電石破碎及輸送系統(tǒng)除塵技術(shù)改造研究

李 軍，王小博，鄧建民

（1.寧夏電力有限公司，寧夏 銀川750011；2.寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山753202）

寧夏英力特化工股份公司A裝置聚氯乙烯產(chǎn)能為12萬t/a，采用電石濕式發(fā)生工藝，電石用量約為500 t/d。其中電石一級(jí)破碎原采用人工破碎，將電石破碎成200～300 mm的電石塊后，再經(jīng)二級(jí)顎式破碎機(jī)破碎成50～80 mm的電石塊，再用除鐵器除去電石中夾帶的矽鐵等雜物，最后利用皮帶輸送機(jī)送至電石料倉，供加料崗位使用。

1 除塵系統(tǒng)工藝運(yùn)行現(xiàn)狀

原除塵系統(tǒng)采用旋風(fēng)+水浴的干濕法結(jié)合除塵工藝。即在發(fā)生器電石加料處、電石料倉、輸送管廊和電石破碎等產(chǎn)生電石粉塵處設(shè)置吸塵罩，通過負(fù)壓抽送使夾帶電石粉塵的氣體先進(jìn)入旋風(fēng)除塵器，在旋風(fēng)除塵器中氣流由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)氣流的絕大部分沿器壁自圓筒體螺旋形向下，朝旋風(fēng)分離器錐體流動(dòng)，形成外旋氣流，在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力，將相對(duì)密度較大的電石粉塵甩向器壁，電石粉塵與器壁接觸后失去徑向慣性力而靠向下的動(dòng)量和重力沿器壁面下落，進(jìn)入集灰槽，外旋氣流到達(dá)錐體時(shí)，因圓錐形的收縮而向旋風(fēng)除塵器中心靠攏，根據(jù)“旋轉(zhuǎn)矩”不變?cè)恚淝邢蛩俣炔粩嗵岣?，電石粉塵所受離心力也不斷加強(qiáng)，當(dāng)氣流到達(dá)錐體下端某一位置時(shí)，即以同樣的旋轉(zhuǎn)方向從旋風(fēng)分離器中部由下反轉(zhuǎn)向上，繼續(xù)做螺旋性流動(dòng)，形成內(nèi)旋氣流，向上氣流經(jīng)排氣管排出至次級(jí)水浴除塵，當(dāng)具有一定速度的含有少量電石粉塵的氣體通過進(jìn)氣管噴頭進(jìn)入水浴除塵器時(shí)，對(duì)水層產(chǎn)生沖擊作用進(jìn)入水中，改變了氣體的運(yùn)動(dòng)方向，而電石粉塵由于慣性力作用則繼續(xù)按原來方向運(yùn)動(dòng)，其中大部分電石粉塵與水黏附后留在水中，在沖擊水浴作用后，有一部分塵粒仍隨氣流運(yùn)動(dòng)并與大量的沖擊水滴和泡沫混合在一起，池內(nèi)形成一拋物線的水滴和泡沫區(qū)域，電石粉塵氣體在此區(qū)域內(nèi)進(jìn)一步凈化，電石粉塵被水捕集，凈化氣體中的水滴經(jīng)脫水裝置與氣流初步分離，凈化氣體由排氣管排出。旋風(fēng)除塵器回收的電石粉塵人工返回電石輸送皮帶加入發(fā)生器，水浴除塵器產(chǎn)生渣漿送至電石渣漿池。電石粉塵干濕法凈化流程簡(jiǎn)圖見圖1。

圖1 電石粉塵干濕法凈化流程簡(jiǎn)圖

水浴除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)計(jì)為24172～33175m3/h，風(fēng)壓7.3～7.8 kPa，其操作簡(jiǎn)便，能夠滿足原有電石破碎系統(tǒng)除塵要求。電石粉塵中既有細(xì)微粉塵，又有較大顆粒，因此選用旋風(fēng)除塵器+水浴除塵的二級(jí)除塵，能夠得到較高的除塵效率。

2 電石破碎技術(shù)改造對(duì)除塵系統(tǒng)的影響

因人工電石破碎時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度高，對(duì)工作人員有較大的傷害。后進(jìn)行技術(shù)改造，增加一級(jí)電石破碎機(jī)，將轉(zhuǎn)運(yùn)來的塊狀電石由機(jī)械加入一級(jí)顎式破碎機(jī)后經(jīng)皮帶機(jī)輸送至二級(jí)破碎系統(tǒng)。破碎廠房南北長(zhǎng)66 m，東西寬36 m，在廠房?jī)?nèi)有足夠容積增加一臺(tái)750×1 050 mm鄂式粗破破碎機(jī)、后續(xù)系統(tǒng)連接的3條上料皮帶和2臺(tái)料倉，本次改造未增加新的除塵系統(tǒng)。因增加了連續(xù)機(jī)械破碎設(shè)備，另外粉塵泄漏點(diǎn)增多，導(dǎo)致電石破碎現(xiàn)場(chǎng)空氣環(huán)境粉塵含量更高，粉塵含量經(jīng)常在300 mg/m3以上，因粉塵產(chǎn)生點(diǎn)增加較多，原有除塵系統(tǒng)處理能力已不能滿足現(xiàn)有設(shè)施及環(huán)保要求。

根據(jù)GB 15581—2016《燒堿、聚氯乙烯工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中電石破碎工序污染物凈化排放監(jiān)控位置大氣中顆粒物含量特別排放限值為50 mg/m3的要求[1]，因此必須建設(shè)新的電石除塵系統(tǒng)，才能保證排放達(dá)到限值要求。

3 新增高效除塵設(shè)施的技術(shù)改造

要達(dá)到《燒堿、聚氯乙烯工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 15581—2016新版標(biāo)準(zhǔn)排放限值要求，只能選用除塵效率更高的設(shè)備。

3.1 高效除塵設(shè)備的選用

使用除塵設(shè)備是控制粉塵污染的重要措施，除塵器種類眾多，各類除塵器的除塵效率、設(shè)備費(fèi)用及操作費(fèi)用等都不一樣，選用除塵器時(shí)，應(yīng)對(duì)各種除塵器的性能有深刻的理解，充分考慮粉塵發(fā)生設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原料種類、操作條件、含塵氣體的性質(zhì)和量、使用目的、需要捕集粉塵的特性和價(jià)值、捕集量等情況，以組合最佳的除塵系統(tǒng)。由于電石粉塵與水接觸后產(chǎn)生易燃?xì)怏w，含有大量電石粉塵的氣體處理不宜選用濕式除塵器。而干式除塵器中，袋式過濾器屬于高效除塵器，除塵效率一般＞99%，運(yùn)行穩(wěn)定，不受風(fēng)量波動(dòng)影響，適用性強(qiáng)，不受粉塵比電阻值限制[2]。因此對(duì)于夾帶電石粉塵的氣體來說，采用脈沖式袋式除塵器比較適合，其除掉較細(xì)粉塵效果顯著，還可以達(dá)到自動(dòng)清灰的目的[3]。

3.2 新增除塵系統(tǒng)組成、吸塵口設(shè)置及風(fēng)量調(diào)整

在電石破碎庫房外新建一套LCM型脈沖布袋除塵器系統(tǒng)，該系統(tǒng)由以下部分組成：半密閉罩或全密閉罩、管道、手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥、LCM型脈沖布袋除塵器和風(fēng)機(jī)等設(shè)施。

在新增電石粗破機(jī)、粗破機(jī)加料口和下料口各設(shè)置1個(gè)吸塵口，3條上料皮帶、皮帶下料口各設(shè)置吸塵口1個(gè)，2臺(tái)料倉和料倉下料口各設(shè)置吸塵口一個(gè)，通過引風(fēng)機(jī)的抽吸將含塵氣體通過吸塵口引入除塵系統(tǒng)。為了使每個(gè)吸塵口的除塵風(fēng)量達(dá)到合理的使用，在吸塵口后端各安裝1個(gè)調(diào)風(fēng)閥，進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。

3.3 脈沖式袋式除塵器處理電石粉塵工作原理

彌漫在空氣中的電石粉塵，通過吸塵口經(jīng)管道負(fù)壓抽吸進(jìn)入布袋除塵器后，由于管徑變化，氣流速度減慢，在慣性作用下，氣體夾帶的電石粉塵落入灰斗，起到預(yù)收塵的作用；氣流再折向上通過內(nèi)部裝有骨架的濾袋，電石粉塵被捕集在濾袋的外表面，通過濾袋凈化后的氣體匯集到出風(fēng)管排出。隨著過濾工況的進(jìn)行，濾袋上的電石粉塵增多，當(dāng)濾袋阻力達(dá)到限定值或設(shè)定清灰時(shí)間值時(shí)，設(shè)定程序打開電磁脈沖閥進(jìn)行噴吹，利用壓縮空氣瞬間噴吹使袋內(nèi)壓力劇增，將粘附在濾袋上的電石粉塵吹至灰斗中，由排灰機(jī)構(gòu)排出。

4 選用設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行效果

選用除塵器型號(hào)：LCM型脈沖布袋除塵器；處理風(fēng)量60 000 m3/h；

全過濾面積840 m2；出口粉塵濃度小于30 mg/m3；除塵效率大于等于99.9%；本體漏風(fēng)量≤3%；濾袋材質(zhì)：滌綸針刺氈；濾籠材質(zhì)：碳鋼（表面鍍鋅處理）；濾袋固定及密封方式：彈簧漲圈；控制方式：PLC控制，手動(dòng)和自動(dòng)；輸灰方式：星型卸料器；風(fēng)機(jī)選用風(fēng)量60 000 m3/h；全壓4 700 Pa；配套防爆電機(jī)，功率132 kW。

該系統(tǒng)自2020年4月投入運(yùn)行后，電石破碎現(xiàn)場(chǎng)粉塵含量降低，無明顯粉塵，電石破碎布袋除塵器出口廢氣檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 電石破碎布袋除塵器出口廢氣檢測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語

新增除塵技術(shù)改造項(xiàng)目投入運(yùn)行后經(jīng)組織驗(yàn)收，多次分析排放口含塵≤30 mg/m3，達(dá)到《燒堿、聚氯乙烯工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》限定值要求，電石破碎廠房?jī)?nèi)粉塵含量明顯降低。此次技改達(dá)到項(xiàng)目技術(shù)改造要求，減輕了原干+濕法除塵系統(tǒng)負(fù)荷。該項(xiàng)目投運(yùn)后約回收粉塵電石2 t/d，可產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益。下一步將研究粉塵電石輸送回用于小型濕式發(fā)生技術(shù)，減少電石粉塵行程；研究將冷卻的電石坨直接投料破碎及輸送密封技術(shù)，減少反復(fù)裝載粉塵，從而進(jìn)一步降低電石消耗和生產(chǎn)成本。