李 懿

（武漢龍凈環(huán)?？萍加邢薰?，武漢 430065）

前言

環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮的過程中會(huì)產(chǎn)生大量皂化液，這是一種難處理的高污染有機(jī)廢水，但其中含有大量可回收物質(zhì)，如果不加以預(yù)處理直接送入污水處理廠，不僅會(huì)浪費(fèi)大量資源，而且也加重了污水處理廠的負(fù)荷，并需進(jìn)行深度處理才能達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。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(shè)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(diǎn)，需采用特殊的除塵設(shè)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(yùn)行成本低、設(shè)備維護(hù)方便，而且通過除塵器的有效回收，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。本文著重介紹了某企業(yè)應(yīng)用的皂化廢堿焚燒鍋爐配套靜電除塵器技術(shù)。

1 除塵設(shè)備

皂化廢堿焚燒鍋爐是在造紙行業(yè)堿回收鍋爐基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)和完善。為輔助熱值低的皂化液燃燒，皂化液鍋爐增設(shè)專用油槍添加重油；為保證皂化液在廢堿焚燒爐內(nèi)完全燃燒，燃燒口作梯形布置；為控制煙氣出爐膛的溫度，對(duì)爐膛面積進(jìn)行了改進(jìn)；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(zhì)區(qū)別

皂化液是一種棕黑色黏稠液體，有強(qiáng)烈的刺激性臭味，為去除環(huán)己烷氧化液中有機(jī)酸類、有機(jī)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(xué)作用，并一起溶解在蒸煮液中，形成黑液。

相對(duì)而言，皂化液成分較單純，黑液成分復(fù)雜。

1.2 除塵器形式區(qū)別

由于皂化廢堿焚燒灰分的性質(zhì)、煙氣溫度、進(jìn)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(jìn)口溫度比堿回收煙氣進(jìn)口溫度高，粉塵進(jìn)口濃度比堿回收粉塵進(jìn)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(jìn)口溫度更高、粉塵更黏、進(jìn)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(jié)構(gòu)

針對(duì)皂化液的特點(diǎn)，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(zhì)，采取埋刮板機(jī)進(jìn)行輸送、收集，經(jīng)自動(dòng)或人工包裝后出售。如果處理量大，需設(shè)置臨時(shí)倉。堿回收輸灰系統(tǒng)采用埋刮板機(jī)進(jìn)行輸送，卸灰機(jī)出口管道直接連接到溶解槽中進(jìn)行溶解處理。

2 皂化液焚燒鍋爐除塵器技術(shù)特點(diǎn)

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

2.1 針對(duì)高溫、超細(xì)粉塵技術(shù)特點(diǎn)

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(dǎo)致結(jié)露；振打采用頂部加強(qiáng)型電磁錘振打，使煙塵中無運(yùn)動(dòng)部件；懸掛系統(tǒng)采用特有的吊打分離結(jié)構(gòu)，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(jié)露腐蝕及絕緣件結(jié)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(fēng)；殼體柱腳等均采用防高溫設(shè)計(jì)，本體經(jīng)高溫受熱膨脹時(shí)，活動(dòng)支座可在各個(gè)方向發(fā)生相對(duì)位移，避免熱膨脹應(yīng)力對(duì)設(shè)備及基礎(chǔ)的不利作用。

2.2 針對(duì)高腐蝕粉塵技術(shù)特點(diǎn)

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

2.3 針對(duì)高黏性粉塵技術(shù)特點(diǎn)

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(nèi)部全部采用防積灰措施，避免粉塵堆積造成電場(chǎng)短路；粉塵黏導(dǎo)致清灰難度增加，運(yùn)行電流降低，設(shè)計(jì)時(shí)采用加強(qiáng)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(jié)構(gòu)，便于及時(shí)將粉塵清除干凈；運(yùn)用先進(jìn)的控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)振打器的斷、欠電振打，使清灰更加徹底。

3 工程實(shí)例

3.1 項(xiàng)目背景

江蘇某石化廠環(huán)己酮技改項(xiàng)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(shí)設(shè)備存在部分缺陷，設(shè)備腐蝕極為嚴(yán)重，導(dǎo)致后期維修頻繁，維修費(fèi)用昂貴；2）對(duì)于周邊環(huán)境污染嚴(yán)重，環(huán)保不能達(dá)標(biāo)。因此準(zhǔn)備將原有的環(huán)己酮廢堿中和處理工藝設(shè)備拆除，更換為焚燒工藝。在原場(chǎng)地基礎(chǔ)上新建鍋爐及除塵器設(shè)備，現(xiàn)有裝置已經(jīng)部分拆除、停用。用戶經(jīng)過細(xì)致考察和反復(fù)論證，最終選擇了某環(huán)保公司的靜電除塵設(shè)備。

3.2 除塵器設(shè)計(jì)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(yùn)行≤220℃；3）入口含塵量≤23g /Nm3；4）出口含塵量≤65mg/Nm3；5）最大負(fù)壓4000Pa；6）本體漏風(fēng)率＜3%；7）除塵器支撐方式為混凝土支架。主要工藝指標(biāo)見表2；電場(chǎng)伏安特性曲線見下圖。

除塵器電場(chǎng)伏安特性曲線圖

4 影響除塵器穩(wěn)定運(yùn)行的因素

4.1 鍋爐運(yùn)行波動(dòng)

由于皂化液熱值較低，在投用時(shí)始終需要添加重油輔助燃燒。在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行條件滿足設(shè)計(jì)條件，除塵系統(tǒng)運(yùn)行比較穩(wěn)定。當(dāng)鍋爐長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行或出現(xiàn)故障時(shí)，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(huì)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(zhǎng)時(shí)間影響除塵效率；其次，煙氣溫度降低，當(dāng)接近煙氣露點(diǎn)溫度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)加劇極板的腐蝕，降低設(shè)備壽命，影響除塵效率。

表2 除塵器主要工藝指標(biāo)

4.2 輸灰系統(tǒng)漏風(fēng)

由于收集的灰分主要成分為碳酸鈉，而碳酸鈉顆粒細(xì)、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(shí)倉，進(jìn)行自動(dòng)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(jī)進(jìn)行下料。因此出灰口、卸灰機(jī)、刮板機(jī)殼體連接處在長(zhǎng)時(shí)間熱態(tài)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象。冷風(fēng)竄入灰斗中，由于堿灰易回潮，容易形成板結(jié)，從而造成灰斗積灰，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(jí)，隨著設(shè)備的運(yùn)行，極板上會(huì)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(chǔ)上改進(jìn)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(xì)，很容易裹在針尖上，造成線體肥大結(jié)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(yùn)行電流，徹底改善極線裹灰，保證除塵器的有效運(yùn)行。

4.4 絕緣件擊穿

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

5 結(jié)論

針對(duì)皂化液焚燒煙氣高溫、高黏度、高腐蝕等特點(diǎn)，采用皂化液專用除塵器，運(yùn)用雙層保溫、頂部加強(qiáng)型電磁錘振打、吊打分離結(jié)構(gòu)、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(shù)措施，可保證除塵器高效穩(wěn)定運(yùn)行，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)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(shù)與設(shè)備，2005（6）.