蒸發結晶器行業市場運行格局及應用領域需求預測

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蒸發結晶器是利用蒸發部分溶劑來達到溶液的過飽和度的，這使得其與普通料液濃縮所用的蒸發器在原理和結構上非常相似。普通的蒸發器雖然能夠容許操作過程中有固形物沉淀，但難以實現對晶粒分級的有效控制，因此蒸發結晶器與普通的蒸發器往往還有著一些區別。與減壓蒸發類似，蒸發結晶器也可在減壓條件下操作。通過減壓可以降低料液的沸點，從而可以通過多效蒸發來充分利用熱量，NaCl生產曾采用了這種多效蒸發形式的結晶器。強制循環蒸發結晶器廣泛用于醫藥、食品、化工、輕工等行業的水或有機溶媒溶液的蒸發濃縮濃和廢液處理，尤其是適用于熱敏性物料。連續蒸發結晶器廣泛應用于化工行業、金屬礦業的冶煉、大型鋼廠的酸洗廢液、電廠的濕法脫硫廢液處理等。?

蒸發結晶器應用領域廣泛，國家和地方規劃政策、裝備制造業政策、節能環保政策等都對其產生重要影響。在當前國家已將資源節約作為基本國策的背景下，具有節水、節能、環保、有利于清潔生產的蒸發結晶器的推廣應用受到國家政策的支持和鼓勵。據中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國蒸發結晶器市場供需發展前景及投資戰略預測報告》統計數據顯示：2018年市場規模92.53億元，較上一年增長10.7%，預計未來隨著我蒸發結晶器下游市場的快速發展，對蒸發結晶器的需求將進一步增加，到2019年底將達到97.71億元。

蒸發結晶器應用方向

（一）糠醛廢水處理

利用糠醛廠水解工藝產生醛氣的余熱去蒸發廢水，被蒸發的廢水經冷凝后，冷凝水回鍋爐繼續使用或經處理后排放；濃縮液經脫色、精制后得到成品融雪荊CMA。

粗餾塔塔下廢水的沸點均在100℃以上。使用簡單的蒸發法對下水進行處理時，由于醋酸與水有共沸點，所以無法將水與醋酸分離開。為達到醋酸與水分離的目的，必須首先將醋酸穩定在液相中，再將水蒸發出去，最后將醋酸鈣鎂結晶出來，得到醋酸鈣鎂成品。穩定劑可以是氫氧化鈉、氧氧化鈣、碳酸鈉及其他氫氧化物。

為了提高蒸發效率，本方案采用雙效蒸發法。一效蒸發器采用生產過程中產生的醛汽對廢水進行加熱，即按照工藝對醛氣進行冷卻。又解決了加熱的熱源。二效蒸發器采用一效蒸發器蒸出的氣體對廢水進行加熱。為提高工作效率，二效蒸發器采用減壓蒸發。水的沸點為100℃，蒸發過程中只有100℃以下的有機物才能被蒸發到汽相。所以在汽相中物質溫度的組成在99—100?℃之間，基本就是純凈的蒸餾水，完全符合鍋爐用水標準，可以回鍋爐作為鍋爐水使用。蒸發后得到的濃縮液，經脫色、提純、結晶可以得到融雪劑CMA成品。

（二）　造紙黑液濃縮

黑液蒸發目的是除去稀黑液中多余的水分，以適應燃燒的需要。從提取工段送來的黑液含水分達80%以上，這樣的稀黑液是不能燃燒的，必須將其蒸發濃縮。

黑液蒸發的原理是借助加熱作用把黑液中的水分汽化逸出，使黑液濃縮。蒸發方法有兩種：間接蒸發和直接蒸發。黑液的間接蒸發就象制糖一樣，這是大家都理解的。但它只能把黑液濃縮到含固形物50%以下，再要提高濃度就很困難了。還要進行直接蒸發。生產中，是用堿爐出來的熱煙氣與黑液直接接觸，提高黑液濃度過的。

多效蒸發流程包括黑液、蒸汽、冷凝水三個系統。

黑液蒸發流程包括順流蒸發、逆流蒸發、混流蒸發三種蒸發流程。

（三）?垃圾滲濾（瀝）液蒸發處理

一、垃圾滲濾（瀝）液特點

1.1?水質復雜，危害性大。滲瀝液中還含有10?多種金屬和植物營養素(氨氮等)，水質成分十分復雜。

1.2?CODCr?和BOD5?濃度高。特別是在垃圾填埋場運行初期，垃圾滲瀝液中的CODCr?最高達到90000mg/L，BOD5?最高達到38000mg/L，和城市污水相比，濃度極高。顯然這就要求其處理構筑物的有機負荷率高，水力停留時間長構筑物容積大。

1.3?金屬含量高。垃圾滲瀝液中含有10多種金屬離子，其中鐵2050mg/L，鉛12.3mg/L，鋅370mg/L，鉀、鈉2500mg/L，鈣甚至高達4300mg/L。生物處理系統中如金屬離子含量過高，對微生物有強烈抑制作用，長時間運行，會導致污泥中的無機物含量增加，影響系統正常運行，故須先調pH值使重金屬離子沉淀。

1.4?氨氮含量高、含鹽量高。氨氮濃度隨填埋時間的增加而相應增加，最高可達1700mg/L，滲瀝液中的氮多以氨氮形式存在，約占TKN40%~50%。如此高濃度的氨氮，使微生物營養元素比例嚴重失調，僅靠硝化細菌和反硝化細菌脫氮不僅不能去除，反而會影響處理系統的正常運行，因此，在滲瀝液進入生化處理前常需用物化法脫氮，滲瀝液中的鹽主要為氯化物(100~4000mg/L)和磷酸鹽(9~1600mg/L)，若在缺水地區需對滲瀝液回收利用時，應對其脫鹽處理。

1.5?色度深且有惡臭，需考慮脫色處理，臭味給運行操作帶來困難。

1.6?微生物營養元素比例失調。垃圾滲瀝液通常有機物和氨氮含量高，而磷元素較為缺乏，其C/P比較大，C/N比較小，NH3-N?含量過高。加上堿度高，對厭氧消化不利。磷元素的缺乏也影響系統的穩定。因此，處理工藝中需在生化前進行脫氮處理，并往往需向系統投加磷等營養元素。

1.7?水質變化大。填埋時間是影響滲瀝液水質的主要因素。滲瀝液BOD/COD一般在0.4~0.75，采用生物處理可達到良好的去除效果。但隨著填埋時間的增加，垃圾層日趨穩定，垃圾滲瀝液中的有機物濃度降低，可生化性差的相對分子質量大的有機化合物占優勢，其BOD/COD值甚至可低于0.1。這表明生物法處理垃圾滲瀝液的效率隨填埋齡的增加越來越低，后序處理構筑物負荷逐漸加大，可見在設計中應留有余地，滲瀝液的水質受季節降雨影響而波動較大，其變化規律很難確定。滲瀝液水質如此不穩定，這就要求其處理系統要有很強的抗沖擊負荷能力。

蒸發是一個把揮發性組分與非揮發性組分分離的物理過程，由2?部分組成：加熱溶液使水沸騰氣化和不斷除去氣化的水蒸氣。垃圾滲濾液蒸發處理時，水從滲濾液中沸出，污染物殘留在濃縮液中。所有重金屬和無機物以及大部分有機物的揮發性均比水弱，因此會保留在濃縮液中，只有部分揮發性烴、揮發性有機酸和氨等污染物會進入蒸氣，最終存在于冷凝液中。蒸發處理工藝可把滲濾液濃縮到不足原液體積2%～10%。填埋氣體是垃圾填埋場另一主要二次污染，對于現代化衛生填埋場，填埋氣體可以足夠供給滲濾液蒸發所需的能量，此時，蒸發處理是經濟低廉的，它也就成為惟一可同時有效控制滲濾液和填埋氣體的工藝。與常規處理不同，蒸發對水質特性，如BOD、COD、SS?及進料溫度的變化不敏感，但pH?是蒸發的重要影響因素，pH影響滲濾液中揮發性有機酸和氨的離解狀態，從而改變它們的揮發程度，另外，酸性條件下對蒸發器金屬材料腐蝕性較強。蒸發系統在應用中通常要求煙氣排放達標和濃縮液進行處置。在一些蒸發系統中，來自蒸發器的蒸氣僅簡單地與火焰燃盡后的空氣尾氣一起直接排放。在另一些蒸發系統中，設置熱氧化過程以滿足有機污染物排放要求。在火焰熱氧化區，對滲濾液蒸氣中的有機物的破壞率與填埋氣體直接燃燒的效果一致，甚至前者的燃燒停留時間還會長一些。滲濾液蒸發后濃縮液的處理處置包括回灌、反滲透和納濾聯合處理、進一步蒸發、焚燒干燥或直接固化后與垃圾一起填埋等。蒸發處理工藝通常不需要前處理，如果需要，一般只作重力沉淀分離顆粒物，但對滲濾液蒸氣冷凝液的后處理有時是需要的，根據冷凝液中有機物種類和排放要求，后處理方法有：膜分離、生物膜法、活性炭吸附和化學氧化。

（四）廢水蒸發器在光伏廢水處理中的應用

太陽能晶體硅生產企業在生產過程中產生三類廢水，主要為NP（氮磷）含氟廢水、氟系廢水以及含氨氮廢水。污水處理系統采用先加藥將F--和PO43-去除后采用“預處理+UF+RO”的全膜法，最終將廢水中分離。RO產水還可回用于生產線上對水質要求不高的地方，?離子進入膜的濃縮水部分，采用三效蒸發裝置對其蒸發濃縮，變成硝酸鈉晶體從而使其分離。

RO濃縮水進入三效蒸發裝置進行蒸發濃縮,濃水中主要含有氟化鈉、硝酸鈉等鹽分和離子。硝酸鈉在水中溶解度很大，并且隨著溫度的升高而升高；而氟化鈉則在水中溶解度很小，且隨著溫度的升高其溶解度變化不大的性質，采用蒸發溶液方式，使得氟化鈉得以結晶，并且在較高溫度下進行分離；而硝酸鈉溶解度因對溫度較為敏感，因此采用冷卻降溫的方式，使得其結晶并進行分離。從而將這兩種物質進行分開結晶并分離出來。殘留物為晶體和乳濁液的混合液。

（五）-氨法煙氣脫硫生成硫酸銨溶液蒸發結晶

氨法煙氣脫硫及硫酸銨蒸發結晶技術

氨法煙氣脫硫工藝能實現SO2的高效脫除，并可將其充分回收轉化為高價值的農用化肥，因此該工藝可分為吸收和副產物處理兩部分，具體則由煙氣系統、吸收循環系統、氧化空氣系統、副產物處理系統、吸收劑儲存供給系統、自控及在線監測系統等組成。?

其一般流程是：鍋爐引風機來的原煙氣直接進吸收塔（或通過脫硫系統增壓風機增壓后進吸收塔），加氨后的吸收液循環吸收煙氣中的SO2，生成亞硫酸（氫）銨，脫硫后的煙氣成為凈煙氣按符合要求的方式排放。?

吸收生成的亞硫酸（氫）銨在吸收塔的氧化池（或單獨的氧化設備）中用氧化風機來的空氣氧化成硫酸銨。?

硫酸銨溶液處理工藝路線可分為塔內結晶和塔外結晶，兩者最主要區別就在于不同的熱源。塔內結晶是利用原煙氣熱量在脫硫塔內實現溶液的濃縮提濃，塔外結晶是利用高溫蒸汽為熱源結合單獨設置的蒸發設備使結晶析出。析出結晶后的硫酸銨料漿?經固液分離得到濕物料中間產品，母液回吸收系統進行再結晶，濕物料產品進干燥系統干燥成含水符合要求的干物料，干物料經包裝得最終產品。?

氨法煙氣脫硫具有較大的靈活性，可根據需求，將吸收中間產物進行酸解生成SO2氣體及相應的銨鹽，進行處理后得相應的產品。?

硫酸銨蒸發系統

硫酸銨蒸發工序采用國內已應用較多的三效順流強制循環加熱泵蒸發工藝，25%的硫酸銨稀溶液，經電磁流量計計量后，經乏汽預熱器預熱，進入冷凝水預熱器二次預熱，預熱后進入一效蒸發器，將硫酸銨溶液濃縮到一定濃度后，通過一效與二效壓力差從一效軸流泵底部出口壓入至二效軸流泵底部進口，進入二效蒸發器繼續蒸發濃縮，?然后通過二效與三效的壓力差，由二效軸流泵底部出口進入三效軸流泵底部進口，送料至三效蒸發器，在三效蒸發器內繼續濃縮到固含量達到25%后，通過出料泵進入旋流器增濃，增濃后的45%固含量的硫酸銨溶液進入稠厚器結晶長大，然后出料至離心機分離，離心后的母液進入母液池，母液由液下泵返回到三效蒸發器繼續蒸發。其間旋流器后設置分層器，分離出長時間積累的油，在系統內油含量較高時，關閉旋流器直接返回三效分離室的閥門，開啟分層器閥門，硫酸銨溶液進入分層器，進行分層，油量組分較輕，在分層器的上部經過壓力平衡管被取出，經過分離油后的硫酸銨溶液返回三效分離室。

加熱用1.0?MPa飽和蒸汽，先緩慢通入一效蒸發器加熱室，?使硫酸銨溶液蒸發產生二次蒸汽，一部分二次蒸汽由熱泵吸入到一效蒸發器的加熱室繼續利用，剩余的一部分送入二效加熱室加熱蒸發，二效蒸發產生的二次蒸汽做為三效加熱室的加熱蒸汽，對三效進行加熱蒸發。三效蒸發產生的二次蒸汽則送入乏汽預熱器對原料進行預熱，預熱后的二次汽通過間接冷凝器冷凝后，進入冷凝水罐，由冷凝水泵排出。一效的冷凝水溫度較高，用于對原料的二級預熱使用，二效加熱室的冷凝水通過管道進入三效加熱室，一部分閃蒸為蒸汽對三效起到加熱作用，然后絕大部分二效的冷凝水隨三效加熱室的冷凝水一起排放到冷凝水罐，然后冷凝水罐的冷凝水由冷凝水泵排出。

一效加熱室的不凝氣壓力較高，直接排放到外界，二效三效加熱室的不凝氣壓力較低，通過管路排放到真空管路，然后經真空泵排放到外界。

間接冷凝器后設置一個氣液緩沖罐，由冷凝水泵分離出多余的水分。

（六）-氯化鈣溶液蒸發制固體二水氯化鈣

氯化鈣有無水物和水合物。無水氯化鈣分子式CaCl2，市售氯化鈣有液體氯化鈣、二水氯化鈣和無水氯化鈣等產品。一般產品的白色或灰白色固體顆料，片狀或粉狀，味苦，無臭，吸濕性強，易溶于水同時放出大量熱。無水氯化鈣吸濕性強，主要用作干燥劑，二水氯化鈣主要用于冷凍劑、防凍劑、凝固劑、融雪劑以及化工原料。

氯化鈣溶液隨著溫度上升，溶解度增大，同時水溶液沸點增加很大。同時氯化鈣溶液屬于高氯根溶液，腐蝕性很強。

氯化鈣與氯化鈉的混合液，首先將混合液經預熱器預熱后送入多效逆流強制循環蒸發系統進行蒸發，當鈣鹽濃度濃縮至含氯化鈣450g/L時，將混合液送至旋液分離器，旋流分離器的底液（氯化鈉晶漿）儲存至鹽漿罐，分離器上清液作為氯化鈣原液進入氯化鈣蒸發系統。鹽漿罐底液再次進入旋液分離器進行固液濃縮分離，氯化鈉濃漿液進入離心機分離出固體氯化鈉，離心機濾出液回一效蒸發系統再次蒸發。

氯化鈣原液進入多效逆流降膜蒸發器，蒸發至含氯化鈣70%-72%時，裝桶，冷卻后即得固體二水氯化鈣產品。除了桶裝的二水氯化鈣外，還可以生產片狀二水氯化鈣產品。片狀產品生產方法是：將降膜蒸發器蒸發出來的含氯化鈣70%-72%的液體氯化鈣放入蒸汽保溫的儲槽內，自流進入滾筒式制片機，滾筒同壁表面噴以冷卻水，使滾筒外表面的液體氯化鈣凝固成1-2mm厚度的固體氯化鈣，經刮刀刮下即為片狀氯化鈣。

（七）-MVR蒸發器處理高COD高鹽度的制藥廢水

高COD高鹽度制藥廢水無法直接采用生化處理工藝，采用MVR蒸發器對廢水進行預處理，回收廢鹽，產生的冷凝水回用或進入生化系統深度處理。

MVR蒸發器處理流程：通過泵將預熱器加熱、濃縮處理的制藥工業廢水引入到MVR蒸發器中，在熱交換器中，利用蒸汽對制藥工業廢水進行循環加熱、蒸發、濃縮等處理，得到的蒸餾水回流到預熱器中，以用于預熱原液；得到的濃縮液和蒸汽則進入液氣分離器中，通過液氣分離器，分離出的蒸汽進入壓縮機內，而分離出的濃縮液則被直接回流至收集罐中，對濃縮液進行處理可回收其中的有用物質；當MVR蒸發處理的飽和濃縮液滿足一定的條件時（飽和度、粘稠度等），PLC控制系統將向固液分離器發出指令，閥門自動打開，濃縮液流入結晶器內。飽和濃縮液經結晶器處理，析出固體，實現固體與液體的分離。

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