181-羽叶分离除沫器用于盐化工企业含盐废水蒸发器二次蒸汽水洗塔脱盐除沫升级改造讨论

      本技术贴以实际案例针对盐化工企业含盐废水浓缩蒸发器MVR二次蒸汽水洗塔脱盐除沫采用羽叶分离除沫器进行技术升级改造情况进行讨论，让大家讨论分析传统含盐废水浓缩蒸发器MVR二次蒸汽水洗塔脱盐除沫工艺运行通常存在的主要问题，以及采用羽叶分离除沫器进行技术升级改造的技术经济环保优势。

       在石油化工企业中，几乎都建设有专门的装置来处理含盐废水。而盐化工企业的含盐废水，往往由于废水含盐浓度高、废水量大，其含盐废水处理装置运行存在的问题更棘手。对于含盐废水处理，通常采用多效蒸发器对盐水进行逐级浓缩蒸发结晶的方式回收利用盐和水。
      由于盐化工企业含盐废水处理量大，蒸发浓缩过程产生的二次蒸汽量大，既需要考虑如何节能问题，又需要考虑尽可能回收利用水而减小废水排放问题。因而，对含盐废水浓缩蒸发过程上一效蒸发器产生的大量二次蒸汽，通过MVR升压升温后用于下一效蒸发器作为热媒以回收利用二次蒸汽热能，是不少企业所普遍采用的方式。
       但对蒸发器二次蒸汽采用MVR蒸汽压缩机或称蒸汽热泵升温升压加以重新利用，则要求进入蒸气压缩机或热泵的二次蒸汽结晶，不能携带过量含盐液滴液沫。

      MVR二次蒸汽压缩机，为什么对其入口二次蒸汽洁净度要求高不允许二次蒸汽携带含盐液滴？
      二次蒸汽携带含盐液滴进入MVR的危害，主要有这几点：
      第一、二次蒸汽携带液滴液沫进入蒸汽压缩机，由于液滴液沫动能动量远比二次蒸汽大，且液滴液沫在二次蒸汽中的分布不均一，其不规则脉冲冲击压缩机叶片，造成液滴冲蚀，造成高速运转的叶轮及转动轴响应性震颤、啸叫，对压缩机正常运行造成瞬间和累积性损坏。
      第二、二次蒸汽携带的含盐液滴液沫，在压缩机内高速运动中风干析出盐垢结晶颗粒物，在叶片、转动轴等部件上积聚生长，逐渐改变叶片等高速转动件流线形态，导致压缩机输出出力逐渐变差，能耗增加，而对二次蒸汽的升温升压效果变差。
      第三、在压缩机叶片、叶轮、转动轴等部件上不断积聚生长的盐垢，会逐渐造成叶轮、叶片、转动轴等部件电化学腐蚀，高速运转更加不平衡，颤抖、啸叫加剧，推力轴承逐渐损坏，甚至有不少压缩机出现叶片碎裂、转动轴断裂等生产运行安全事故隐患。
       此外，还会造成末效低品位二次蒸汽凝液盐含量超标，进而对废水处理系统造成负荷冲击，甚至有不少企业的废水处理系统因此造成崩溃，超标排放而被当地环保部门处罚并勒令停产整改。

       目前，对于含盐废水浓缩蒸发结晶过程二次蒸汽MVR进汽脱盐除沫工艺，国内外不少企业采用传统的水洗塔对二次蒸汽含盐垢液滴液沫进行洗脱。二次蒸汽在水洗塔洗脱过程中，一方面是二次蒸汽携带的含盐垢液滴液沫会被洗脱进入洗涤水相，另一方面是二次蒸汽又会对含盐垢的洗涤水形成携带导致更多量的洗涤水携带进入二次蒸汽。因此，在洗涤塔顶部，绝大多数企业又安装有传统简易的除沫器，比如丝网除沫器，以期对洗涤塔顶部出口端的二次蒸汽进行脱盐除沫。
       但是，正如大家所料，水洗塔顶部布设的丝网除沫器在含盐废水浓缩蒸发实际波动工况运行过程中往往很难达到工艺要求：操作弹性太小、经常性产生“液泛”“液涌”、堵塞快、运行压降高、输气不畅造成MVR压缩机入口供汽严重不足，生产装置难以连续稳定流畅运行而造成开车负荷严重不足。有的企业反馈，他们的水洗塔丝网除沫器频繁被盐垢堵塞，经常性造成丝网除沫器在高压差作用下发生位移异响甚至蒸汽把丝网除沫器及压杆一起掀翻，导致二次蒸汽携带大量盐垢直接进入压缩机造成设备振颤啸叫。频繁发生此情形一年多下来，压缩机输出压力明显下降，发生异响。压缩机厂家来人打开设备发现不少叶片出现裂口，几片叶片断裂。

      针对原有采用传统除沫器的二次蒸汽水洗塔，强烈建议采用羽叶分离除沫器进行技术升级改造，即在蒸发器二次蒸汽出口前加装“羽叶分离除沫器+在线旋喷洗涤清理系统+抗虹吸降液收集系统”。
       其技术经济优点在于：
1、完美解决传统除沫器操作弹性小、经常产生“液泛”“液涌”、易堵塞、高运行压降、输气不畅、生产装置难以连续稳定流畅运行而造成开车负荷严重不足的弊端。
2、**节省洗涤塔脱盐水耗量。
3、避免捕集回收的含盐液及在线喷淋液体直接进入蒸发器，干扰母液组份，破坏蒸发系统平衡稳定性。
4、**节省蒸发器进入的额外新增洗涤液体蒸发所需热能消耗，降低运行成本。
5、可实现水洗塔和蒸发器“塔器合一”而删除独立设置的水洗塔，缩短流程、降低运行压降、降低运行维护费用、**减少洗涤塔投资。

      针对从高带液量气流携带的盐垢等液滴液沫净化分离情形，羽叶分离器专利技术设备已在石油化工、煤焦化工、油气开采处理与输送、精细化工、制药、造纸、冶金、制盐、环保及新能源领域类似工况中广泛应用。羽叶分离器，作为对传统丝网分离设备的升级换代技术设备，其具有如下性能特点和比较优势：
        1、羽叶分离器，针对原气携带的粒径分布范围宽的液滴液沫，其分离脱除效率高，通常能实现以99.9%高效率定量脱除3-15微米及以上尺寸的液滴液沫。丝网式、滤网式、填料滤料式等传统分离器，主要通过内件纤维丝或元件相互架桥形成的、尺寸分布在几微米至数百微米范围大小不均的孔格来进行液滴液沫拦截分离；气流中携带的一部分液滴液沫往往会从数十数百微米的大尺寸孔格中穿透而发生逃逸。因此，这类通过孔格阻挡拦截式传统分离器，难以实现气液高效定量分离，更无法实现以99.9%效率定量脱除3-15微米以上尺寸的液滴液沫。  
       2、羽叶分离器，对气液分离工况下的操作弹性更大，其操作弹性空间在15%~130%。丝网式、滤网式、填料滤料式等传统分离器，其操作弹性上限阀值在105~110%，因工况大幅波动而过载往往会造成“液泛”“液涌”，使气流显著带液进入下游设备而破坏生产运行稳定性。
       3、羽叶分离器，具有优异的抗堵塞性能和低压降运行优势，尤其对于煤焦化、石油化工、油气开采和制盐制碱行业气流携带较多凝胶质、结晶盐液和粉尘颗粒物导致的系统梗阻堵塞工况具有显著优势。丝网式、滤网式、填料滤料式等通过分离内件微孔对气流实行阻挡拦截的传统分离器，气流携带的凝胶质、结晶颗粒物和粉尘颗粒物易于在网料表面和深层聚集而形成堵塞，运行压降会飙升至数千帕而造成系统运行梗阻憋压，被迫频繁停产更换新内件。
      4、羽叶分离器，在相同工况和分离效率要求条件下，其分离器尺寸和占地更小。在相同工况和分离效率要求条件下，羽叶分离器直径和壁厚比丝网分离器减小 30-40%。
      5、羽叶分离器，连续稳定运行时间长，运行和维护成本极低。如必要，羽叶分离器可设计成可拆式结构，在大修期间可抽出分离器体外清理，维护简单便捷。  
      6、从羽叶分离器运行工作曲线上看，该分离器在超长寿命周期内运行压降稳定，分离效率稳定，工作曲线基本上是一条直线，是满足质量管理体系要求的理想之选；而其它丝网类分离内件组在新设备运行之初，运行压降和分离效率尚可接受，随着运行时间增加，堵塞加剧，运行压降飙升，分离效率大幅下降，直至被迫重新更换新内件，其工作曲线是一条带有许多大幅锯齿波动带的曲折线，是质量管理体系要求尽可能避免的传统技术设备。

      我们回过头来针对华东这家盐化工企业含盐废水凝缩蒸发处理的核心装置情况，结合进行讨论。该企业每小时产生含氯化钠约25%的废水20吨，采用两效逐效常压浓缩。第一效蒸发器产生二次蒸汽量11283 kg/h，第二效蒸发器产生二次蒸汽量8951kg/h。各效二次蒸汽通过水洗塔用水洗脱净化二次蒸汽后，再采用MVR二次蒸汽压缩机升温升压加以再回收利用。
      设备布置图如下：

      这套含盐废水浓缩蒸发处理装置所包含的两效蒸发器，是降膜蒸发，再沸器复热，蒸发器顶部出来的二次蒸汽，随即进入直径更大、气相流速更低的水洗塔进行盐垢洗脱，洗涤塔顶部设置传统的丝网除沫器。经过丝网除沫器后的二次蒸汽从洗涤塔顶部蒸汽出口引入到MVR二次蒸汽压缩机。
       附图是这套装置立面布置示意图，可以较为清楚的看到其主要设备高低布位。

      蒸发器1对应的水洗塔1，直径为2800mm，直径相对较小，主要作为一效蒸发器的水洗塔使用。在该水洗塔顶部，可以较为清楚地看到其采用传统简易丝网除沫器，上装结构，丝网除沫器从上部人孔进行装卸更换。该水洗塔原结构尺寸示意图如下，供大家参考讨论。

      蒸发器2对应的水洗塔2，直径为2900mm，直径相对较大，主要作为二效蒸发器的水洗塔使用。在该水洗塔顶部，也可以较为清楚地看到其采用传统简易丝网除沫器，上装结构，丝网除沫器从上部人孔进行装卸更换。该水洗塔原结构尺寸示意图如下：

       基于客户提供的该企业废盐水MVR工艺流程情况，采用两效蒸发器对废盐水进行蒸发浓缩。含氯化钠废盐水作为原液，进入一效蒸发器VB1（ID2800mm*TL/TL5500mm），在108℃常压工况下初步蒸发浓缩并保持蒸发器内母液含氯化钠25%（wt%），产生100℃的二次蒸汽量11283kg/h（二次蒸汽携带溶解有氯化钠液滴液沫，并含有1/80胺醇酯有机低沸物），二次蒸汽需要经过除沫脱盐净化后，进入二次蒸汽压缩机。经一效蒸发器浓缩后的含氯化钠废盐水，进入二效蒸发器VB2（ID2900mm*TL/TL5000mm），在110℃常压工况下进一步蒸发浓缩并保持蒸发器内母液含氯化钠60%（wt%），产生100℃的二次蒸汽量8951kg/h（二次蒸汽携带溶解有氯化钠液滴液沫，并含有1/80胺醇酯有机低沸物），二次蒸汽需要经过除沫脱盐净化后，进入二次蒸汽压缩机。

       由于含盐废水浓度高、液相表面张力低、含有机低沸物组份不确定、蒸发量较大及操作过程工况波动大而不稳定，针对上述工况通过诺卫能源技术公司专有动力学分离技术精准计算平台运行得知：对于一效蒸发器VB1（ID2800mm*TL/TL5500mm）二次蒸汽采用传统除沫器，最高只能以90-95%分离效率脱除83.53微米及以上尺寸的含盐液滴液沫；对于二效蒸发器VB2（ID2900mm*TL/TL5000mm）二次蒸汽采用传统除沫器，最高只能以90-95%分离效率脱除81.08微米及以上尺寸的含盐液滴液沫；二次蒸汽带液严重，且易于结晶结垢析出堵塞传统除沫器，难以满足工况要求。

      为了避免二次蒸汽严重带液对下游蒸汽压缩机核心系统稳定运行带来显著干扰破坏，NOVEL从专业动力学气液分离技术角度建议业主：对原有蒸发器水洗塔二次蒸汽传统除沫器进行技术升级改造，采用含盐废液蒸发浓缩二次蒸汽专用羽叶分离专利技术内件组，取代原来简易丝网内件，提升其对多变工况下二次蒸汽气液分离处理性能，才能满足波动工况下的高操作弹性、抗结晶结垢堵塞、低压降、高效稳定分离技术要求，对下游蒸汽压缩机核心设备有效进行保护并降低运行维护损失。

      依据业主提供的工况数据，通过诺卫能源技术公司专用精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台获得的关于一效蒸发器VB1水洗塔二次蒸汽净化专用羽叶分离器主要性能参数信息如下：
1、羽叶分离器型号：NOVEL P4E-110-72.5;
2、设计二次蒸汽流量，11283kg/h；
3、设计压力，0.5MPaG；
4、设计温度，120℃；
5、额定运行压降，0.415kPa；
6、额定分离效率：99.9%脱除9.70微米以上液滴，出口气相带液量<0.1G/MMSCF；
7、额定运行工噪：39.61dB；
8、 操作弹性空间15%~130%；
9、分离器整体工程技术设计和把关：NOVEL总部；
10、分离器内件组：材质，SS316L或等同；包含P4E专利技术羽叶分离子系统内件组、抗虹吸短路降液子系统内件组、气流密封子系统内件组、在线旋喷洗涤子系统内件组等四部分内件。

        依据业主提供的工况数据，通过诺卫能源技术公司专用精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台获得的关于二效蒸发器VB2水洗塔二次蒸汽净化专用羽叶分离器主要性能参数信息如下：
1、羽叶分离器型号：NOVEL P4E-110-72.5;
2、设计二次蒸汽流量，8951kg/h；
3、设计压力，0.5MPaG；
4、 设计温度，120℃；
5、额定运行压降，0.464kPa；
6、额定分离效率：99.9%脱除8.18微米以上液滴，出口气相带液量<0.1G/MMSCF；
7、额定运行工噪：41.37dB；
8、操作弹性空间15%~130%；
9、分离器整体工程技术设计和把关：NOVEL总部；
10、分离器内件组：材质，SS316L或等同；包含P4E专利技术羽叶分离子系统内件组、抗虹吸短路降液子系统内件组、气流密封子系统内件组、在线旋喷洗涤子系统内件组等四部分内件。

      为了让大家直观了解通过诺卫能源技术公司专用精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台获得的关于含盐废液蒸发浓缩二次蒸汽净化专用羽叶分离器，这里提供一套对应工况羽叶分离器安装现场实物图片供大家参考讨论：

      这里再提供一套含盐碱复合液多效蒸发浓缩结晶装置二次蒸汽净化专用羽叶分离器现场安装图片，供大家讨论：

      其中，抗虹吸短路降液系统内件组是与精密羽叶分离器匹配的核心内件组之一。下图即为羽叶分离器与抗虹吸短路降液系统内件组的连接安装图，供大家讨论：

      关于含盐碱液多效蒸发浓缩装置二次蒸汽净化技术升级改造专用羽叶分离器更多技术信息，我们已在以往不同工况含盐碱废水浓缩蒸发项目技术升级改造方案技术讨论帖中已有提供，请百度关键词“羽叶分离器”和“多效蒸发”查找相关技术贴。也可以直接登录诺卫能源技术公司分离技术专网向诺卫能源技术公司寻求技术支持和帮助。

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