焦清衛(wèi)

摘 要：本文結(jié)合冶金行業(yè)燒結(jié)工序脫硫脫硝工藝的特點(diǎn)，針對(duì)燒結(jié)煙氣脫硫脫硝制酸過程產(chǎn)生的廢水水質(zhì)特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，簡(jiǎn)要介紹三效蒸發(fā)結(jié)晶工藝在該廢水處理中的應(yīng)用效果，以便進(jìn)一步探討和推廣該項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：含酸廢水；蒸發(fā)結(jié)晶；回收利用；環(huán)保節(jié)能

中圖分類號(hào)：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，伴隨其產(chǎn)生的空氣環(huán)境污染也給人民帶來了巨大的威脅，為保護(hù)環(huán)境，邯鋼新建燒結(jié)機(jī)脫硫脫硝設(shè)施，將燒結(jié)煙氣采用活性炭煙氣凈化工藝，同時(shí)脫除SO2、NOx、二噁英、重金屬及粉塵等多種污染物，且能回收硫資源制得濃硫酸產(chǎn)品，是一種資源回收型綜合煙氣治理技術(shù)，但在此工程中產(chǎn)生部分含酸廢水，該廢水濃度極高，必須進(jìn)行無害化處理。

1.項(xiàng)目情況

本過程中產(chǎn)生含酸廢水總量3500kg/h，最大量為3580 kg/h，最小量為2150kg/h，每班排放兩次，每次約15t。污水成分：NH4Cl79.58kg/h；（NH4）2SO439.97kg/h；NH4F7.49kg/h；NH4HSO4261.32kg/h。

2.制酸廢水成分分析

中和后煙氣凈化制酸系統(tǒng)污水成份主要以硫酸銨和氯化銨為主，按照硫酸銨-氯化銨-水多溫多元水鹽體系相平衡數(shù)據(jù)，選擇適宜的濃縮分離工藝，可以實(shí)現(xiàn)硫酸銨與氯化銨的有效分離，從而實(shí)現(xiàn)制酸系統(tǒng)污水中的鹽分有效去除。經(jīng)對(duì)比《硫酸銨標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5351995）和《氯化銨標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 29462008），制酸系統(tǒng)污水中的氟化氨在鹽分有效去除的過程中，制備的硫酸銨產(chǎn)品可達(dá)到工業(yè)級(jí)產(chǎn)品要求，而制備的氯化銨至少可以達(dá)到農(nóng)業(yè)級(jí)產(chǎn)品要求。

3.三效蒸發(fā)結(jié)晶工藝技術(shù)特點(diǎn)

3.1 工藝流程

原始物料→預(yù)熱器→Ⅲ效加熱器及Ⅲ效蒸發(fā)室→Ⅱ效加熱器及Ⅱ效蒸發(fā)室（逆流）→Ⅰ效加熱器及Ⅰ效蒸發(fā)室（強(qiáng)制循環(huán)）→飽和濃度→結(jié)晶釜→離心機(jī)→固液分離。

3.2 工藝說明：

（1）蒸汽進(jìn)入Ⅰ效加熱器作為熱源，對(duì)Ⅰ效內(nèi)的物料進(jìn)行加熱；物料經(jīng)過蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽，進(jìn)入Ⅱ效加熱器作為熱源；Ⅱ效分離室內(nèi)的物料經(jīng)過蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽，進(jìn)入Ⅲ效加熱器作為熱源。Ⅰ效生蒸汽冷凝水進(jìn)入預(yù)熱器，做為預(yù)熱器的加熱源，整套系統(tǒng)充分地利用了濕、潛熱，以節(jié)約生蒸汽消耗量，總耗汽量是普通蒸發(fā)設(shè)備的1/3，運(yùn)行總功率是傳統(tǒng)蒸發(fā)設(shè)備的1/4。

（2）本裝置具有強(qiáng)化傳熱、防垢性能優(yōu)良的沸騰蒸發(fā)和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的濃縮方式。其技術(shù)特征在于沸騰蒸發(fā)裝置及在汽-液-固三相流入結(jié)晶器，使過飽和溶液進(jìn)行熱結(jié)晶，固液得到快速的分離方法。強(qiáng)化傳熱的實(shí)現(xiàn)，是通過在出料效的加熱系統(tǒng)中，加設(shè)一套強(qiáng)制循環(huán)裝置，使加熱管中物料流速達(dá)到≥2.0m/s，這樣就使得傳熱效率得到較大提高，同時(shí)由于保持了管束中料液的高流速，也防止了結(jié)晶的物料在加熱管內(nèi)壁附著，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)垢。

（3）本工藝采用了逆流蒸發(fā)工藝技術(shù)，具有蒸發(fā)速度快，物料受熱時(shí)間短，物料不易結(jié)焦與結(jié)污垢，設(shè)備便于清洗。物料可直接在蒸發(fā)器內(nèi)熱結(jié)晶或析出到結(jié)晶釜內(nèi)結(jié)晶，能耗低，操作方便，維修頻率低，占地面積小。

（4）由于料液中可能含有少量的表面活性劑，因此在蒸發(fā)過程中，會(huì)有大量的泡沫產(chǎn)生，為了防止泡沫在蒸發(fā)過程中將料液組分隨二次蒸汽形成夾帶，以提高分離效率，整套系統(tǒng)在各效分離器內(nèi)上部都設(shè)置了絲網(wǎng)捕沐器，徹底消除了在真空條件下的泡沫被夾帶。同時(shí)為避免絲網(wǎng)在工作過程中產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。

3.3 物料流程

原料液在真空狀態(tài)下進(jìn)入預(yù)熱器，經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入第Ⅲ效分離器，原料液在第Ⅲ效分離器中經(jīng)第Ⅲ加熱室均勻地在加熱管內(nèi)壁從下向上流動(dòng)，同時(shí)被加熱至物料沸點(diǎn)，使之達(dá)到沸騰狀態(tài)，加熱后部分水分蒸發(fā)，進(jìn)入第Ⅲ效分離室完成汽、液分離，完成在第Ⅲ效內(nèi)的初次自然循環(huán)后，完成初步濃縮的料液通過逆流泵送入第Ⅱ效分離器，按照與第Ⅲ效內(nèi)相同的過程在第Ⅱ效內(nèi)循環(huán)并完成蒸發(fā)濃縮，物料在第Ⅱ效內(nèi)達(dá)到一定濃度后，經(jīng)逆流泵送入第Ⅰ效分離器，以同樣的原理進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，由于物料在第Ⅰ效結(jié)晶器內(nèi)將被濃縮至過飽和并產(chǎn)生結(jié)晶，為防止物料中的結(jié)晶堵塞加熱列管影響物料循環(huán)，本裝置在第Ⅰ效結(jié)晶器專設(shè)置強(qiáng)制循環(huán)泵對(duì)第Ⅰ效內(nèi)物料進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，當(dāng)料液中的晶漿比最終達(dá)到所需濃度后，結(jié)晶的結(jié)晶體和飽和母液由第Ⅰ效結(jié)晶器下出料口的出料泵析出，送入結(jié)晶釜冷卻結(jié)晶，結(jié)晶體進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離后的母液返回原液池或直接進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)，繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶。

3.4 蒸汽流程

利用廠區(qū)現(xiàn)有蒸汽，在分汽缸中將蒸汽的壓力經(jīng)調(diào)壓閥調(diào)≥0.20MPa，隨后進(jìn)入第Ⅰ效蒸發(fā)器的加熱器。第Ⅰ效分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入第Ⅱ效加熱器作為熱源，第Ⅱ效產(chǎn)生二次蒸汽作為第Ⅲ效加熱源，第Ⅲ效產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入冷凝器冷與冷卻水混合凝成水排出。各效加熱器、分離室、結(jié)晶器的壓力由冷凝水罐串連的冷凝器控制。

3.5 冷凝水流程

蒸汽進(jìn)入第Ⅰ效蒸發(fā)器放熱后冷凝成冷凝水，由于冷凝水溫度還較高，為了回收余熱，將Ⅰ效蒸汽產(chǎn)生的冷凝水引入預(yù)熱器對(duì)原料液進(jìn)行預(yù)加熱。第Ⅱ加熱器加熱夾套中的冷凝水經(jīng)一U形管進(jìn)入第Ⅲ效加熱器加熱夾套中，第Ⅲ效加熱器加熱夾套中的冷凝水經(jīng)一U形管進(jìn)入汽水分離罐分離出蒸汽后，繼續(xù)返回第Ⅲ效再加熱，充分利用潛熱，冷凝水排出。U形管的作用是動(dòng)態(tài)密封。

4.配套主要設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

4.1 加熱器

（1）Ⅰ效加熱器為蒸汽分布裝置，使蒸汽均勻地分布到每一根列管的外壁，使蒸汽通過加熱管和被加熱物料充分熱交換產(chǎn)生汽化，使整個(gè)加熱器溫度平衡。

（2）Ⅱ效加熱器為蒸汽分布裝置，使蒸汽均勻地分布到每一根列管的外壁，使生蒸汽通過加熱管和被加熱物料充分地接觸熱交換產(chǎn)生汽化，使整個(gè)加熱器溫度平衡。

（3）Ⅲ效加熱器為蒸汽分布裝置，使蒸汽均勻地分布到每一根列管的外壁，使生蒸汽通過加熱管和被加熱物料充分地接觸熱交換產(chǎn)生汽化，使整個(gè)加熱器溫度平衡。

4.2 蒸發(fā)室

三效蒸發(fā)室整體內(nèi)膽均采用304不銹鋼板，為防止物料產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象，內(nèi)膽采取鏡面拋光處理，設(shè)有人孔、視鏡、燈孔、溫度計(jì)、真空表、除沫器等裝置。

4.3 汽水分離器

汽水分離器容積：為50L，材質(zhì)：304不銹鋼，設(shè)有液位計(jì)、視鏡。

4.4 結(jié)晶器

結(jié)晶器采用夾套式帶攪拌結(jié)晶釜，夾套內(nèi)通入冷卻水快速冷卻，同時(shí)在攪拌的狀態(tài)下，使結(jié)晶釜內(nèi)的鹽份得到快速冷卻結(jié)晶效果，得到均勻細(xì)小的晶體顆粒。

4.5 分離器

分離器采用臥式三足式無基礎(chǔ)離心機(jī)。結(jié)晶過程完成后，把晶體從結(jié)晶釜內(nèi)放入離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離出來的母液返回原液池，得到成品鹽晶體。

5.出料主要用途

（1）廢水經(jīng)處理后可以達(dá)到《鋼鐵工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 13456-2012的要求。

（2）顆粒狀雜鹽，投入燒結(jié)礦中消耗。

（3）商品級(jí)NH4CL、（NH4）2SO4銷售沖減處理成本。

結(jié)語

在我國環(huán)保型、節(jié)約型經(jīng)濟(jì)大環(huán)境下，如何保護(hù)環(huán)境，變廢為寶是我國經(jīng)濟(jì)主流。邯鋼脫硫脫硝工藝制酸廢水項(xiàng)目，是冶金行業(yè)首次采用三效蒸發(fā)結(jié)晶工藝，具有領(lǐng)域指南作用，符合水處理發(fā)展主流。

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