皂化廢堿焚燒靜電除塵器灰斗設計探討

李 懿

（武漢龍凈環保科技有限公司，武漢 430065）

前言

皂化液是一種棕黑色黏稠液體，有強烈的刺激性臭味[1]。焚燒后產生的灰分密度約為600kg/m3，安息角約55°，具有黏度高、易回潮、比重輕等特點。采用焚燒法處理皂化廢堿液，不僅一次投資少、運行成本低、設備維護方便，而且通過灰分的有效回收，可實現資源的循環利用。隨著國家對污染控制要求的不斷提高，對循環經濟的大力提倡，廢堿焚燒除塵器已經得到廣泛的推廣應用。灰斗做為除塵器的重要組成部分，起到物料的堆積與過灰作用，收集下來的粉塵附著在極板與極線上，經振打，落入承載的灰斗中，通過排灰裝置排走。

山東某化工有限公司新上己二酸生產線，采取焚燒法處理皂化廢堿液，尾氣處理配套采用靜電除塵器。投產初期，除塵器運行良好，各項工藝指標均優于設計值。但隨著時間的推移，除塵器出現了灰斗嚴重堵灰，導致電場開路，影響了除塵器的高效穩定使用。本文從設計的角度探討了皂化廢堿焚燒靜電除塵器灰斗的優化設計，解決了堵灰問題，保證了除塵器高效、穩定運行。

1 除塵器設計參數

該企業的皂化廢堿焚燒靜電除塵器原始參數見表1，皂化廢堿焚燒煙氣灰分成分見表2。

2 除塵器灰斗原設計

根據皂化液焚燒灰分的特點，灰斗設計采用雙列的船型灰斗，溜灰角采取比常規煤粉除塵更大的角度，并在灰斗四周內襯圓弧過渡板，保證堿灰順利落入灰斗中；中間設置阻流板，防止煙氣產生渦流，避免短路；出灰口采用大長條形，保證順暢排灰；出灰口與刮板機進料口采用法蘭連接，雙層密封，防止漏風，造成堿灰回潮搭橋[2]。

表1 皂化廢堿焚燒靜電除塵器技術參數

表2 皂化廢堿焚燒煙氣灰分成分表

除塵器的灰斗設計見圖1。灰斗數量為 2個，容積能滿足鍋爐BMCR條件下不小于8小時的貯灰量；灰斗設有高料位計，采用質量可靠、性能優良的射頻導納料位計，以滿足電除塵器、干除灰裝置安全運行的要求；灰斗有良好的保溫措施，并裝設灰斗蒸汽盤管加熱裝置，且要高于煙氣露點溫度5℃～10℃，使灰斗不結露，加熱面均勻地分布在灰斗下部不小于1/3的表面上；每只灰斗設有密封性能好的捅灰孔和檢修人孔門，并便于操作；灰斗下部設振打器；灰斗設有防止灰斗內灰流黏結或結拱的設施，每只灰斗裝一個手動攪灰裝置用于事故放灰；每只灰斗裝設一組氣化板，氣化板安裝時應躲開捅灰孔，由除塵器氣化風機供氣；灰斗標高要滿足設置干除灰系統的條件；灰斗下設檢修平臺，方便檢修。

圖1 除塵器灰斗設計圖

3 原灰斗設計存在的問題

項目投用后，除塵器各項指標穩定，設備運行良好。但除塵器在運行一段時間后，出現電場運行不穩定，除塵效率下降等現象，經檢查發現是由于除塵器灰斗嚴重堵灰造成的。研究分析后發現除塵器灰斗原設計存在如下問題：

（1）聯系槽鋼未設計防積灰措施

由于采用的是雙列船型灰斗，灰斗單體尺寸較大、重量較重，沿煙氣方向周邊通過槽鋼焊接連接，中間需通過槽鋼進行聯系定位焊接以保證強度，灰斗固定在殼體上。中間槽鋼跨接在殼體上，置于電場中，槽鋼與灰斗連接處設置加強掛板。由于槽鋼有一定寬度，加上加強掛板和陽極板排定位槽鋼的間距較近，堿灰容易堆積在槽鋼上，形成搭橋積灰（見圖2）。

（2）出灰口尺寸偏大

為保證物料的正常下料，增大了出灰口尺寸，出灰口采用大長條形，尺寸為14,220×400（mm）。但增大了出灰口尺寸，也增加了漏風率，加之出灰口下設埋刮板輸送機，刮板機自身也存在漏風，以及密封連接處的老化造成冷風進入灰斗中等問題。由于堿灰顆粒細、黏度大、易回潮，冷風進入灰斗中使堿灰回潮結塊，從而造成灰斗積灰。特別表現在除塵器第一電場，一電場進口粉塵濃度最高，灰量最大，積灰情況最嚴重。

圖2 灰斗搭橋積灰

（3）積灰危害

灰斗作為除塵器的過灰裝置，在除塵器運行中起著重要的作用。灰斗用于暫時存儲電場中收集下來的堿灰。堿灰主要成分為碳酸鈉，有一定的經濟價值，經過收集后可打包出售。電除塵器基礎、支架及灰斗的強度計算是基于灰斗存灰至灰斗上口面、設備自重、陰陽極和極板、極線積灰、檢修活載作為基本荷載以及相關參數進行強度設計的。灰斗過量的滿灰（如積灰至電場陰陽極）將會嚴重增加電除塵器的荷載，并可能超過結構設計強度裕量，給電除塵器設備的安全運行帶來潛在隱患。積灰至除塵器極板、極線位置時，將造成電場短路，影響電氣設備的安全運行，同時損壞電除塵器的內部構件，造成電除塵器極板、極線的變形，嚴重時將造成不可修復的損壞；如果積灰未及時處理，再往上堵灰將造成灰斗脫落及整臺除塵器的坍塌。特別在皂化廢堿焚燒時，由于堿灰的特性，積灰率大大增加，其危害程度也愈加嚴重。

4 灰斗優化設計

由于灰斗系統在整個除塵器中的重要性，在對灰斗設計中出現的問題進行總結后，對灰斗進行了優化改進，并成功運用于某化工企業新上的同規模己二酸生產線項目。

（1）更改灰斗結構形式

將大船型灰斗結構更改為小錐形灰斗。采用小錐形灰斗，每個電場配置一個灰斗。針對堿灰黏度大的特性，灰斗溜灰角優化為65°，四周設置不銹鋼導灰板，保證堿灰的出料；灰斗外壁采用蒸汽盤管加熱，利用廠區低壓蒸氣源，輔助灰斗加熱，保證灰分干燥、增加流動性；灰斗中間設置阻流板，防止煙氣形成渦流，引起二次飛揚；灰斗壁設置兩臺倉壁震動器，在出現堵灰情況時可開啟倉壁震動器，通過震動使灰分順利卸料；灰斗中部設置人孔門及手動振打砧，在出現緊急嚴重堵灰的情況下，可開啟人孔門進行捅灰或利用手動振打砧敲打排灰。

（2）調整出灰口尺寸

出灰口尺寸優化為1000×400（mm），長條形出灰口。結合堿灰特性，在保證物料順暢卸灰的同時，減少漏風率，防止堿灰遇冷風回潮結塊，保證物料正常輸送，除塵器穩定安全運行。

（3）內部采取防積灰措施

在除塵器內部，如聯系梁、加強梁等易積灰處，全部采取防積灰措施，避免粉塵堆積，造成灰斗堵灰。

優化改進后的灰斗設計見圖3。

圖3 優化改進后的灰斗設計

5 結論

除塵器灰斗系統經過設計優化，在使用過程中，灰斗排灰順暢、穩定，電場中收集下來的堿灰經收集、輸送、打包后出售，具有良好的經濟效益。除塵器整體實現了安全高效穩定運行。

[1]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（1）.

[2]李懿.皂化廢堿焚燒靜電除塵器運行中常見問題探討[J].中國環保產業，2013（4）.