对含盐废水蒸发器影响管束结垢腐蚀因素的研究

石 岚

（神华鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古鄂尔多斯 017209）

对含盐废水蒸发器影响管束结垢腐蚀因素的研究

石 岚

（神华鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古鄂尔多斯 017209）

蒸发器处理装置处理来自含盐废水预处理系统（PT）反渗透（RO）薄膜渗透工艺的浓水55m3/h，该水流与来自电厂的74m3/h的废水汇合，流量共计129m3/h。汇合后的水流被输送至一台缓冲罐，经缓冲稳压后的废水被输送至一台进料罐，在进料罐中与硫酸、氯化钙及防垢剂混合，然后进入接种过的含盐废水蒸发器E1进行蒸发处理，得到的主蒸汽凝液与经过空冷器冷凝后的产品水合并入罐供电厂回用，而含盐分较高的浓液经过结晶器处理系统浓缩形成固体硫酸铵外卖。分析了蒸发器操作过程中的一些影响蒸发器换热管束结垢腐蚀的一些影响因素。

含盐废水；蒸发器；蒸发；结垢腐蚀

ZLD系统采用两效蒸发工艺处理高含盐废水，使用美国GE公司的晶种工艺。ZLD装置由：蒸汽减温减压系统、催化剂废水预处理系统、两套蒸发器系统、主辅空冷器系统和结晶处理系统组成。其中含盐废水蒸发器系统E1设计处理负荷129m3/h，主要处理电厂废水和RO浓液，E1产品水设计118m3/h回用电厂或送至深度处理进行处理，11m3/h E1浓液经过E1强制循环蒸发工艺的结晶器处理，其产品主要成分为硫酸铵盐类作为产品销售。E2蒸发器系统设计处理负荷103m3/h，主要处理催化剂废水，E2产品水设计有94m3/h去污水汽提装置脱氨处理后回送部分回用于102和126单元，其余进入深度处理UF2原水罐进行进一步深化处理。蒸发工艺主要以降低来水水中盐分为主，最后使得产品水能够达标回用。

1 工艺路线

1.1 装置工艺路线的特点

含盐废水蒸发器系统属于两效蒸发器中的第一效，它将来自煤液化工艺中129m3/h的含盐混合废水送到进料罐，在进料罐与添加的药剂进行搅拌均化，接着在除氧器中去除二氧化碳、氧气和其他不凝气体。

经过加热、除氧的进料进入到蒸发器盐水槽与循环浓盐液进行混合。混合后浓盐液经循环泵循环到蒸发器顶部换热器的配水箱，然后经RCC专利布水器将盐水均匀分布到换热器每个管束内并呈液膜的形态经管束下降到盐水槽。在换热器管束外面通入由减温减压器来的蒸汽，蒸汽将其潜热传到管束内的浓盐水中。蒸汽释放潜热后变成冷凝水靠重力流到E1主冷凝液罐中，冷却后的高质量蒸馏水118m3/h去蒸馏水储罐。

1.2 基本原理

经过加热、除氧的含盐废水进入到蒸发器盐水槽与循环浓盐液进行混合。混合后浓盐液经循环泵循环到蒸发器顶部换热器的配水箱，然后经RCC专利布水器将盐水均匀分布到换热器每个管束内并呈液膜的形态经管束下降到盐水槽。在换热器管束外面通入由减温减压器来的蒸汽，蒸汽将其潜热传到管束内的浓盐水中。蒸汽释放潜热后变成冷凝水靠重力流到E1主冷凝液罐中，从而得到产品水。

2 含盐废水蒸发器管束结垢腐蚀的影响因素与分析

在不能改变蒸发器结构的前提下，本文主要探讨对操作因素对蒸发器管束结垢腐蚀的影响。

2.1 含盐废水蒸发器管束结垢腐蚀与来水中含有易致管束结垢的杂质的关系

含盐废水作为来水，如果它的任一分支来水中，有上游工段即电厂废水中掺入杂质且不易通过间歇性监测水质来发现，那么经过时间堆积，杂质会在管线和系统内附着结垢，从而导致污水的输送能力大幅降低，最终堵塞蒸发器内的换热下降管，进而体现在蒸发器负荷的降低。

2.2 含盐废水蒸发器管束结垢腐蚀与药剂添加的关系

含盐废水蒸发器的原水在进入蒸发器前需要在缓冲罐添加硫酸、氯化钙、阻垢剂，现逐个对添加药剂对管束结垢腐蚀的影响进行研究分析。

硫酸的添加与含盐废水的pH值在线测定使用自动调节，注入硫酸为了使原料水中的碳酸盐转化为溶解的二氧化碳，然后在除氧器中脱出，以最大程度防止碳酸盐结垢情况；进入蒸发器的含盐废水进料中一般缺少钙离子，因此需要向进料中按比例添加氯化钙，使氯化钙的添加流量与进料流量达到一个设计剂量，硫酸中的硫酸根与钙离子结合形成盐种硫酸钙并沉淀在悬浮的原始盐种硫酸钙上，以保证蒸发器内有足够多的盐种，来保证杂盐附着在盐种上而不是管壁上，从而达到较好的防止结垢情况的发生；向进料中添加阻垢剂，是为了最大限度地减少进料换热器和除氧器中的结垢影响，进而减少这些垢被带入到蒸发器管束内部。

2.3 含盐废水蒸发器管束结垢腐蚀与进入蒸发器前的废水在除氧器中的除氧效果的关系

含盐废水蒸发器的除氧器的制造材质采用316L不锈钢而且其设计容积为23m3。内部采用一个锥形和环形结构，这种结构不易导致结构堵塞问题。该除氧器用于从进料水中脱除二氧化碳、氧气和其他溶解的气体。该措施用于防止下游结垢和腐蚀。除氧采用的蒸汽是来自减温站下游最近处的一次蒸汽管道的逆流流动蒸汽。减压阀用于保持蒸汽压力低于除氧器的设计压力，大部分蒸汽用于进料水的冷凝和加热。少量蒸汽和不凝气体经流量孔板离开除氧器的顶部并进入大气，从而实现除氧器的除氧效果。

2.4 含盐废水蒸发器管束结垢腐蚀与蒸发器中的原始盐种经过盐种循环泵的长期运行后排放量过大的关系

在蒸发系统启动前，通过向料液中添加硫酸钙晶体（作为盐种），使浓盐水在循环过程产生的硫酸钙等沉淀在盐种上结晶增长。由于循环泵的机械搅动打碎了这些固体颗粒，在蒸发器循环浓缩过程中产生了新的盐种，而且新的盐种连续产生，因此在蒸发器正常运行时不需要另外添加盐种。含盐废水蒸发器的含盐废水进料有一个低体积浓度因子和一个低硫酸钙沉淀率，因此，来自蒸发器的废盐水排放比蒸发器循环盐水中产生的流率更快的流率带走硫酸钙盐种，为保持这些盐种，经过特别设计的盐种循环系统以回收悬浮的硫酸钙盐种。循环盐水约有84000mg/LCaSO4盐种，一部分盐水流经含盐废水蒸发器盐种循环泵，然后高压盐水进入三台含盐废水蒸发器盐种循环水力旋流器。较高的离心运动引起大部分悬浮盐种离开圆锥体的底部，与此同时大部分不含盐种的盐水从圆锥体的顶部离开。来自蒸发器的排放废水几乎全部是这种不含盐种的盐水。从圆锥体底部离开的盐水大约有375000mg/L盐种。该水流返回至蒸发器的循环盐水管道，即通过此种技术来保持蒸发器较高的盐种浓度。如果经过三台含盐废水蒸发器盐种循环水力旋流器排出的盐种过多，则会导致蒸发器内的盐种变少，经过时间的累积，没有足够的盐种硫酸钙可供沉淀性的盐类结晶增长，就会导致盐类积聚在换热管束内形成垢化或者腐蚀来影响蒸发器的运行状态，故盐种循环过程中重组分排放量过大会加速蒸发器的管束的结垢和腐蚀。

2.5 含盐废水蒸发器管束结垢腐蚀与冲洗除雾器效果的关系

含盐废水蒸发器经过长时间的运行后，由于盐水固体沉淀在丝网垫表面上，所以该除雾器将会结垢，因此需要用设置在除雾器上面和下面的喷嘴定期清洗除雾器，该喷雾介质采用来自新建主冷凝水泵出口的热冷凝水。除雾器冲洗时间和冲洗顺序之间的间隔时间采用DCS控制，一个从同一条总管进料的专用管嘴将作为除雾器的清洗管嘴，用于清洗盐水槽人孔上的玻璃观察孔。该玻璃观察孔共操作工观察从换热管掉落的盐水和观察任何换热管是否存在固体堵塞，通常情况下，位于换热管顶部的布水器将会最先堵塞，而不是整条管道。将除雾器的冲洗频率初始设定成每60s冲洗一次，正常状况下，都能达到比较好的冲洗效果，即在负荷和其他条件不变的情况下，蒸发器的管程和壳程压力将会维持恒定的范围，而如果在操作的过程中发现管程的压力呈上涨趋势，或者现场发现自动冲洗除雾器的情况下，换热管下降情况不均，说明应该增大调整除雾器的冲洗频次，从而防止或消除除雾器发结垢，进而防止蒸发器管束内部的结垢情况。

3 结束语

（1）针对煤直接液化工艺处理过程中的含盐废水蒸发器处理流程，从理论的角度对蒸发器管束结垢腐蚀问题进行分析。蒸发器管束结垢情况较为严重，原因之一是对来水中的成分监测不及时，且对盐水槽的PH值每日定时监测也不能够达到及时纠正的效果。

（2）进入蒸发器之前的各种药剂添加量与蒸发器的负荷有直接的计算公式得出，当外界因素影响蒸发器的负荷时，各种加药泵只能通过人工的手动标定药剂量的方式进行标定添加，给蒸发器内部管束结垢提供了一定的时机，从而导致管束结垢。

（3）对于蒸发器的盐种排放系统，需要根据蒸发器的负荷进行匹配调整排放，若原始盐种经过盐种循环泵的长期运行后排出量过大，则会是废水中的盐类沉淀附着于管壁，从而导致管束的结垢和腐蚀。所以在操作过程中需要对水力旋流系统的轻重组分确定一个合适的比例。

（4）对于除雾器的冲洗，需要密切关注冲洗阀的自动开关状态，如果发现冲洗的自动程序出现问题应该第一时间进行纠正或处理，避免堵塞管束使其结垢。

[1] 乌锡康.难降解废水治理技术[M].中国轻工业出版社，2010.

S t u d y o n F a c t o r s A f f e c t i n g C o r r o s i o n o f T u b e a n d T u b e i n S a l t-c o n t a i n i n g Wa s t e w a t e r E v a p o r a t o r

Shi Lan

The evaporator treatment unit treats 55 m3/h of concentrated water from the salt water pretreatment system（PT）reverse osmosis（RO）membrane infiltration process，which converges with 74 m3/h of wastewater from the power plant.m3/h.The merged water is delivered to a buffer tank，and the buffered water is transported to a feed tank，mixed with sulfuric acid，calcium chloride and scale in the feed tank，and then into the inoculated The salt waste water evaporator E1 is subjected to evaporation treatment，and the resulting main steam condensate is combined with the product condensed by the air cooler into the tank power plant，and the higher concentration of the concentrated liquid is concentrated through the crystallization treatment system to form solid sulfuric acid Ammonium takeaway.In this paper，some factors inf l uencing the scaling corrosion of evaporator heat transfer tube bundles during the operation of evaporator are analyzed.

salt wastewater；evaporator；evaporation；fouling corrosion

TE986

B

1003-6490（2017）08-0137-02