一、高鹽廢水蒸發器的核心原理與工藝目標

1. 原理：利用熱能使廢水中的水分蒸發，鹽分（如 NaCl、Na?SO?）因溶解度限制結晶析出，最終形成 “淡化水 + 結晶鹽” 的分離效果。

2. 工藝目標：

• 實現廢水  ”（Zero Liquid Discharge, ZLD），滿足環保標準；

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• 回收可利用鹽分（如工業鹽），降低危廢處理成本；

• 減少廢水體積，降低后續處理負荷。

二、主流蒸發器類型與技術特點

1. 多效蒸發器（MEE, Multiple Effect Evaporator）

• 工作原理：
  通過串聯多個蒸發器（效），前一效產生的二次蒸汽作為下一效的熱源，利用蒸汽潛熱多次循環，降低能耗。例如，3 效蒸發器能耗約為單效的 1/3。

• 結構特點：

• 由加熱室（列管或板式）、蒸發室、分離器組成，材質多為不銹鋼（316L）或鈦合金（耐高氯腐蝕）。

• 典型流程：廢水依次通過各效加熱蒸發，濃縮液至末效結晶，二次蒸汽經冷凝回收淡水。

• 適用場景：

• 含鹽量≤10%、成分單一（如 NaCl）的廢水，適合大流量工況（處理量≥50m3/h）。

• 優缺點：

• 優點：能耗較低（約 200~400kg 蒸汽 / 噸水）、操作穩定；

• 缺點：設備投資高、占地面積大，對廢水成分敏感（易結垢介質需頻繁清洗）。

2. 機械蒸汽再壓縮蒸發器（MVR, Mechanical Vapor Recompression）

• 核心技術：
  利用壓縮機將二次蒸汽加壓升溫，使其重新作為加熱熱源，幾乎不消耗外部蒸汽，能耗主要為壓縮機電力（約 80~150kWh / 噸水）。

• 結構創新：

• 省去多效蒸發器的串聯結構，單效即可完成蒸發，設備緊湊（占地面積減少 50% 以上）。

• 關鍵部件：羅茨 / 離心壓縮機、高效換熱器（列管或降膜式）、智能控制系統（實時調節蒸汽壓力）。

• 適用場景：

• 含鹽量≤20%、波動較大的廢水，尤其適合電價較低地區（降低運行成本）。

• 優缺點：

• 優點：節能 （比 MEE 節能 50% 以上）、自動化程度高；

• 缺點：壓縮機投資占比高（約占設備總成本 40%），對蒸汽清潔度要求高（含不凝氣易影響壓縮效率）。

3. 降膜式蒸發器（Falling Film Evaporator）

• 流動特性：
  廢水在加熱管內壁形成薄膜狀向下流動，蒸發面積大、傳熱效率高（傳熱系數約 1500~3000 W/(m2?K)），適合熱敏性物料。

• 典型結構：

• 加熱室為垂直列管，頂部布液器使廢水均勻分布于管內壁，二次蒸汽與濃縮液在底部分離。

• 適用場景：

• 高粘度、易結垢廢水（如含有機物的高鹽廢水），因薄膜流動可減少結垢傾向。

• 注意事項：

• 需控制廢水流量（液膜厚度≤1mm），避免干壁現象；

• 常與 MVR 或 MEE 結合使用，提升能效。

4. 強制循環蒸發器（Forced Circulation Evaporator）

• 流體驅動方式：
  通過循環泵強制廢水在加熱管內高速流動（流速≥2m/s），防止鹽結晶沉積，適合高濃度、易結晶廢水（如 TDS≥30%）。

• 結構特點：

• 加熱室與蒸發室分離，循環泵提供動力，管內壓力可抑制沸騰，避免結垢。

• 適用場景：

• 含硫酸鈣、碳酸鈣等難溶鹽的廢水，或需直接結晶出固體鹽的工況（如氯化鈉結晶）。

三、選型關鍵參數與影響因素

1. 廢水特性分析

2. 能耗與經濟性計算

• 能耗對比（以處理 1 噸水為例）：

• 單效蒸發器：蒸汽消耗≈800kg，電費≈10kWh；

• 3 效 MEE：蒸汽消耗≈250kg，電費≈30kWh；

• MVR：蒸汽消耗≈0kg，電費≈120kWh（電價按 0.6 元 /kWh，成本≈72 元 / 噸水）。

• 投資回報周期：

• MVR 初期投資比 MEE 高 30%~50%，但運行成本低，在年處理量≥10 萬噸時，回報周期約 2~3 年。

3. 場地與環保要求

• 占地面積：MVR＜降膜式＜MEE＜強制循環；

四、典型工藝流程圖解（以 MVR + 結晶為例）

高鹽廢水 → 預處理（調節pH、過濾懸浮物）→ 預熱器 → MVR蒸發器（蒸發濃縮）→ 分離器（二次蒸汽→壓縮機→加熱室循環）                                                                         ↓  濃縮液 → 結晶器（強制循環+冷卻結晶）→ 固液分離器 → 結晶鹽（干燥后回收）                                                                         ↓  冷凝水 → 深度處理（RO膜或離子交換）→ 回用水或達標排放

五、常見故障與維護策略

1. 結垢問題

• 原因：鈣鎂離子沉積、有機物碳化；

• 解決方法：

• 定期化學清洗：用檸檬酸（5% 濃度）或鹽酸（2% 濃度）循環清洗加熱管，溫度控制在 60~80℃；

• 在線防垢：添加阻垢劑（如聚磷酸鹽），或采用電磁防垢裝置改變離子結晶形態。

2. 蒸發效率下降

• 可能原因：

• 加熱管表面結垢（傳熱系數降低）；

• MVR 壓縮機效率衰減（葉輪結垢或磨損）；

• 維護措施：

• 檢查壓縮機進出口壓力差（正常≤0.05MPa），定期清理葉輪；

• 監測蒸發溫度與壓力（如 MVR 蒸發溫度應穩定在 60~80℃），及時調整運行參數。

3. 鹽結晶異常

• 現象：結晶顆粒過細或結塊；

• 調節方法：

• 控制結晶器過飽和度（通過進料量與蒸發量平衡）；

• 調整攪拌速率（強制循環結晶器攪拌速度建議 100~200rpm），促進晶體生長。