废水蒸发塔在硫酸工艺中的应用
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摘 要：废水蒸发塔采用闭式循环和间接换热方式，闭式循环注入除盐水，通过定制换热器吸收硫酸三车间一吸、二吸的高品质热量，在有效降低生产系统循环水温度的同时，又能处理掉一部分废水，从根本上解决了换热器、管道、冷却塔的腐蚀、结垢、堵塞问题。
关键词：废水蒸发塔；原理；应用
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.012
1 改造前系统存在的问题
硫酸三车间干吸工段使用的是废水循环降温，由于废水不外排，废水中的氯离子急剧增加，导致板换或阳极保护换热器结垢和腐蚀，加入阻垢剂虽能减轻结垢，但不能从根本上解决问题；废水在冷却塔内不断蒸发，由于过饱和盐类不断析出，板换或阳极保护换热器还是结垢。因为温度高的原因，一吸与二吸结垢最严重，平均每月至少停车清理一次，结垢问题已影响到正常生产。另外，冷却塔填料也因严重结垢而堵塞，钢结构部分也被腐蚀，几乎每年都要更换。由于氯离子含量过高，阳极保护腐蚀泄漏，经常被迫停车焊补，造成维修费用增加，设备开车率上不去。阳极保护换热器几乎不能继续使用，一年左右就会报废。不得已将原来的阳极保护都更换成板式换热器，即便是更换了材质的板式换热器，虽然能耐更高浓度的氯离子，但也有限度，若超出限度也很快被腐蚀，也不是长久之计。
为了减轻废水对设备及管路的结垢、堵塞问题，不得不在废水中加入阻垢剂予以缓解，由此导致加入阻垢剂产生很大的费用，经硫酸三车间统计，一台1000m?的塔每月缓蚀阻垢剂的费用约为5万元，每年为60万元；经常拆卸板换导致板换垫损坏，一吸、二吸每年更换的板换垫在200条以上，每条板换垫片的单价为780元，则200条*780元/条的费用为15.6万元/年；冷却塔填料堵塞和钢结构腐蚀导致每年的维修费约为11.4万元。其它间接损失如由于堵塞造成的生产停车无法计算。单直接运行费用约为87万元/年。面对这么严峻的问题，寻找彻底解决的办法迫在眉睫。
2 废水蒸发塔的应用
（1）废水蒸发塔的结构、特点。硫酸三车间的废水蒸发塔为方形，长12.8米，宽12.8米，高13.3米。塔形式为方形逆流、钢砼框架、机械通风、无填料、低噪音、耐腐蚀。塔内均布大口径喷嘴，雾化效果好，不堵塞。塔外配套有8台定制换热器，提供废水蒸发所需的热量。该塔废水蒸发能力为6t/h，具有以下特点：能适应在露天和有尘沙的环境下，确保24小时连续运转；蒸发塔除蒸发废水外，冷却能力强、噪音低、维修方便；整机密闭性好，能避免水污染和杂物落入；塔体全部金属构件耐腐蚀、强度高；收水装置抗老化、耐高温低温（-20℃-60℃），分水性能好、强度高、阻燃性好、环保型；电机低噪、密封防水、耐高低温、适应露天环境；风扇角度可调，风量大、效率高、传动平稳、噪音低、耐腐蚀。配套的换热器换热性能高，采用分体设计，可单独检修；换热管束采用不锈钢传热管、铝肋片，表面钝化处理，具备强耐腐蚀性；换热管角度安装合理，确保循环水能自行排放干净。
（2）废水蒸发塔的工作原理。硫酸三车间干吸工段一吸、二吸的酸温需要从85℃降至70℃，换热通过板换完成，即低温（60℃）的循环水（除盐水）由分水器，分别输送至一吸、二吸板换，经过换热酸温由85℃降至70℃，达到工艺要求的指标。循环水吸收酸的热量后水温升高至70℃进入集水器，由循环泵打入废水蒸发塔，废水蒸发塔配有定制换热器，可以把这10℃温差的热量吸收，使循环水的温度再降到60℃，降温后的循环水再进入分水器，完成以上换热过程。该过程中的补充水由补水泵将处理好的除盐水打入该循环系统，当循环系统内的水压低于设定值时，补充水泵进行自动补水。
废水则由废水循环泵打入废水蒸发塔中，蒸发塔内安装有喷淋装置，废水经喷淋装置喷出呈雾状，废水蒸发塔外四周安装有定制换热器，位置低于喷淋装置，可以将吸收的热量释放，热量由下而上将雾状的废水加热蒸发。喷淋落下的废水进入蒸发塔内收水装置，经废水循环泵抽出再打入蒸发塔，如此往复完成废水蒸发的过程。
废水蒸发塔运行一段时间后，在塔底富集了大量的碳酸钙、碳酸镁及其他固体杂质需要进行清理。蒸发塔专门为小型铲车进入清理预留3米*3米的提升门，提升门由减速机带动丝杠完成升降。塔内也留有足够的空间，1.5T铲车可以很轻易的在塔内工作。铲车将塔内的沉积物清理出来后，再由运输车辆拉走进行进一步处理。蒸发塔清理门及塔体内部的设计非常的人性化，不必进行人工清理，这样大大的提高了工作效率，节省用工成本，提高系统的开车率。
3 应用效果
现在的运行方式采用了两个闭式循环，一个是清水的间接换热，一个是废水的间接换热。清水的闭式循环是干吸工段换热管路中注入的是清水，通过循环泵循环吸收干吸酸温的热量，再到废水蒸发塔的定制换热器释放热量，完成能量的转换，这一闭式循环从根本上解决了板换结垢、堵塞、腐蚀等问题，保护了设备。废水的闭式循环是废水仅在废水蒸发塔内进行闭式循环，完成废水蒸发。废水蒸发塔的内部结构不同于原来的冷却塔，从而也节省原有冷却塔运行的直接费用。
该蒸发塔优于以前单纯的冷却塔，可以进行废水蒸发，缓解水处理压力。目前来自精炼公司的废水可以直接进入蒸发塔进行蒸发，按现在的每小时蒸发6吨（经过实測）计算，一天可蒸发废水144吨。一年按330天计，可节省47520吨废水的处理费，超过100万元。
经过初期投资和长期效益的核算，该废水蒸发塔年可产生经济效益约180万元以上。
硫酸三车间蒸发塔自2014年7月份投入运行以来，干吸板换基本上不结垢、不堵塞、不腐蚀，从未因干吸板换而停车，极大地提高了开车率。而且蒸发塔能高效的处理生产废水，极大的缓解了废水处理的压力，为公司的环保节能做出了很大的贡献。
4 推广
废水蒸发塔是根据恒邦股份实际情况进行研发和设计的，目前已经申请国家实用新型专利（专利号 ZL 2014 2 0400283.4）。为了进一步推广应用，2015年已经在冶炼一公司硫酸一车间再上一台废水蒸发塔，配套定制换热器的热源为生产中的余热蒸汽，来蒸发生产工艺中的废水，来解决废水处理难的问题，经过几年运行效果来看，效果比较理想。
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