新型電除塵器在皂化廢液焚燒廢氣治理中的應用

李 軍，丁秀青

（武漢龍凈環(huán)保科技有限公司，武漢 430065）

新型電除塵器在皂化廢液焚燒廢氣治理中的應用

李 軍，丁秀青

（武漢龍凈環(huán)保科技有限公司，武漢 430065）

皂化廢液焚燒技術是一種新型的化工工藝，移植造紙黑液焚燒技術，采用焚燒法來處理皂化廢液，產生的廢氣污染嚴重，常規(guī)電除塵器不能滿足當前廢氣治理要求，開發(fā)的新型高效電除塵器投入應用后，取得了滿意效果。

皂化廢液;新型高效;電除塵器

1 概述

石油化工廠用環(huán)己烷氧化生產環(huán)己酮的生產過程中會產生大量的皂化廢液，皂化廢液中不僅含有大量可回收的物質，而且也是一種難處理的有機廢水。國內第一套皂化廢液堿回收裝置安裝在岳陽巴陵石化公司。以苯為原料，采用荷蘭STAMICARBON公司HPO工藝制取己內酰胺，年產5萬t。在環(huán)己酮生產過程中，每小時產生2300kg有機酸鹽皂化廢液，其固形物含量在46%以上，化學組成及物化性質與造紙黑液相似。巴陵石化公司、岳陽造紙廠、武漢鍋爐廠、輕工部長沙設計院聯(lián)合進行工業(yè)試驗，在移植造紙黑液焚燒技術的基礎上加以改進，采用了焚燒法來處理皂化廢液。主要是在鍋爐內用重油做燃料使皂化廢液焚燒，以得到副產物蒸氣和回收碳酸鈉。

皂化廢液是一種棕黑色黏稠液體，有強烈的刺激性臭味，為了除去環(huán)己烷氧化液中有機酸類、有機酸酯類的衍生物，工業(yè)上通常加30%～50%的氫氧化鈉中和皂化，使系統(tǒng)由酸性變成堿性，最后形成的液體稱為皂化廢液。它的組成根據(jù)環(huán)己酮氧化生產工藝的差異也有所不同，但一般都由NaOH、有機酸、有機酯酮、聚合物和水等組成。典型的皂化廢液的組成如表1。

表1 典型的皂化廢液的組成

2 當前皂化廢液焚燒廢氣治理存在的問題

皂化廢液焚燒系統(tǒng)不斷完善，堿回收率和皂化廢液提取率不斷提高，這為化工行業(yè)的水污染控制提供了保證。但皂化廢液在焚燒過程中產生的廢氣對大氣的污染相當嚴重，治理其廢氣主要是控制粉塵排放。最初采用的是常規(guī)電除塵器處理廢氣，但由于皂化廢液焚燒后產生的煙塵具有粉塵粒徑非常小（直徑＜1μm的粉塵比例很大），粉塵的黏度大，含堿量大，氣體的溫度高，腐蝕性大，并具有較強的吸水性，煙塵中含濕量較大，且粉塵的濃度會隨負荷和原料的變化而波動的特點等，因而造成煙氣排放不達標，污染嚴重，除塵器也會出現(xiàn)多種故障。如：絕緣件故障多，承壓絕緣子、穿墻套管、電瓷轉軸經(jīng)常破裂或斷裂；高壓電源頻繁跳閘，造成停爐；電暈線肥大，卸灰裝置失效；除塵器剛投運時效果很好，幾個月后除塵效率下降；陰陽極、本體腐蝕嚴重；經(jīng)常賭灰，造成短路等。

3 新型靜電除塵器的開發(fā)

針對皂化廢液焚燒在常規(guī)電除塵器出現(xiàn)的問題，采用新型高效靜電除塵可解決以上問題。因此研發(fā)新型的專用于治理皂化廢液焚燒廢氣的高效靜電除塵器十分必要。

3.1 常規(guī)電除塵器設計存在的問題

（1）常規(guī)電除塵器通常是在選型、設計上多采用依照經(jīng)典公式和模仿引進國外樣機為主，因此電除塵器在絕緣、氣流分布、極配形式、電場布置、振打清灰以及供電方式上都存在不同程度的不足。最明顯的問題是絕緣問題，因為絕緣子在工作時與廢氣接觸，表面易形成灰層，造成高壓電極與收集極間產生高壓爬電，導致跳閘，被迫降低電壓運行，這樣就會使粉塵超標排放；嚴重時會損壞絕緣子或瓷套，使電除塵器不能工作。

（2）電極配置沒有突破舊的形式。常規(guī)設計的電除塵器的每個電場的極配、電場強度是一致和均勻的，但在實際工況中，粉塵在電場中的分布是不均勻的，其結果是使除塵器的集塵板利用率降低，電場強度得不到合理分配，工作電壓受到限制，除塵效率低。

（3）電除塵器的電極材質沒有采用防腐工藝處理或沒有采用防腐材料，在皂化廢液焚燒廢氣處理時會發(fā)生化學腐蝕，使電極腐爛，造成電極部件更換頻繁。

（4）電氣高低壓設備沒有進行電負載匹配設計，這就導致不能充分發(fā)揮電參數(shù)在電除塵器運行中的作用，不能使電除塵器發(fā)揮最大效率，也不能長期工作在最佳狀態(tài)。

3.2 新型靜電除塵器的設計思路

根據(jù)皂化廢液焚燒工藝的特點和廢氣工況參數(shù)，針對常規(guī)電除塵器在使用中存在的問題，總結電除塵器長期使用的經(jīng)驗，開發(fā)皂化廢液焚燒廢氣治理專用新型高效靜電除塵器：

（1）根據(jù)電除塵過程的工況條件，采用動態(tài)參數(shù)設計，使電除塵器的電場分布、電極配置在工況中達到最佳效果，提高電極板的利用率，節(jié)約鋼耗量。

（2）通過高低壓與IPEC節(jié)能控制系統(tǒng)的有機結合，使除塵器與鍋爐同步運行，除塵器節(jié)能降耗；使電源和電除塵器匹配，將電除塵器的處理能力和效率發(fā)揮到最大限度并使電除塵器長期穩(wěn)定工作。

（3）電除塵器的陰陽極關鍵部件在設備運行中應具有自動清理和自動恢復功能，并能維持正常、高效的工作狀態(tài)。

（4）采用防腐蝕材料和工藝制作新型電除塵器。使電除塵器具有足夠的防腐能力，確保電除塵器的長期高效可靠運行，降低維護費用。

3.3 新型高效電除塵器的技術特點

（1）采用良好的絕緣結構，使絕緣體與污穢氣體隔離。絕緣體不直接與煙氣接觸，避免了瓷套內側沿面爬電、閃放電的現(xiàn)象，解決了電除塵器絕緣的關鍵問題，使設備長期運行穩(wěn)定可靠。

（2）采用熱風清掃系統(tǒng)，保證絕緣體干燥，杜絕因鍋爐波動造成瓷套積灰，保證了電除塵器長期可靠升壓運行，大大提高了運行率。

（3）采用特制、專有不銹鋼陰極線，避免電暈線結球而造成電暈封閉，避免斷線，實現(xiàn)節(jié)能運行，明顯提高可靠性和除塵效率。

（4）采用了特制、專有的陰極結構及其振打方式，有效解決了因電瓷轉軸爬電而斷裂，大大提高了運行的可靠性和穩(wěn)定性。

（5）采用多種極間距結構，并配置了專有的電場分布裝置和擾流裝置，放寬了電除塵器對粉塵比電阻、氣體溫度、濕度和含塵濃度的要求范圍，提高了收塵效率和運行的可靠性。

（6）采用預處理技術和專有的氣流分布技術，保證了除塵效率達99.9%以上，經(jīng)電除塵器處理后的氣體排放符合國家最新的排放標準。

（7）采用新的制造、焊接工藝和專有的密封裝置，保證了除塵器整體的氣密性，提高設備整體的耐腐蝕性，延長了設備的使用壽命。

（8）改進輸灰裝置結構，有效解決了除塵器的堵灰現(xiàn)象，提高了設備運行率。

（9）采用特殊的保溫材料，增加保溫層厚度，加大了電加熱器的功率，有效解決了因結露造成的腐蝕，設備可長期、穩(wěn)定、有效運行。

（10）采用防腐工藝和防腐材料，延長了除塵器陰陽極的使用壽命，降低了維護費用，提高了運行率。

（11）采用特殊的加熱工藝，有效解決了因鍋爐停運和啟動而造成的設備腐蝕。

（12）采用了IPEC節(jié)能和PLC相結合，實現(xiàn)了除塵器的在線檢測和高效節(jié)能。

3.4 新型高效電除塵的工藝流程（見下圖）

新型高效電除塵工藝流程圖

4 新型高效電除塵器的應用

2008年某石化公司新建一套皂化廢液焚燒裝置，采用了新型高效電除塵器，投運至今，除塵效率達到國家有關排放要求，取得了滿意效果。

（1）鍋爐技術參數(shù)：處理皂化廢液能力為16t/h；設計蒸氣產量35t/h；正常蒸氣產量25t/h；額定蒸氣溫度194℃；額定蒸氣壓力1.27MPa；給水溫度105℃；熱風溫度（預熱器進口）150℃；熱風溫度（預熱器出口）300℃；排煙溫度195℃。

（2）鍋爐燃料：1）設計燃料的皂化廢液元素分析（%）為，War=55；Aar=15.938；Car=10.260；Har=2.840；Oar=15.840；Sar=0.054；Naar=0.068。皂化廢液低位熱值3307kJ/kg；比重1.2g/cm3；黏度8.2mPa.s；皂化廢液入爐濃度5%；皂化廢液入爐溫度100℃；皂化廢液入爐壓力2.5MPa。2）校核燃料皂化廢液固形物元素分析（%）：C=33.38；H=5.22；O=35.34；Na=22.76；其他=3.3。皂化廢液固形物熱值13.03MJ/kg（高位），12.11MJ/kg（低位）；皂化廢液入爐濃度45%。3）輔助燃料#100重油元素分析（%）（用戶提供）：War=1.05；Aar=0.05；Car=82.5；Har=12.5；Oar=1.91；Sar=1.5；Naar=0.49。低位發(fā)熱值Qar.net=40,600kJ/kg；開口閃點120℃，凝點25℃；重度0.92～1.01g/cm3；恩氏黏度（E80）15.5。4）摻燒工藝氣體醋酸車間尾氣分析見表2。5）煙氣性質（鍋爐MCR工況）：除塵器入口煙氣量70,000m3/h；除塵器入口煙氣溫度最高為220℃，正常運行溫度為195℃；除塵器入口含塵量60g/m3，出口煙氣含塵濃度≤90mg/m3；最大負壓4000Pa，正常負壓3500Pa；除塵器入口煙氣露點溫度為115℃～145℃。

（3）電除塵器的主要性能及參數(shù)：形式為臥式三電場；有效流通面積45m2；處理煙氣量70,000m3/h；電壓66kV；電場風速0.75m/s；進口煙氣溫度最高為220℃，正常運行溫度為195℃；煙氣入口含塵濃度60g/m3；煙氣出口含塵濃度≤90mg/m3；電場通道數(shù)為15個。

新皂化廢液焚燒裝置于2010年3月4日建成投產運行，年處理能力達13萬t。一年多來的運行證明，新爐運行經(jīng)受了負荷頻繁變化、燃料熱值偏低且品種更換頻繁的考驗，裝置的煙囪排煙指標、處理能力、熱效率、成本費用均創(chuàng)歷史最好成績。

為驗證新爐開車以來的環(huán)保效果，檢測部門對皂化廢液鍋爐除塵器的排放煙氣進行了綜合檢測，結果顯示：二氧化硫和一氧化碳的含量均為0，二氧化碳含量為8.71%、粉塵含量＜50mg/m3，均符合國家最新的工業(yè)鍋爐一級排放標準。

5 結語

皂化廢液焚燒技術是一種新型化工工藝，化工副產品市場非常廣闊，而且回收堿的利潤相當可觀，各化工廠相繼采用了此技術。開發(fā)皂化廢液焚燒廢氣治理的專用新型高效電除塵器，可最大限度地在皂化廢液焚燒廢氣治理中發(fā)揮作用保護環(huán)境，發(fā)展前景良好。

[1]范冰.已內酰胺生產中皂化液的處理及綜合利用[J].石油化工，1997，26 （10）：711-714.

[2]李方文，馬淞江.焚燒法處理環(huán)已酮生產中的皂化液[J].環(huán)境污染治理技術與設備，2005.

[3]馮肇霖，殷貴憲.造紙堿回收中廢氣治理新型高效靜電除塵器的開發(fā)研究[C].中國造紙學會97’全國造紙堿回收技術研討會交流資料.

Application of New Type Electrical Precipitator in Exhaust Gas Treatment of Waste Liquid Incineration from Saponification

LI Jun, DING Xiu-qing

X701.2

A

1006-5377（2012）01-0032-03