皂化廢堿焚燒靜電除塵器的應用

李 懿

（武漢龍凈環(huán)?？萍加邢薰荆錆h 430065）

前言

環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮的過程中會產(chǎn)生大量皂化液，這是一種難處理的高污染有機廢水，但其中含有大量可回收物質，如果不加以預處理直接送入污水處理廠，不僅會浪費大量資源，而且也加重了污水處理廠的負荷，并需進行深度處理才能達到廢水排放標準。傳統(tǒng)工藝采用加酸中和法處理皂化液，該工藝不僅一次投資大，而且設備易腐蝕，維修頻繁。某石化廠環(huán)己酮裝置皂化液原采用中和法處理，技改后采用焚燒法，焚燒產(chǎn)生的煙氣具有高溫、高黏、高腐蝕等特點，需采用特殊的除塵設備，除塵器收集的灰分主要成分為碳酸鈉。焚燒工藝不僅一次投資小、運行成本低、設備維護方便，而且通過除塵器的有效回收，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。本文著重介紹了某企業(yè)應用的皂化廢堿焚燒鍋爐配套靜電除塵器技術。

1 除塵設備

皂化廢堿焚燒鍋爐是在造紙行業(yè)堿回收鍋爐基礎上進行的改進和完善。為輔助熱值低的皂化液燃燒，皂化液鍋爐增設專用油槍添加重油；為保證皂化液在廢堿焚燒爐內完全燃燒，燃燒口作梯形布置；為控制煙氣出爐膛的溫度，對爐膛面積進行了改進；為降低排煙溫度，提高鍋爐的熱效率，新增加蒸發(fā)管屏。配套的皂化液除塵器與堿回收除塵器有著顯著的區(qū)別。

1.1 鍋爐燃燒介質區(qū)別

皂化液是一種棕黑色黏稠液體，有強烈的刺激性臭味，為去除環(huán)己烷氧化液中有機酸類、有機酯類衍生物。工業(yè)上通常加入30%～50%的氫氧化鈉中和皂化，使系統(tǒng)由酸性變成堿性，最后形成含有一定濃度Na2CO3的液體稱為皂化廢液[1]。

堿回收燃燒黑液，在堿法制漿過程中，根據(jù)不同的原料，要加入總量10%～25%的堿，這些堿在蒸煮過程中，與原料中的木素、半纖維素、纖維素的降解物發(fā)生化學作用，并一起溶解在蒸煮液中，形成黑液。

相對而言，皂化液成分較單純，黑液成分復雜。

1.2 除塵器形式區(qū)別

由于皂化廢堿焚燒灰分的性質、煙氣溫度、進口濃度與堿回收不同，因而決定了除塵器的形式有很大的區(qū)別。皂化廢堿焚燒除塵器煙氣進口溫度比堿回收煙氣進口溫度高，粉塵進口濃度比堿回收粉塵進口濃度大。皂化廢堿焚燒煙氣灰分成分見表1。

表1 皂化廢堿焚燒煙氣灰分成分

（1）除塵器選型

由于皂化液焚燒煙氣進口溫度更高、粉塵更黏、進口濃度更大，因而除塵器選型與堿回收選型不同。皂化液焚燒煙氣流速比堿回收低。

（2）除塵器結構

針對皂化液的特點，特別開發(fā)適用于皂化液焚燒鍋爐除塵器的專有極配形式。皂化液采用專用陰極線，堿回收可采用普通針刺線。

（3）輸灰處理方式

皂化廢堿焚燒輸灰系統(tǒng)考慮到灰分的性質，采取埋刮板機進行輸送、收集，經(jīng)自動或人工包裝后出售。如果處理量大，需設置臨時倉。堿回收輸灰系統(tǒng)采用埋刮板機進行輸送，卸灰機出口管道直接連接到溶解槽中進行溶解處理。

2 皂化液焚燒鍋爐除塵器技術特點

針對皂化液焚燒鍋爐煙氣高溫、高腐蝕、高黏（顆粒細、輕、易回潮）的特點，在原有堿回收除塵器基礎上進行不斷地改進和創(chuàng)新，開發(fā)出針對皂化廢堿液的專用除塵器。

2.1 針對高溫、超細粉塵技術特點

保溫層采用總厚度為100mm的兩層巖棉，避免煙氣通過除塵器溫降太大導致結露；振打采用頂部加強型電磁錘振打，使煙塵中無運動部件；懸掛系統(tǒng)采用特有的吊打分離結構，避免振打力的分散；增加絕緣子室加熱器數(shù)量，采用恒溫控制，防止保溫箱結露腐蝕及絕緣件結露爬電；陰陽極采用自由懸掛系統(tǒng)，下部自由伸縮，避免高溫變形；陰極線分成小段，與小框架焊接形成整體，減小每根陰極線的熱膨脹量，控制陰極線變形；密封處均采用雙層密封方式，減少漏風；殼體柱腳等均采用防高溫設計，本體經(jīng)高溫受熱膨脹時，活動支座可在各個方向發(fā)生相對位移，避免熱膨脹應力對設備及基礎的不利作用。

2.2 針對高腐蝕粉塵技術特點

電除塵器殼體全部采用雙面焊接并進行滲漏試驗，減少漏風；易漏風處（振打穿孔、吊掛、人孔門）采用成熟密封技術，配以合理的結構及抗高溫材料，確保不漏風；陽極板采用SPCC板進行制造，陰極線放電部分采用SS304不銹鋼，抵御常溫腐蝕及運行過程的電火花腐蝕；殼體梁柱等采用加粗、加厚技術，延長使用壽命；設備的外露鋼結構（如柱腳、樓梯欄桿等），采用耐重防腐油漆工藝。

2.3 針對高黏性粉塵技術特點

保證除塵器排灰順暢，增大灰斗溜灰角，采用窄埋刮板；除塵器本體內部全部采用防積灰措施，避免粉塵堆積造成電場短路；粉塵黏導致清灰難度增加，運行電流降低，設計時采用加強型電磁錘振打器，振打力是常規(guī)電磁錘振打器的兩倍以上，陰極采用吊打分開結構，便于及時將粉塵清除干凈；運用先進的控制技術，實現(xiàn)振打器的斷、欠電振打，使清灰更加徹底。

3 工程實例

3.1 項目背景

江蘇某石化廠環(huán)己酮技改項目，原有環(huán)已酮廢堿處理采用酸堿中和工藝，但由于該廢堿處理工藝存在如下問題：1）前期投入時設備存在部分缺陷，設備腐蝕極為嚴重，導致后期維修頻繁，維修費用昂貴；2）對于周邊環(huán)境污染嚴重，環(huán)保不能達標。因此準備將原有的環(huán)己酮廢堿中和處理工藝設備拆除，更換為焚燒工藝。在原場地基礎上新建鍋爐及除塵器設備，現(xiàn)有裝置已經(jīng)部分拆除、停用。用戶經(jīng)過細致考察和反復論證，最終選擇了某環(huán)保公司的靜電除塵設備。

3.2 除塵器設計參數(shù)

1）除塵器入口煙氣量為7萬Nm3/h；2）入口煙氣溫度最高為300℃，正常運行≤220℃；3）入口含塵量≤23g /Nm3；4）出口含塵量≤65mg/Nm3；5）最大負壓4000Pa；6）本體漏風率＜3%；7）除塵器支撐方式為混凝土支架。主要工藝指標見表2；電場伏安特性曲線見下圖。

除塵器電場伏安特性曲線圖

4 影響除塵器穩(wěn)定運行的因素

4.1 鍋爐運行波動

由于皂化液熱值較低，在投用時始終需要添加重油輔助燃燒。在高負荷運行時，運行條件滿足設計條件，除塵系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定。當鍋爐長期低負荷運行或出現(xiàn)故障時，其煙氣溫度急劇降低，首先由于重油未完全充分燃燒，少部分油滴會包裹粉塵粘在極板上，難以從極板上徹底清除，增加清灰難度，長時間影響除塵效率；其次，煙氣溫度降低，當接近煙氣露點溫度時，會出現(xiàn)結露現(xiàn)象，長時間會加劇極板的腐蝕，降低設備壽命，影響除塵效率。

表2 除塵器主要工藝指標

4.2 輸灰系統(tǒng)漏風

由于收集的灰分主要成分為碳酸鈉，而碳酸鈉顆粒細、比重小、易回潮，堆積密度為0.13～0.2t/m3。其輸灰方式不宜采用氣力輸灰，因此采用干態(tài)埋刮板輸灰，并送入臨時倉，進行自動打包或人工打包處理出售。埋刮板系統(tǒng)與灰斗輸灰口利用法蘭螺栓連接，并利用卸灰機進行下料。因此出灰口、卸灰機、刮板機殼體連接處在長時間熱態(tài)運行時會出現(xiàn)漏風現(xiàn)象。冷風竄入灰斗中，由于堿灰易回潮，容易形成板結，從而造成灰斗積灰，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，并影響除塵效率。

4.3 極板積灰、極線裹灰

極板作為主要收塵級，隨著設備的運行，極板上會出現(xiàn)積灰情況。皂化液除塵器采用專用極線，是在堿回收針刺線的基礎上改進的。堿回收針刺線如果用在皂化液除塵器中，由于其為尖端放電，而皂化液粉塵高黏、極細，很容易裹在針尖上，造成線體肥大結球，從而使極線放電性能急劇下降。而皂化液除塵器專用極線可以提高運行電流，徹底改善極線裹灰，保證除塵器的有效運行。

4.4 絕緣件擊穿

前面電場已經(jīng)收集大量的粉塵，后面的電場，特別是三電場、四電場幾乎充滿水汽。因此對于絕緣部分要求很高。后面的電場呈現(xiàn)出高電流低電壓狀態(tài)，電氣設備需進行限壓、限流雙重限制，以防止高電壓。一旦結露爬電容易造成絕緣子、絕緣件的擊穿，從而造成電場失效，影響設備正常運行。

5 結論

針對皂化液焚燒煙氣高溫、高黏度、高腐蝕等特點，采用皂化液專用除塵器，運用雙層保溫、頂部加強型電磁錘振打、吊打分離結構、絕緣子室恒溫控制、成熟密封、專有極配形式、特殊電控、窄埋刮板、專用極線等技術措施，可保證除塵器高效穩(wěn)定運行，滿足排放標準，達到環(huán)保要求，有效解決皂化廢堿液處理的難題。

李方文，馬凇江.焚燒法處理環(huán)己酮生產(chǎn)中的皂化液[J].環(huán)境污染治理技術與設備，2005（6）.