Evaporador de triple efecto de desulfuración de aguas residuales de 100 m³/d

I. Descripción general del proyecto 

La unidad de desulfuración húmeda de caliza y yeso de una central eléctrica de carbón genera 100 m³/día de aguas residuales al final de su vida útil, con un contenido de entre un 12 % y un 18 % de iones de cloruro, 4 g/L de Ca²⁺, 2 g/L de Mg²⁺, 30 g/L de SO₄²⁻, 3500 mg/L de DQO, 1200 mg/L de nitrógeno amoniacal y ≤2 mg/L de metales pesados totales de mercurio y arsénico. En 2024, la central decidió construir un proyecto de aguas residuales al final de su vida útil con vertido cero. Nuestra empresa suministró un sistema de evaporador de triple efecto de 100 m³/día bajo un modelo EPC. Hasta la fecha, ha estado funcionando de forma continua durante >7200 horas, con una tasa de producción de agua ≥85%, un contenido de sal miscelánea ≤0,5% y un coste energético integral por tonelada de agua <35 yuanes.

II. Esquema del proceso

1. Características influyentes

• Elevación del punto de ebullición Δb = 14℃ (TDS 160 g/L, 70 kPa·A)

• Alta dureza, alto contenido de cloro, alta DQO, factor de escala RF = 0,92, altamente corrosivo

• Requiere acoplamiento con el sistema de ablandamiento triplete y concentrado DTRO existente

2. Descripción general del proceso

• Aguas residuales de desulfuración → Ablandamiento y clarificación (NaOH + Na₂CO₃, Ca ≤ 30 mg/L, Mg ≤ 20 mg/L) → Microfiltración tubular (SDI ≤ 3) → DTRO (tasa de recuperación del 60 %, TDS del concentrado ≥ 120 g/L) → Tanque de concentrado → Evaporador de corriente paralela de triple efecto de 100 m³/d → Cristalizador → Centrífuga → Secado → Envasado en bolsas de una tonelada

• Parámetros de vapor vivo: 0,5 MPa(g), 158 °C. La cámara de calentamiento de primer efecto utiliza acero dúplex 2205, mientras que el segundo y el tercer efecto utilizan placas tubulares compuestas de titanio 2507 para garantizar la tolerancia a la corrosión por iones de cloruro.

3. Innovación de procesos

• Acoplamiento de circulación forzada y paralela: el separador de película descendente de primer efecto maneja el 65 % de la carga de evaporación, mientras que el segundo y tercer efecto utilizan circulación forzada para evitar la formación de incrustaciones, extendiendo el ciclo de limpieza de 3 a 10 días.

• Precalentamiento segmentado: El vapor secundario del segundo y tercer efecto se utiliza para calentar progresivamente el agua de entrada a 95℃, reduciendo el consumo de vapor vivo en un 12%.

• Cristalización separada: El cristalizador DTB controla la sobresaturación ΔC < 3 g/L, la densidad de la suspensión 25 %, d50 = 0,6 mm, CV ≤ 8 % y el contenido de humedad centrífuga ≤ 5 %.

• Desespumante en Línea: El separador de primer efecto está equipado con placas inclinadas de doble capa y malla de alambre, logrando una tasa de arrastre de espuma de < 0,1%, asegurando la calidad del agua para el compresor de vapor posterior (con una interfaz MVR reservada).

III. Configuración del equipo

Evaporadores: Primer efecto 110 m², Segundo efecto 95 m², Tercer efecto 80 m², superficie total de intercambio de calor 285 m², margen de diseño 20 %. Cristalizador: Φ1600×3500 mm DTB, tubo guía integrado, acero inoxidable 2507 con revestimiento de caucho, presión de diseño -0,1 MPa.

Centrífuga: LW450×1800-N, factor de separación 1400, regulación de velocidad de conversión de frecuencia, espacio entre tamices 0,08 mm, condensado utilizado en la sección de lavado, impurezas Cl⁻≤0,3%.

Secado: Secador de paletas, vapor 0,4 MPa, capacidad de secado 500 kg/h, temperatura de descarga ≤60 ℃, para evitar la aglomeración.

IV. Automatización y ahorro energético

DCS+APC: Control predictivo multivariable de tasa de evaporación, nivel de líquido, densidad y grado de vacío, fluctuación ±3%.

Sistema de circuito cerrado doble con avance de flujo de vapor + retroalimentación de temperatura, consumo de vapor vivo 0,28 t/t de agua, mejor que el valor de diseño de 0,30 t.

La condensación secundaria de vapor utiliza un intercambiador de calor de placas de titanio, con un consumo de agua de refrigeración de 2,5 t/t, lo que supone un ahorro del 15 % de electricidad en comparación con los condensadores de superficie tradicionales. Sistema de Insonorización (SIS) redundante doble: 12 enclavamientos, incluyendo bajo nivel de líquido, alto vacío, sobretensión del compresor (reservada) y nivel del silo de sal mixta, con un tiempo de respuesta inferior a 500 ms.

V. Datos operativos (evaluación del desempeño, abril de 2025)

Capacidad de procesamiento: 100 m³/d (Diseño 100)

Tasa de producción de agua: 85% (DTRO 60% + Evaporación 85% × 40%)

Vapor vivo: 0,28 t/t de agua (Diseño 0,30)

Consumo de energía: 18 kWh/t de agua (bomba de circulación + bomba de vacío + centrífuga)

Producción de sal mixta: 0,9 t/d, contenido de humedad 0,4 %, TDS ≥ 98 %, concentración de lixiviación de metales pesados que cumple con los requisitos del propietario, entregada a vertedero de residuos peligrosos.

Condensado: TDS ≤ 150 mg/L, Cl⁻ ≤ 50 mg/L, reutilizado para el agua del proceso de desulfuración, consumo total de agua de la planta reducido en un 10 %