my889900 2025-02-18 576
在煤化工领域，实现废水零排放的过程中，含盐溶液的蒸发结晶扮演着至关重要的角色。然而，蒸发结晶装置中频繁出现的结垢问题，却是一个不容忽视的挑战。结垢现象会削减装置的实际容量，削弱其传热性能，严重时甚至可能导致生产中断，加速设备老化，同时还伴随着原材料与能源消耗的增加。因此，透彻理解结垢的成因，并熟练掌握有效的防垢与除垢策略，对于提升生产效率及延长设备运行周期具有重大意义。本文旨在深入分析含盐溶液蒸发结晶装置结垢的成因，并概述几种常见的除垢手段。
一、结垢原因分析
1. 化学成分影响：盐卤中所含的多种阳离子，诸如钙、镁等，以及阴离子，例如硫酸根、碳酸根等，共同构成了导致结垢的主要因素。这些离子相互结合，能形成诸如碳酸钙（CaCO₃）、硫酸钙（CaSO₄）、硫酸钠（Na₂SO₄）和氯化钠（NaCl）等化合物。在特定的环境条件下，这些化合物会达到过饱和状态，随后结晶析出。特别是在加热管内部以及蒸发室的壁面上，这些结晶物会逐渐累积，形成结垢层。值得注意的是，硫酸钙具有一种特殊的溶解度特性，即当温度攀升至40℃以上时，其溶解度会随着温度的进一步升高而降低。因此，在加热流程中，硫酸钙更易结晶析出，并牢固地附着在设备表面上。
2. 温度变化影响：温度对结垢形成的影响十分突出。当温度上升时，部分盐类的溶解度会随之下降，促使它们从溶液中析出并沉积在设备表层。此外，温度的波动还会导致局部区域出现过饱和状态，这进一步促进了结垢的形成。特别是在蒸发流程中，温度的急剧变化可能会触发溶液中盐类的迅速结晶，进而生成坚固的结垢层。
3. 操作条件影响：不当的操作条件同样是造成结垢的关键因素之一。诸如在生产流程中，若遇到诸如假液面显示、液面过低或加热蒸汽急剧增加等状况，将会导致加热管出口处的静液压力下降。由此，原本应在加热管出口上方才会沸腾的卤水，会因静液压力不足而在加热管内部提前沸腾。这种非正常的沸腾现象会促使盐类物质结晶析出，并逐渐在加热管的内壁上沉积，形成结垢层。另外，操作参数的频繁波动也会使系统稳定性受损，进而提升了结垢发生的可能性。
二、常见除垢方法及适用性
针对不同类型的结垢层，选择合适的除垢方法至关重要。以下是几种常见的除垢方法及其适用范围：
1. 水溶法
•原理： 适用于处理含有水溶性垢层，或是垢层混合物中水溶性组分占比较大的情况。其除垢原理在于，通过水的作用将垢层中的水溶性成分溶解掉，从而实现去除垢层的目的。
•适用对象：如Na₂SO₄、NaCl等。
•操作步骤：
1. 将适量的清水注入设备，适当加热以提高溶解度和加快溶解速度。
2. 循环清洗一段时间后排出含有垢层溶解物的液体。
•优点：操作简单，成本低廉。
•缺点：对于非水溶性垢层效果有限。
2. 酸洗法
•原理： 专门针对含有大量碳酸盐组分的垢层或垢层混合物的去除。通过酸与碳酸盐之间的化学反应，生成可溶解的产物，实现除垢的目的。
•适用对象：如CaCO₃、MgCO₃等。
•操作步骤：
1. 配制浓度为1%～3%的盐酸溶液（垢层较厚时可增加至5%）。
2. 将酸洗液注入设备，循环清洗并注意防止气泡泛液和及时分离沉渣。
3. 酸洗完后用稀碱液中和或用淡水洗净，防止设备受损。
•优点：除垢效果好，尤其适用于碳酸盐垢层。
•缺点：对设备有一定腐蚀风险，需谨慎操作。
3. 碱煮—酸洗法
•原理：用于清除硫酸钙、硫酸锶等形成的顽固垢层。通过碱液处理，将难溶性的硫酸盐转化为更易溶解的碳酸盐形态，再用酸洗液进一步清除生成的碳酸盐。
•适用对象：如CaSO₄、SrSO₄等。
•操作步骤：
1. 配制浓度为3%～5%的纯碱溶液，在加热情况下循环清洗。
2. 发生化学反应后，用酸洗液继续循环清洗，除去生成的碳酸盐。
3. 最后用淡水清洗干净。
•优点：能有效去除难溶性硫酸盐垢层。
•缺点：操作较为复杂，耗时较长。
4. 机械除垢法
•原理：利用物理方法去除设备表层积聚的结垢层，采用特别定制的“洗管器”，借助水流的力量，实施机械式刀片刮除作业。
•适用对象：适用于清除各种类型的垢层，但不适用于铜管、铜镍合金管以及钛管。
•操作步骤：
1. 使用专用工具进行机械刮削。
2. 清洗残留物。
•优点：费用省，适用于碳钢设备。
•缺点：除垢不彻底，且可能损伤设备表面。
5. 高压水清洗技术
•原理： 采用高压水射流技术对设备表面的结垢层冲击处理，使其松动，借助强劲的水流将其清除带走。
•适用对象：各种类型的结垢层。
•操作步骤：
1. 使用高压水枪对准结垢部位进行冲洗。
2. 确保水流覆盖整个结垢区域。
•优点：清洗彻底，除垢率高（大于99%）。
•缺点：耗费人力、物力较大，成本较高。
为了减少结垢现象的发生，可以从以下几个方面采取预防措施：
1. 优化操作条件
•确保进水水质稳定，维持操作参数在恒定范围内，防止温度、流量等关键因素出现大幅度波动。
•定期检查和维护设备，确保各部件正常运行，防止因设备故障引起的异常情况。
2. 选用高效材料
• 针对与高温浓盐水环境接触的设备、管道及阀门组件，应优先考虑耐腐蚀性、抗结垢性能的高级材料，诸如高合金材料或钛材，延长整体设备的使用寿命，并有效降低结垢隐患。还需对设备实施必要的抛光打磨，提升其表面的平整度与光滑度，减少结垢和粘附现象的发生。
3. 加强预处理
•在废水进入蒸发结晶系统前，进行充分的预处理，去除悬浮物、油脂、重金属等杂质，减少结垢物质的来源。
4. 定期清洗维护
• 根据设备的实际状况制定合理的清洗周期，定期运用上述提及的除垢手段进行清洁保养，避免结垢层过度累积。
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