水浴除尘装置在氯化钾生产尾气处理中的应用

孟 浩，霍永星，张生太

(青海盐湖工业股份有限公司，青海 格尔木 816099)

青海盐湖工业股份有限公司(以下简称“公司”)氯化钾生产能力已达到500万t/a，在氯化钾生产烘干过程中会产生大量的尾气，尾气内含有0.02 mm以下氯化钾颗粒，该氯化钾具有粘接、腐蚀、结晶等特性。目前，公司使用的布袋除尘器、旋风除尘器等除尘装置对粉尘进行回收，布袋除尘器因氯化钾颗粒容易粘黏到布袋内，须定期更换布袋。由于其使用时间短、运行费用高等因素，同时旋风除尘达不到目前的国家环境排放标准，已逐步废弃。目前，工业上除尘技术较为成熟，除布袋除尘器、旋风尘器以外，还有湿式除尘器，公司百万吨钾肥生产装置首次使用了湿式除尘装置，对烘干后的粉尘进行了回收以及粉尘钾肥的回收再利用。

1 湿式除尘器分类及工作原理

1.1 旋流除尘

含尘气体由筒体下部引入，经旋流板旋转上升，烟气在旋流板引导下在塔内旋转上升尘粒受离心力作用而被分离，抛向筒体内壁，被筒体内壁流动的水层所吸附，更为烟气与水充分融合。随水流到底部，经排污口流出。

1.2 喷淋除尘

烟气离开液面上升，烟气被水均匀的喷淋，由于烟气高速运动，因此，喷入的水被其溶化成细小的水雾，湿润了烟气中的灰尘。在这个过程烟气中的灰尘被湿润，有利于分离。

1.3 重力除尘

烟气在水中的上升过程中，由于受到重力作用，这样粉尘在重力作用下下沉，从而达到除尘效果。

1.4 碰撞除尘

烟气在上升过程中，处于高速旋流状态，由于水滴与尘粒差别较大，它们的速度差也较大。这样，灰尘与水滴就发生了碰撞凝聚，尤其是粒径细小的灰尘料可以被水雾水溶，这样含尘气体被水湿润，尘粒随水流到吸收塔底部，从而达到除尘效果。

2 水浴除尘运行工作原理[1]

含尘烟气进入吸收塔下部的水中，先经导流板分流、导流、细分、碰撞，迫使烟气与水充分接触充分反应充分洗涤，气液两相进行充分接触，接触面积进一步扩大，烟气中的粉尘被水充分吸收、分离、降解。烟气上升，烟气被水均匀的喷入，由于烟气高速运动，因此，喷入的水被其溶化成细小的水雾，湿润了烟气中的粉尘。在这个过程烟气中的粉尘被湿润，使它的重量加大而有利于被离心分离，在高速呈絮流状态中，由于水滴与尘粒差别较大，它们的速度差也较大。这样，粉尘与水滴就发生了碰撞凝聚，尤其是粒径细小的灰尘料可以被水雾水溶，这样含尘气体被水湿润，尘粒随水流到吸收塔底部排出，从而达到除尘效果。

3 水浴除尘运行工艺流程

水浴除尘系统由旋风分离器+水除尘器、烟气系统、喷淋塔吸收系统、平板除雾器、高效管束式除尘器、工艺水系统组成。

烟气除尘工艺流程：经旋风分离器分离，旋风分离器为一级除尘器具有颗粒分级功能，只回收 4 μm～10 μm 以上的粉尘，二级,对 4 μm 以下粉尘应彻底去除；一级分离下来的粉尘回收利用。二级以下粉尘进入水除尘器吸收塔下部，经导流板导流、分离后(一部分粉尘分离后落入水中溶解)使烟气均布在塔中均布上升，导流、细分、碰撞迫使烟气与水充分接触充分反应充分洗涤，气液两相进行充分接触，接触面积进一步扩大，烟气中的氯化钾被水充分吸收。烟气继续上升，与喷淋而下的水溶解。净化后的烟气上升至除雾器，除水后进入烟囱排入大气。

3.1 烟气系统

从干燥机排出烟气经旋风分离器分离，烟气再通过烟道进入吸收塔，在吸收塔内除尘净化，经除雾器除去水雾后，直接经烟囱排入大气。烟道能够承受烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等负荷。对于烟道的材质的制作根据是否接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴来判断，对于不接触的烟道采用碳钢制作，而对于接触的采用玻璃钢防腐保护。

在设计时，首先，注意排水设施的容量需要满足排水池或者吸收塔浆池的循环利用，烟道外部需要充分加固和支撑，以防止颤动和振动，能满足在各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。其次，设计能保证灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响，在烟道必要的地方设有清除粉尘的装置，必要时考虑烟道系统的热膨胀，设置膨胀节进行热膨胀控制。

3.2 除尘塔吸收系统

水通过循环泵从清水池送至塔内喷嘴系统，与烟气接触发生反应吸收烟气中的粉尘，在沉降池分离，水进入清水池循环利用。除尘后的烟气夹带的液滴在吸收塔出口的除雾器中收集，使净烟气的液滴含量不超过30 mg/m3，吸收塔和整个水循环系统，能适应干燥机烟气量的变化，保证除尘效率及其他各项技术指标达到设计以及环保排放标准要求。

除尘吸收系统由进出口烟道、吸收塔、喷淋装置、循环水泵、脱水除雾器及反冲洗装置等组成。

3.2.1 除尘塔主体

玻璃钢除尘塔是整个湿法除尘系统中最重要的设备，其作用是作为烟道的一部分提供烟气通道；作为吸收容器，所有的吸收反应均在除尘塔内完成。吸收塔内烟气流动的均匀对实现有效脱除粉尘具有很明显的作用。其抗腐蚀性好。

3.2.2 水喷淋系统

吸收塔内部的喷淋系统由分配母管、支管和喷嘴组成。母管和支管在吸收塔端面内平行对称布置，形成一个网状管路系统，该系统能使水在吸收塔内均匀分布。吸收塔设置喷淋层 3 层，设置吸收塔循环泵，由循环泵输送来的水，通过网状管路进入喷嘴雾化，喷入烟气中。由于喷淋层网状管路的合理的优化布置设计，保证了水能在整个吸收塔断面都进行均匀的喷淋。

喷淋管采用玻璃钢材料制作，整个管网采用分段加工，现场粘结连接的工艺，从而使整个喷淋层管网外表面光滑，避免堆积结垢。

3.2.3 除雾器

为了达到烟气超低排放要求，脱水除雾在一层板式除雾器的基础上增加一层管束式除雾器，确保达标排放。为了清除气体中的雾沫和夹带的液相，工业生产中一般采用除雾器。除雾器是一种在工业生产和环保产业中广泛使用的气—液分离必不可少的装置。

3.3 工艺水系统

从工厂供水系统引接至工艺水箱，作为除尘系统补充水。其主要用途为：事故紧急喷水，除雾器及所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水。工艺水系统能满足除尘装置正常运行和事故工况下除尘工艺系统的用水。设备、管道的冲洗水回收至浆池重复使用(即单台水泵用水量)。

3.4 防腐设计

系统中烟气管道、烟囱等部分为了减少腐蚀，为玻璃钢材质。

4 水浴除尘在钾肥生产中的优势

针对氯化钾生产中尾气的特性，综合喷淋洗涤塔和水浴除尘器的优点，特研制出适用氯化钾生产的水浴除尘。

水除尘装置采用喷淋塔来进行烟气除尘处理，装置成熟可靠，并且已在钾肥生产干燥粉尘除尘和回收再利用工程实践中得到了具体应用，与其他技术相比，更适合干燥机烟气除尘，在技术上可行；水浴除尘装置主要用于粉尘污染较大的且含尘气体较为集中的地方，运行费用较低；水浴除尘装置在钾肥生产中的应用既达到了环保的要求，又有效地提高了氯化钾回收率。

5 问题讨论

虽然水浴除尘在钾肥生产中进行了成功的具体运用，针对主要存在的以下问题进行讨论研究：

(1)回收粉尘后的氯化钾水溶液如何再利用，加工系统再浆洗涤工序产生的高钾母液目前用于再浆洗涤工序的调浆母液的循环再利用，而水浴除尘中产生的氯化钾溶液是后期结合加工系统研究的一个重要课题。

(2)除尘塔吸收系统中的除雾器的用途或结构可以分为许多种类，如百叶窗式分离器、重力沉降型分离器，但这些分离器分离效率不高，而且不易分离较小粒径的雾沫；丝网除雾器虽然能分离一般的雾沫，但要求雾沫清洁，气流流速较小，且阻力降大，使用周期短，设备投资大。因此，结合钾肥生产水浴除尘研究和生产分离效率高、阻力降小、允许气流速度大、防堵功能强的新型高效除雾器也是成为工业生产中迫切需要解决的问题。