皂化廢堿焚燒靜電除塵器的應用

李 懿

（武漢龍凈環保科技有限公司，武漢 430065）

前言

環己烷氧化生產環己酮的過程中會產生大量皂化液，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，實現了資源的循環利用。本文著重介紹了某企業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，新增加蒸發管屏。配套的皂化液除塵器與堿回收除塵器有著顯著的區別。

1.1 鍋爐燃燒介質區別

皂化液是一種棕黑色黏稠液體，有強烈的刺激性臭味，為去除環己烷氧化液中有機酸類、有機酯類衍生物。工業上通常加入30%～50%的氫氧化鈉中和皂化，使系統由酸性變成堿性，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考慮到灰分的性質，采取埋刮板機進行輸送、收集，經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新，開發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，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，本體經高溫受熱膨脹時，活動支座可在各個方向發生相對位移，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

江蘇某石化廠環己酮技改項目，原有環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）對于周邊環境污染嚴重，環保不能達標。因此準備將原有的環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，現有裝置已經部分拆除、停用。用戶經過細致考察和反復論證，最終選擇了某環保公司的靜電除塵設備。

3.2 除塵器設計參數

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，除塵系統運行比較穩定。當鍋爐長期低負荷運行或出現故障時，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，會出現結露現象，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運行時會出現漏風現象。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，影響系統的安全穩定運行，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。后面的電場呈現出高電流低電壓狀態，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定運行，滿足排放標準，達到環保要求，有效解決皂化廢堿液處理的難題。

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