化工废液焚烧废气除尘技术特点探析

李 军，李江陵

（武汉龙净环保科技有限公司，武汉 430065）

随着经济的发展，化工厂生产的皂化废液采用焚烧工艺来处理的越来越广泛。皂化废液中含有大量可回收的碳酸钠，当前粉尘收集设备主要是电除尘器。废碱焚烧产生的粉尘有其自身的特点，选型设计时如果考虑不周，设备运行维护不到位，往往会出现设备腐蚀严重、故障频繁等问题，缩短设备寿命，造成经济损失。依据废碱焚烧产生的烟粉尘特点，针对性强、防护措施得当和提高设备高效稳定运行是特别值得关注的课题。

1 化工废碱焚烧工艺流程和废气特点

1.1 工艺流程（见下图）

皂化废液在锅炉内焚烧，得到副产品蒸汽并回收碳酸钠。经加热后的皂化废液在重油的助燃下，以微小液滴形式扩散于炉内燃烧，其燃烧产物中约70%的固体碳酸钠随烟气排出，由电除尘器捕集。

工艺流程图

1.2 皂化废液、废气的特点

从环己烷氧化高压装置出来的未经浓缩的皂化废液固含量一般为18%～30%（质量分数）。固含量为18%时的典型组成为：环己烷0.02%、环己醇0.05%、环己酮0.11%、有机酸钠盐17.37%、NaOH0.81%、水79.43%。由于皂化废液的特性，蒸发浓缩过程中的结垢和起泡影响，一般只能将皂化废液增浓至50%左右。将该质量分数的皂化废液送入焚烧炉时，在800℃的焚烧温度下，皂化废液中的水分汽化将会带走大量的热，使炉膛温度下降甚至熄火，所以需添加大量重油作辅助燃料。因此，皂化废液在焚烧的烟气中含有大量蒸汽，以及未燃烧的重油和有机酸；回收的固性物为Na2CO3，其固态碱的纯度大约在90%以上。废碱烟气粉尘为碱性粉尘，具有腐蚀性、遇冷容易板结的特点；碱性粉尘粒径为0.1～1µm，因此粉尘收集后，堆积蓬松容易搭桥。

2 废碱液焚烧炉电除尘器的选型、设计

废碱液焚烧烟气粉尘具有烟气温度高、粉尘细、湿度大、腐蚀性强的特点，电场风速一般取0.4～0.8m/s。

2.1 针对高腐蚀性粉尘的设计

壳体设计采用钢板厚度＞6mm；设计施工要求壳体全部采用双面焊接，减少漏风的可能性；在易漏风处（振打穿孔、吊挂、人孔门），采用可靠的密封技术，配以合理的机构及耐温材料，以确保不漏风；对设备外露钢结构采用耐防腐油漆工艺，现场安装产生的焊缝，在焊接后要进行除锈刷漆，提高防腐效果。

2.2 针对高温、高湿度烟气粉尘设计

采用外保温，保温层厚度200mm；加大保温箱内绝缘子加热器数量和功率，采用恒温控制，可有效防止结露或爬电；阴极线分成小段，装在小框架上，与小框架形成整体，减少阴极线的总热膨胀量；阳极板采用SPCC板，自由悬挂，可自由伸缩；密封件全部采用耐温材料；采用双层检修门。

2.3 针对高黏性、超细粉尘设计

根据灰分分布，采用可靠振打加速度，将极板上的沉积粉尘清除干净；运用先进的控制技术，可实现振打器的断、欠电振打，调整适当的振打周期，更利于清灰。

2.4 除尘器进气口的设计

根据废碱焚液烧锅炉的工艺特点，除尘器进气口通常设计为上进气式，由于粉尘细、黏附性强、流动性差等特点，需减小摩擦阻力，加大进风口底板与水平面夹角；在进口过渡段设置导流板，能保持流动现状，对气流进行分配；在进风口中部设置多层折流板，折流板起到分配气流作用，改变气流流动方向，使较大的粉尘颗粒在运行中减小动能，利于粉尘颗粒有效沉降。

2.5 灰斗的设计

因碱性粉尘比重小、流动性差、易搭桥，因此采用锥形灰斗矩形出灰口，以减小碱灰搭桥。灰斗的溜灰角大于70°，有利于粉尘的流动，使粉尘不至于黏附在灰斗壁上，防止灰斗堵塞。邻壁交角的内侧，作成圆弧型，保证灰尘自由流动。增设蒸气加热与电加热双重保险，电加热采用特制装置，在壁板与保温层之间形成具有热气的空腔，防止灰斗壁板因温度低而结露，造成腐蚀。

2.6 其他部件的设计

碱灰粉尘细，流动性差，壳体内部梁、柱及连接件设计时采用特殊处理，以减少死角，平滑过渡防止积灰、搭桥。

2.7 电气设计

由于烟气中含有大量水蒸气，设备运行时电流大，选型时应选择合适的电流、电压值，以保证烟气与电气合理匹配。

3 废碱液焚烧炉电除尘器安装

在废碱液焚烧炉电除尘器的安装中，除尘器漏风问题十分普遍，常见的漏风处有：进出烟箱法兰接口处、灰斗下料口、人孔门、风管等。漏风会造成电除尘器的除尘效率降低；如果电除尘器的保温效果差，冬季会出现结冰现象；烟气腐蚀性强时，电除尘器的使用寿命会大大缩短。根据废碱液焚烧炉烟气粉尘的特点，安装除尘器应注意保温、密封。

（1）烟气中含有大量水汽，烟气在局部降温时容易冷凝析出水分；严把质量关，确保除尘器整体漏风率小于2%。如果安装质量差，就会因局部漏风造成高温烟气冷凝析出水分，碱灰与烟气析出的水形成强腐蚀性的碱液腐蚀本体，缩短设备寿命。因此除尘器内表面连接的焊缝，要全部采用双面连续焊，以防止冷凝出现的液体腐蚀焊缝，继而腐蚀壳体。

（2）在灰斗、进出口、本体顶部及侧面配蒸汽伴热，减少设备内的热量散失，保持壁板内部的粉尘温度大于露点温度，以避免造成碱灰板结。

（3）保温材料采用导热性能差的材料并增加保温层厚度，并在保温材料和外护板之间加密封锡箔纸；保温外护板搭接成防水式，形成集中排水，保证保温材料的干燥性，能有效地起到保温效果。

4 废碱液焚烧炉电除尘器运行及维护

皂化废液焚烧时，皂化废液具有热敏性，其中的有机酸钠盐受热即分解生成二氧化碳和无机盐，大量的二氧化碳气体引起皂化废液发泡，造成气液夹带的气泡；气泡随烟气进入除尘器内部，冷凝后的水相因带碱，对设备腐蚀严重。特别是废碱焚烧炉在投运时，因皂化废液中的水分汽化将会带走大量的热，使炉膛温度波动大，忽高忽低，对除尘设备腐蚀严重，除尘效率下降。

调试试车阶段，烟气温度较低且不稳定。未燃尽的重油飘落到绝缘件上，经常造成绝缘件炸裂或断裂，电压升不上去，除尘器设备失效。

在温度低时，未燃尽的重油混合物（大量黏稠物挂在电除尘器极线和极板上）使得清灰困难，久而久之，阴极线肥大，阳极板积灰，导致电场在二次电压不变的情况下二次电流明显下降，阴极线肥大使得导电体的曲率半径增大，电荷密度下降，场强降低，导致除尘效率下降。严重者温度升高，重油在电场内部燃烧，造成极板变形或报废。加上烟气中水汽含量高、温度低，长时间运行，电除尘器将严重积灰，造成极板弯曲、 严重腐蚀，缩短了除尘器的正常使用寿命。

在正常负荷下，烟气流量、排烟温度、烟气含尘浓度等参数与设计参数相差不大，电除尘器能够正常运行。

因此，在生产工作中要努力改善除尘器运行状况，特别是试车阶段，启动热风系统，改善烟气温度，严格执行《电除尘器运行维护导则》，对于设备运行中存在的故障和缺陷要及时处理，制定完善、合理的检修周期和计划。

操作管理不当，也是电除尘器寿命缩短的原因之一。操作人员一定要按要求定期巡查、操作，及时处理设备隐患。特别要对排出灰系统和保温、加热系统，以及灰斗料位计、锁气器等装置进行检查。

（1）漏风率的控制。在日常运行和停运检修时，要注意查找电除尘器本体焊口、人孔门、穿墙套管、灰斗等处的气密性，尽量减小漏风率，同时，对焚烧炉漏风点也应控制，减小进入除尘器的总烟气量。

（2）对运行工况勤监视。督促除尘值班人员对运行工况勤调整监视，对设备状况勤检查，做到及时发现故障，及时消除。特别在焚烧炉熄火或烟气温度降低时，要及时启动热风系统，向除尘器通入热源，减缓设备内部的降温幅度 。

（3）提高除尘器配套设备的可靠性，尤其是输灰系统。从实际运行情况来看，在影响电除尘器投运率的各项因素中，输灰设备的故障占了50%左右。常见的问题有输灰不畅、灰斗堵塞，以及进出料阀故障和灰斗料位信号不准引起电场满灰短路等。

5 结语

对皂化废液的综合利用，既可消除污染，又可实现皂化废液的无害化与资源化处理；电除尘器除尘效率的高低直接影响到化工厂的社会效益、环境效益和经济效益，因此合理维护使用除尘设备至关重要。