三效濃鹽水蒸發結晶器是一種利用三級串聯蒸發、逐級降壓閃蒸,將濃鹽水進一步濃縮至過飽和并析出結晶鹽(NaCl、Na?SO?等)的成套裝置,核心目的是實現高鹽廢水“零排放”與鹽資源化。其典型流程與關鍵要點如下:
1.三效濃鹽水蒸發結晶器工藝路線
1.1.預熱:濃鹽水先后與冷凝水、不凝汽換熱,回收余熱并提升至80–95℃。
1.2.順流/逆流進料:多數項目采用“三效順流”——物料先進入一效,再依次轉料到二效、三效;蒸汽走向與物料相反(一效生蒸汽→二效二次汽→三效二次汽)。
1.3.逐級濃縮:每效均設加熱室+分離室,強制循環泵保證1.5–3.5m/s管內流速,抑制結垢;各效壓力逐效降低(一效30–50kPa、末效10–20kPa絕壓),形成溫差5–8℃,使前一效二次汽可作為后一效熱源。
1.4.結晶與出鹽:末效鹽濃度達到25–30°Bé后進入鹽腿/稠厚器,晶漿經離心機脫水得濕鹽,母液回流末效繼續循環。
1.5.真空與冷凝:末效二次汽+不凝氣進入表面冷凝器,用水環或羅茨真空泵維持系統真空(-0.085MPa左右),冷凝水可全部回用。
2.三效濃鹽水蒸發結晶器關鍵設備
2.1.一效:常選降膜蒸發器,傳熱系數高、溫差損失小,適合低黏度初步濃縮。
2.2.二、三效:強制循環(FC)蒸發器,抗鹽析、抗結疤,管內只升溫不沸騰,到分離室閃蒸,可處理含固量10–20%的晶漿。
2.3.結晶器:OSLD型或DTB型,底部圓弧+鹽腿設計,保證晶體長大時間;循環泵變頻調節,控制晶核數量與粒度。
2.4.鹽分離:旋流器+稠厚器+活塞推料離心機,脫水后濕鹽含水≤5%;若需分質鹽(NaCl/Na?SO?),前端先加納濾分鹽,再分別進兩套三效系統。
3.三效濃鹽水蒸發結晶器能耗與經濟性
傳統三效蒸發強度0.25–0.35t汽/t水;若與MVR耦合,可把末效二次汽機械壓縮后回用,綜合汽耗降至0.15t汽/t水以下,電耗增加25–30kWh/t水,總能耗成本下降35–40%。
占地:50m3/h進料規模約需500–600m2(三層框架),投資1200–1800萬元,視材質(2205、2507、鈦材)而異。
4.三效濃鹽水蒸發結晶器操作要點與優化
4.1.結垢控制:CaSO?、SiO?極易在95℃以上超飽和,預處理需軟化至Ca2?<20mg/L、SiO?<60mg/L;管內流速≥2m/s,每48h設自動水洗或稀酸洗。
4.2.發泡問題:高COD或表面活性劑可引起霧沫夾帶,需投加2–5ppm消泡劑,并在分離室設雙層絲網除沫器。
4.3.鹽腿淘洗:用清冷凝水逆向淘洗,可洗去晶體表面母液,提高鹽白度與純度(NaCl干基純度>98.5%)。
4.4.在線監測:末效電導率/密度連鎖出料泵,防止過度濃縮導致管內結晶堵管;真空度、溫差、循環泵電流納入DCS,實現一鍵啟停。
5.三效濃鹽水蒸發結晶器應用案例速覽
5.1煤化工高鹽廢水:三效順流+離心分離,進料TDS100000mg/L,得NaCl鹽3.2t/h,冷凝水回用,實現零排放。
5.2礦井水深度處理:經三級膜濃縮后TDS110000mg/L的濃鹽水,三效蒸發產硫酸鈉,母液干化制雜鹽,系統水回收率>99%。
綜上,三效濃鹽水蒸發結晶器通過“多級蒸發-閃蒸-再壓縮”耦合,兼顧了能耗、連續運行與鹽品質,是當前高鹽廢水零排放的主流技術路線;若前端配套分鹽與軟化、后端輔以MVR或母液干化,可進一步降低運行成本并提高鹽資源化率。