一、選型四大基本原則
原則一:物料特性決定設(shè)備形式
這是選型的第一步,所有技術(shù)參數(shù)都從物料出發(fā)。粘度是第一判斷指標(biāo),低于100厘泊可選降膜式或升膜式,100至1000厘泊選強(qiáng)制循環(huán)式,超過1000厘泊必須選刮板式或薄膜式。腐蝕性決定材質(zhì),含氯離子必須上鈦材或雙相鋼,含氟離子禁用鈦材。熱敏性決定蒸發(fā)溫度,食品藥品類控制在40至70度,選降膜式停留時(shí)間短。結(jié)垢性決定流速,含鈣鎂離子必須保證管內(nèi)流速不低于2米每秒。結(jié)晶性決定結(jié)構(gòu),有晶體析出必須選帶攪拌或強(qiáng)制循環(huán)的機(jī)型。發(fā)泡性決定除沫配置,含蛋白類物料必須配兩道復(fù)合除沫器。
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原則二:能源條件決定加熱方式
有廉價(jià)蒸汽源選多效蒸發(fā),三效或四效順流是化工廢水主力方案。無蒸汽源但電價(jià)低于0.6元每度選MVR蒸發(fā)器,節(jié)能可達(dá)80%以上。電價(jià)高但有低品位熱源可選熱泵蒸發(fā)。蒸汽和電都貴的場(chǎng)景考慮多效加MVR混合工藝,前段多效后段MVR,兼顧投資和運(yùn)行成本。
原則三:處理規(guī)模決定設(shè)備臺(tái)數(shù)與單機(jī)能力
日處理量5噸以下選單臺(tái)小型設(shè)備,5至20噸選一用一備或單臺(tái)大機(jī),20噸以上建議多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行。單臺(tái)蒸發(fā)量過大會(huì)導(dǎo)致布液不均、清洗困難,單臺(tái)建議不超過50噸每小時(shí)。濃縮比超過10倍必須考慮結(jié)晶段配置,不能只靠蒸發(fā)濃縮。
原則四:全生命周期成本優(yōu),不是初始投資低
MVR設(shè)備初期投資比多效高30%至50%,但噸水運(yùn)行成本僅50至70元電費(fèi),多效需要80至100元蒸汽費(fèi)。按3年運(yùn)行周期計(jì)算,MVR總擁有成本通常低于多效。選型時(shí)必須做全生命周期成本對(duì)比,不能只看設(shè)備報(bào)價(jià)。
二、選型八大注意事項(xiàng)
注意事項(xiàng)一:沸點(diǎn)升高是MVR選型的生死線
MVR系統(tǒng)溫升一般在18至24攝氏度之間,如果物料沸點(diǎn)升高超過18攝氏度,MVR就失去節(jié)能優(yōu)勢(shì),必須改用多效蒸發(fā)。選型前必須做物料蒸發(fā)實(shí)驗(yàn),實(shí)測(cè)沸點(diǎn)升高數(shù)據(jù),不能僅憑理論計(jì)算。硫酸鈉飽和液沸點(diǎn)可達(dá)107攝氏度,氯化物體系更高,這類工況必須重點(diǎn)核算。
注意事項(xiàng)二:材質(zhì)選錯(cuò)等于設(shè)備報(bào)廢
316L不銹鋼在含氯離子超過200毫克每升的環(huán)境中會(huì)被快速點(diǎn)蝕。含氯離子必須上鈦材TA1或TA2,或2205雙相不銹鋼。含氟離子絕對(duì)不能用鈦材,必須用2507雙相鋼或哈氏合金C276。所有焊接件必須用同材質(zhì)焊絲,嚴(yán)禁異種金屬接觸導(dǎo)致電偶腐蝕。密封墊片在含氟環(huán)境必須用全氟橡膠FFKM或PTFE材質(zhì),普通橡膠會(huì)被溶脹失效。
注意事項(xiàng)三:流速不夠一定會(huì)堵管
管內(nèi)流速不低于2米每秒是防止結(jié)垢和晶體沉積的硬指標(biāo),這不是建議值,是底線值。高鹽廢水和易結(jié)垢物料必須按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),流速不夠意味著幾天到幾周內(nèi)就會(huì)堵管,停機(jī)清洗損失巨大。循環(huán)泵必須配變頻器,實(shí)現(xiàn)流速可調(diào)可控。
注意事項(xiàng)四:預(yù)處理不到位蒸發(fā)器白買
原液中鈣、鎂、鋁、鐵、氟等雜質(zhì)必須在進(jìn)蒸發(fā)器前處理干凈。通常用燒堿和純堿除鎂,加純堿沉淀鈣,調(diào)pH至中性偏堿將游離HF轉(zhuǎn)化為F離子。預(yù)處理后氟離子和有害陽離子降到安全線以下再進(jìn)蒸發(fā)器,設(shè)備壽命可延長(zhǎng)三到五倍。直接把原液送進(jìn)蒸發(fā)器是大的誤區(qū)。
注意事項(xiàng)五:尾氣處理不能省
蒸發(fā)過程中會(huì)產(chǎn)生HF、HCl等酸性氣體隨二次蒸汽揮發(fā),不處理會(huì)腐蝕下游設(shè)備并造成環(huán)保事故。必須在二次蒸汽出口后接堿液吸收塔,用NaOH溶液噴淋將酸性氣體轉(zhuǎn)化為鹽類,達(dá)標(biāo)后排放。氟化工和氯化物體系尤其不能省略這一步。
注意事項(xiàng)六:除沫系統(tǒng)至少兩道
鹽湖提鋰、高鹽廢水等料液有起泡性,單道絲網(wǎng)除沫器不夠用。MVR蒸發(fā)器必須配兩道復(fù)合除沫器,防止泡沫帶料進(jìn)入壓縮機(jī)葉輪造成葉輪損傷。除沫器堵塞會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)壓力波動(dòng),必須納入日常維護(hù)計(jì)劃。
注意事項(xiàng)七:自動(dòng)化是標(biāo)配不是選配
必須配在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),包括pH在線監(jiān)測(cè)、電導(dǎo)率儀、氟離子或氯離子在線分析儀,實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)終點(diǎn)自動(dòng)判斷。有條件的上PLC或DCS系統(tǒng),支持濃度在線監(jiān)測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、在線清洗CIP。高鹽廢水成分波動(dòng)大,純?nèi)斯げ僮鞲靖簧希詣?dòng)化缺失會(huì)導(dǎo)致能耗失控和設(shè)備損壞。
注意事項(xiàng)八:冷凝水必須密閉回用
冷凝水中含有少量鹽分和有機(jī)物,必須密閉回收,不能直接外排。冷凝水回用率要做到90%以上,既是環(huán)保要求也是經(jīng)濟(jì)要求,鹽分流失就是真金白銀的損失。同時(shí)要定期檢測(cè)冷凝水中鋰、鈉等有價(jià)離子濃度,有回收價(jià)值的必須回收。
三、選型流程建議
第一步,拿到完整水質(zhì)報(bào)告,明確TDS、主要離子濃度、pH、粘度、沸點(diǎn)升高、處理量、濃縮比。第二步,根據(jù)物料特性初選設(shè)備形式和材質(zhì)。第三步,根據(jù)能源條件確定加熱方式。第四步,用設(shè)計(jì)軟件做物料衡算和能耗核算,驗(yàn)證方案可行性。第五步,做小試或中試驗(yàn)證,跑通工藝再定方案。第六步,核算全生命周期成本,對(duì)比MVR和多效的3年總擁有成本。第七步,確認(rèn)廠家資質(zhì)、案例和售后服務(wù)能力后下單。
一句話總結(jié):蒸發(fā)設(shè)備選型,物料定形式,能源定加熱,材質(zhì)定壽命,流速定堵塞,預(yù)處理定維護(hù)成本,尾氣處理定合規(guī),自動(dòng)化定運(yùn)行效率,缺一不可。有具體水質(zhì)數(shù)據(jù)再做針對(duì)性分析,比泛泛選型靠譜得多。
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