蒸發(fā)器在多晶硅生產(chǎn)處理鹽類廢水中的運(yùn)用

　　生產(chǎn)多晶硅大都使用改良西門子法，改良西門子法在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生大量的化學(xué)廢氣和殘留液體。氯硅烷和硅粉是化學(xué)廢水所包含的主要成分。氯硅烷極易被水分解，在實(shí)際生產(chǎn)處理中，用低濃度的氫氧化鈉溶液以及含有氯硅烷的殘留液體對廢氣進(jìn)行噴淋。鹽酸、氯硅烷和水會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而得到多晶硅生產(chǎn)廢水，廢水經(jīng)生產(chǎn)廢水經(jīng)污處理裝置，形成硅膠及含氯的廢水，硅膠可通過固液分離的方式分離出來再放入固廢堆積處集中處理。硅膠被分離出來后就剩下的含氯廢水，即鹽類廢水，對這些高濃度鹽類廢水可使用廢水蒸發(fā)器對其濃縮結(jié)晶，再將結(jié)晶分離出來，留下液體可再次利用以降低企業(yè)的成本投入。

　　一、蒸發(fā)器的工作原理及鹽類廢水蒸發(fā)特點(diǎn)

　　1. 1 工作原理

　　由于鹽類廢水不能自行揮發(fā)，為了對廢水進(jìn)行處理，只能利用蒸發(fā)器進(jìn)行處理，鹽類廢水為飽和液體，通過蒸發(fā)器使其水分蒸發(fā)，而廢水的濃度將會(huì)上升，當(dāng)其濃度達(dá)到在當(dāng)下溫度溶解度的臨界點(diǎn)，溶質(zhì)將不能再被溶解就會(huì)被析出。

　　由于蒸發(fā)過程中溶液中的水會(huì)被汽化，從而產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣必須引導(dǎo)至其他地方，因?yàn)樗魵鈱⒑腿芤寒a(chǎn)生牽連作用，不飽和液體會(huì)再次變成飽和液體，氯化鈉無法結(jié)晶析出。那么將水蒸氣導(dǎo)入冷凝裝置當(dāng)中，讓其冷凝，若直接進(jìn)行這一冷凝環(huán)節(jié)，這一過程就是單效蒸發(fā)。那么多效蒸發(fā)的流程便是二次蒸汽被引導(dǎo)至下一級蒸發(fā)器，并且對其起到加熱作用。

　　蒸發(fā)其實(shí)是一種熱量的傳遞過程，液體達(dá)到沸點(diǎn)汽化的過程就是溶液與冷凝蒸汽之間的熱傳導(dǎo)。

　　1.2 蒸發(fā)特點(diǎn)

　　1.2.1 熱量傳遞

　　傳熱性是溶液蒸發(fā)的特點(diǎn)之一，溶液的表面即為分界面，表面以上溶液呈汽化，表面以下溶液呈液化，決定其狀態(tài)的即沸點(diǎn)。溶液達(dá)到沸點(diǎn)即汽化，在空氣遇冷又將變?yōu)樗魵?，而在沸點(diǎn)的臨界點(diǎn)傳熱壁面的兩方都在不停發(fā)生變化，這一個(gè)流程可以看做是：溶液受熱――沸騰――達(dá)到沸點(diǎn)――汽化――水蒸氣遇冷――冷凝液化。因此這一個(gè)過程也是傳熱過程。

　　1.2.2 沸點(diǎn)的變化

　　不含其它溶質(zhì)的溶液稱之為H2O(水)。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓之下，水的沸點(diǎn)在99.975攝氏度，當(dāng)水中加入其它溶質(zhì)其沸點(diǎn)將隨之改變，鹽類廢水當(dāng)中含有Nacl，那么在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓之下鹽類廢水的沸點(diǎn)也隨之上升。若鹽類廢水的濃度越高，其沸點(diǎn)和純水的沸點(diǎn)差值越多。

　　1.2.3 溶液性質(zhì)增強(qiáng)

　　溶液在加熱蒸發(fā)過程中，其濃度會(huì)隨之增加，因此溶液的酸堿性特征也會(huì)變強(qiáng)。例如本身濃度不高的腐蝕性液體，在蒸發(fā)過程中水分變少，參與稀釋的水分持續(xù)減少，液體濃度增加，其腐蝕性能增加，因此操作人員在蒸發(fā)有害廢水過程中要格外注意。

　　1.2.4 產(chǎn)生固廢

　　鹽類廢水在水分蒸發(fā)過程中，濃度增加，析出鹽分晶體，同時(shí)也會(huì)結(jié)垢，產(chǎn)生泡沫。若泡沫不及時(shí)從溶液中分離出來，會(huì)導(dǎo)致其跟隨溶液飄入溢流管等設(shè)備當(dāng)中，從而造成設(shè)備被污染。

　　二、用于處理多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鹽類廢水的裝置

　　2.1 薄膜蒸發(fā)器

　　隨著科技的發(fā)展，處理廢水的設(shè)備越發(fā)先進(jìn)。薄膜蒸發(fā)器是一種在真空環(huán)境下對廢水進(jìn)行處理的現(xiàn)代化的蒸發(fā)器。它是由一組可加熱圓筒組成，每一個(gè)圓筒內(nèi)具有可旋轉(zhuǎn)功能的刮膜器。溶液在圓筒內(nèi)不斷加熱并濃縮，在加熱到一定濃度后將及液體輸送至灌中待其降溫結(jié)晶。結(jié)晶過程完成后再將其送入壓濾機(jī)中進(jìn)行固液分離，液體再次送入生產(chǎn)車間循環(huán)使用。

　　2.2 三效蒸發(fā)器

　　三效蒸發(fā)器是同串聯(lián)一效和二效蒸發(fā)器串聯(lián)，第一個(gè)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽給下一級供熱，通過控制設(shè)備內(nèi)部的大氣壓和沸點(diǎn)，把蒸汽到引至下一個(gè)蒸發(fā)器的入口。進(jìn)入第一個(gè)蒸發(fā)器的過程為一效，以此類推，二次蒸汽進(jìn)入后面的蒸發(fā)器即為二效、三效。

　　2.3 四效蒸發(fā)器

　　四效蒸發(fā)器是基于三效蒸發(fā)器的基礎(chǔ)上再串聯(lián)一個(gè)蒸發(fā)器，其工作原理和三效蒸發(fā)器類似，只是蒸汽需要再進(jìn)入一個(gè)蒸發(fā)器。四效蒸發(fā)器工作時(shí)，廢水在蒸發(fā)器上端經(jīng)過處理，進(jìn)入每一級蒸發(fā)管中。廢水在蒸發(fā)管自上而下流出，形成薄膜，同時(shí)與蒸汽發(fā)生熱交換反應(yīng)，廢液蒸發(fā)。且二次蒸汽在每一級蒸發(fā)器的方向一致，傳熱效率得到極大促進(jìn)。

　　三、結(jié)語

　　含鹽廢水不經(jīng)處理直接排出會(huì)影響到水資源環(huán)境污染，企業(yè)要利用蒸發(fā)器，將其鹽分析出并處理，剩下液體再次循環(huán)至多晶硅生產(chǎn)中使用。三效、四效蒸發(fā)器利用二次蒸汽加熱，即提高了蒸發(fā)效率，又節(jié)約了能源，多晶硅生產(chǎn)企業(yè)可以多加利用，節(jié)省運(yùn)營成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。(來源：青海黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司新能源分公司)