李 懿
(武汉龙净环保科技有限公司,武汉 430065)
皂化液是一种棕黑色黏稠液体,有强烈的刺激性臭味[1]。焚烧后产生的灰分密度约为600kg/m3,安息角约55°,具有黏度高、易回潮、比重轻等特点。采用焚烧法处理皂化废碱液,不仅一次投资少、运行成本低、设备维护方便,而且通过灰分的有效回收,可实现资源的循环利用。随着国家对污染控制要求的不断提高,对循环经济的大力提倡,废碱焚烧除尘器已经得到广泛的推广应用。灰斗做为除尘器的重要组成部分,起到物料的堆积与过灰作用,收集下来的粉尘附着在极板与极线上,经振打,落入承载的灰斗中,通过排灰装置排走。
山东某化工有限公司新上己二酸生产线,采取焚烧法处理皂化废碱液,尾气处理配套采用静电除尘器。投产初期,除尘器运行良好,各项工艺指标均优于设计值。但随着时间的推移,除尘器出现了灰斗严重堵灰,导致电场开路,影响了除尘器的高效稳定使用。本文从设计的角度探讨了皂化废碱焚烧静电除尘器灰斗的优化设计,解决了堵灰问题,保证了除尘器高效、稳定运行。
该企业的皂化废碱焚烧静电除尘器原始参数见表1,皂化废碱焚烧烟气灰分成分见表2。
根据皂化液焚烧灰分的特点,灰斗设计采用双列的船型灰斗,溜灰角采取比常规煤粉除尘更大的角度,并在灰斗四周内衬圆弧过渡板,保证碱灰顺利落入灰斗中;中间设置阻流板,防止烟气产生涡流,避免短路;出灰口采用大长条形,保证顺畅排灰;出灰口与刮板机进料口采用法兰连接,双层密封,防止漏风,造成碱灰回潮搭桥[2]。
表1 皂化废碱焚烧静电除尘器技术参数
表2 皂化废碱焚烧烟气灰分成分表
除尘器的灰斗设计见图1。灰斗数量为 2个,容积能满足锅炉BMCR条件下不小于8小时的贮灰量;灰斗设有高料位计,采用质量可靠、性能优良的射频导纳料位计,以满足电除尘器、干除灰装置安全运行的要求;灰斗有良好的保温措施,并装设灰斗蒸汽盘管加热装置,且要高于烟气露点温度5℃~10℃,使灰斗不结露,加热面均匀地分布在灰斗下部不小于1/3的表面上;每只灰斗设有密封性能好的捅灰孔和检修人孔门,并便于操作;灰斗下部设振打器;灰斗设有防止灰斗内灰流黏结或结拱的设施,每只灰斗装一个手动搅灰装置用于事故放灰;每只灰斗装设一组气化板,气化板安装时应躲开捅灰孔,由除尘器气化风机供气;灰斗标高要满足设置干除灰系统的条件;灰斗下设检修平台,方便检修。
图1 除尘器灰斗设计图
项目投用后,除尘器各项指标稳定,设备运行良好。但除尘器在运行一段时间后,出现电场运行不稳定,除尘效率下降等现象,经检查发现是由于除尘器灰斗严重堵灰造成的。研究分析后发现除尘器灰斗原设计存在如下问题:
由于采用的是双列船型灰斗,灰斗单体尺寸较大、重量较重,沿烟气方向周边通过槽钢焊接连接,中间需通过槽钢进行联系定位焊接以保证强度,灰斗固定在壳体上。中间槽钢跨接在壳体上,置于电场中,槽钢与灰斗连接处设置加强挂板。由于槽钢有一定宽度,加上加强挂板和阳极板排定位槽钢的间距较近,碱灰容易堆积在槽钢上,形成搭桥积灰(见图2)。
为保证物料的正常下料,增大了出灰口尺寸,出灰口采用大长条形,尺寸为14,220×400(mm)。但增大了出灰口尺寸,也增加了漏风率,加之出灰口下设埋刮板输送机,刮板机自身也存在漏风,以及密封连接处的老化造成冷风进入灰斗中等问题。由于碱灰颗粒细、黏度大、易回潮,冷风进入灰斗中使碱灰回潮结块,从而造成灰斗积灰。特别表现在除尘器第一电场,一电场进口粉尘浓度最高,灰量最大,积灰情况最严重。
图2 灰斗搭桥积灰
灰斗作为除尘器的过灰装置,在除尘器运行中起着重要的作用。灰斗用于暂时存储电场中收集下来的碱灰。碱灰主要成分为碳酸钠,有一定的经济价值,经过收集后可打包出售。电除尘器基础、支架及灰斗的强度计算是基于灰斗存灰至灰斗上口面、设备自重、阴阳极和极板、极线积灰、检修活载作为基本荷载以及相关参数进行强度设计的。灰斗过量的满灰(如积灰至电场阴阳极)将会严重增加电除尘器的荷载,并可能超过结构设计强度裕量,给电除尘器设备的安全运行带来潜在隐患。积灰至除尘器极板、极线位置时,将造成电场短路,影响电气设备的安全运行,同时损坏电除尘器的内部构件,造成电除尘器极板、极线的变形,严重时将造成不可修复的损坏;如果积灰未及时处理,再往上堵灰将造成灰斗脱落及整台除尘器的坍塌。特别在皂化废碱焚烧时,由于碱灰的特性,积灰率大大增加,其危害程度也愈加严重。
由于灰斗系统在整个除尘器中的重要性,在对灰斗设计中出现的问题进行总结后,对灰斗进行了优化改进,并成功运用于某化工企业新上的同规模己二酸生产线项目。
将大船型灰斗结构更改为小锥形灰斗。采用小锥形灰斗,每个电场配置一个灰斗。针对碱灰黏度大的特性,灰斗溜灰角优化为65°,四周设置不锈钢导灰板,保证碱灰的出料;灰斗外壁采用蒸汽盘管加热,利用厂区低压蒸气源,辅助灰斗加热,保证灰分干燥、增加流动性;灰斗中间设置阻流板,防止烟气形成涡流,引起二次飞扬;灰斗壁设置两台仓壁震动器,在出现堵灰情况时可开启仓壁震动器,通过震动使灰分顺利卸料;灰斗中部设置人孔门及手动振打砧,在出现紧急严重堵灰的情况下,可开启人孔门进行捅灰或利用手动振打砧敲打排灰。
出灰口尺寸优化为1000×400(mm),长条形出灰口。结合碱灰特性,在保证物料顺畅卸灰的同时,减少漏风率,防止碱灰遇冷风回潮结块,保证物料正常输送,除尘器稳定安全运行。
在除尘器内部,如联系梁、加强梁等易积灰处,全部采取防积灰措施,避免粉尘堆积,造成灰斗堵灰。
优化改进后的灰斗设计见图3。
图3 优化改进后的灰斗设计
除尘器灰斗系统经过设计优化,在使用过程中,灰斗排灰顺畅、稳定,电场中收集下来的碱灰经收集、输送、打包后出售,具有良好的经济效益。除尘器整体实现了安全高效稳定运行。
[1]李方文,马凇江.焚烧法处理环己酮生产中的皂化液[J].环境污染治理技术与设备,2005(1).
[2]李懿.皂化废碱焚烧静电除尘器运行中常见问题探讨[J].中国环保产业,2013(4).