天和有塵沙的環境下，確保24小時連續運轉；蒸發塔除蒸發廢水外，冷卻能力強、噪音低、維修方便；整機密閉性好，能避免水污染和雜物落入；塔體全部金屬構件耐腐蝕、強度高；收水裝置抗老化、耐高溫低溫（-20℃-60℃），分水性能好、強度高、阻燃性好、環保型；電機低噪、密封防水、耐高低溫、適應露天環境；風扇角度可調，風量大、效率高、傳動平穩、噪音低、耐腐蝕。配套的換熱器換熱性能高，采用分體設計，可單獨檢修；換熱管束采用不銹鋼傳熱管、鋁肋片，表面鈍化處理，具備強耐腐蝕性；換熱管角度安裝合理，確保循環水能自行排放干凈。

（2）廢水蒸發塔的工作原理。硫酸三車間干吸工段一吸、二吸的酸溫需要從85℃降至70℃，換熱通過板換完成，即低溫（60℃）的循環水（除鹽水）由分水器，分別輸送至一吸、二吸板換，經過換熱酸溫由85℃降至70℃，達到工藝要求的指標。循環水吸收酸的熱量后水溫升高至70℃進入集水器，由循環泵打入廢水蒸發塔，廢水蒸發塔配有定制換熱器，可以把這10℃溫差的熱量吸收，使循環水的溫度再降到60℃，降溫后的循環水再進入分水器，完成以上換熱過程。該過程中的補充水由補水泵將處理好的除鹽水打入該循環系統，當循環系統內的水壓低于設定值時，補充水泵進行自動補水。

廢水則由廢水循環泵打入廢水蒸發塔中，蒸發塔內安裝有噴淋裝置，廢水經噴淋裝置噴出呈霧狀，廢水蒸發塔外四周安裝有定制換熱器，位置低于噴淋裝置，可以將吸收的熱量釋放，熱量由下而上將霧狀的廢水加熱蒸發。噴淋落下的廢水進入蒸發塔內收水裝置，經廢水循環泵抽出再打入蒸發塔，如此往復完成廢水蒸發的過程。

廢水蒸發塔運行一段時間后，在塔底富集了大量的碳酸鈣、碳酸鎂及其他固體雜質需要進行清理。蒸發塔專門為小型鏟車進入清理預留3米*3米的提升門，提升門由減速機帶動絲杠完成升降。塔內也留有足夠的空間，1.5T鏟車可以很輕易的在塔內工作。鏟車將塔內的沉積物清理出來后，再由運輸車輛拉走進行進一步處理。蒸發塔清理門及塔體內部的設計非常的人性化，不必進行人工清理，這樣大大的提高了工作效率，節省用工成本，提高系統的開車率。

3 應用效果

現在的運行方式采用了兩個閉式循環，一個是清水的間接換熱，一個是廢水的間接換熱。清水的閉式循環是干吸工段換熱管路中注入的是清水，通過循環泵循環吸收干吸酸溫的熱量，再到廢水蒸發塔的定制換熱器釋放熱量，完成能量的轉換，這一閉式循環從根本上解決了板換結垢、堵塞、腐蝕等問題，保護了設備。廢水的閉式循環是廢水僅在廢水蒸發塔內進行閉式循環，完成廢水蒸發。廢水蒸發塔的內部結構不同于原來的冷卻塔，從而也節省原有冷卻塔運行的直接費用。

該蒸發塔優于以前單純的冷卻塔，可以進行廢水蒸發，緩解水處理壓力。目前來自精煉公司的廢水可以直接進入蒸發塔進行蒸發，按現在的每小時蒸發6噸（經過實測）計算，一天可蒸發廢水144噸。一年按330天計，可節省47520噸廢水的處理費，超過100萬元。

經過初期投資和長期效益的核算，該廢水蒸發塔年可產生經濟效益約180萬元以上。

硫酸三車間蒸發塔自2014年7月份投入運行以來，干吸板換基本上不結垢、不堵塞、不腐蝕，從未因干吸板換而停車，極大地提高了開車率。而且蒸發塔能高效的處理生產廢水，極大的緩解了廢水處理的壓力，為公司的環保節能做出了很大的貢獻。

4 推廣

廢水蒸發塔是根據恒邦股份實際情況進行研發和設計的，目前已經申請國家實用新型專利（專利號 ZL 2014 2 0400283.4）。為了進一步推廣應用，2015年已經在冶煉一公司硫酸一車間再上一臺廢水蒸發塔，配套定制換熱器的熱源為生產中的余熱蒸汽，來蒸發生產工藝中的廢水，來解決廢水處理難的問題，經過幾年運行效果來看，效果比較理想。