重灰炉尾气排放治理技术应用

刘晓卫

(陕西兴化集团有限责任公司，陕西 咸阳 713100)

1 项目背景

联碱装置原设计重灰尾气处理系统由循环水泵、洗涤塔、排气罐、洗水桶等几大部分组成。尾气中粉尘及有害气体主要靠洗涤塔及排气槽来吸附净化处理。此流程全部采用湿法除尘，导致洗涤水碱尘浓度高，在洗涤塔中气液分离不彻底，排气口碱尘较大，经检测排放尾气中粉尘含量超标，且尾气夹带雾滴含量高，拖尾现象严重，对周边环境会造成一定程度的污染，现场地面常常出现白色碱尘，与当前的环保要求相差甚远，以下为改造前尾气颗粒物数据统计表。

表1 重灰尾气改造前排口颗粒物含量数据

2 初步方案探讨及改造目标

2.1 初步改造方案

原有洗涤塔洗涤效果及排气槽的分离效果不好是导致尾气碱尘浓度高的主要原因。考虑到原尾气处理系统不能作大的变动调整，本次改造拟在原系统及系统末端进行改造，本工程改造范围包括：重灰炉气洗涤塔内部进行结构优化，在排气槽底部水浴段进行结构改造升级，在排气槽侧加装一套新的除雾除尘处理装置，除雾除尘处理装置(除雾系统，喷淋、冲洗系统)非标设备设计和制造，以及系统的安装、调试等。

2.2 改造后流程变化

图1 改造前工艺流程

图2 改造后工艺流程

由煅烧炉、水合机排出的废气经排出口通过洗涤塔底部进气口进入喷淋填料塔，塔体中上部喷淋吸收液，下部进入塔体的有害气体与喷淋液呈逆流流动，废气穿过由填料组成的填料层，再经过喷淋洗涤处理，使气液两相充分接触发生吸收反应，达到净化目的。

经洗涤塔初步处理的废气排入排气槽，排气槽底部有固定深度的恒液位，由洗涤塔排入的废气通过管道引入恒定液位层，废气经恒定液位层均匀流出，让气体与液体充分混合，洗涤塔中未脱除干净的粉尘颗粒在气液混合过程中沉降分解。

为了降低排出尾气中水雾含量及尾气中携带的大的液滴、颗粒物，在排气槽侧面加装一套除雾除尘装置，除雾除尘装置由波形板除雾器和管束式除雾器组成。排气槽排出含有大量水雾的废气经波形板除雾器均流通过管束式除雾器处理后，将排出气体中的液滴脱除净化，使尾气拖尾得到明显改观，颗粒物含量达标。(注：对于饱和蒸汽此工艺不能有效脱除)

吸收了废气中粉尘的喷淋吸收液由排气槽、洗涤塔及除雾除尘装置底部的回流管回流入地面洗水桶；废气处理过程中蒸发水分由补水管补充至设定的液位，洗水桶沉淀后的喷淋循环液通过循环泵抽出重新送进洗涤塔及排气槽，这样循环往复，不断地对废气中的粉尘及有害气体进行吸收净化。当循环液达到一定的浓度后，循环液应补充更换，排出高浓度循环液运至系统的水合工序处理利用。

注：为了保证排放尾气中颗粒物达标(<120 mg/m3)以下，除通过上述处理净化手段以外，还得必须控制好喷淋循环液中碱的浓度。循环液中碱液浓度建议控制在10%以下。

3 改造方案的实施

3.1 洗涤塔改造

3.1.1 喷淋装置

采用液相喷嘴将洗涤液雾化成细小液滴，均匀地分散于气相中，增大液相的比表面积，有利于提高碰撞及拦截粉尘的概率，达到较高的除尘效率。

洗涤液通过喷嘴雾化成细小液滴均匀地向下喷淋，含尘气体由喷淋塔下部进入，自下向上流动，两者逆流接触，利用尘粒与水滴的接触碰撞而相互凝聚或尘粒间团聚，使其重量大大增加，靠重力作用而沉降下来。洗涤塔内喷淋系统改造利用原来的DN80冲洗进水管作为喷淋系统的总进水管，循环水量不需要增加，利用工艺系统的130 m3/h循环泵循环冲洗喷淋。但应控制循环液中溶解碱的浓度。

3.1.2 丝网除沫器

丝网除沫器主要是由丝网、丝网格栅组成丝网块和固定丝网块的支承装置构成，丝网为各种材质的气液过滤网，气液过滤网是由金属丝或非金属丝组成。气液过滤网的非金属丝由多股非金属纤维捻制而成，亦可为单股非金属丝如PP聚丙烯和PTFE聚四氟乙烯等工程塑料，也可以采用混编型气液过滤网如金属与聚丙烯或聚四氟乙烯等工程塑料混编、金属与各种纤维线混编等。

1.丝网 2.定距杆 3.格栅图3 丝网除沫器

本次改造，考虑到碱液中还有少量的NaCl具有一定的腐蚀性，同时丝网要具有一定的强度，最后选择抗腐蚀性强的316L金属丝做为丝网除沫器。将原有φ1600×150丝网除沫器更换为φ3000×150的丝网除沫器。除沫器压损约为200 Pa。

3.2 排气槽改造

环形分布管具有结构简单，制作方便的优点，因而在广泛的用作流体初级分布器，如吸收塔的气体、液体分布。使用环形分布管的目的是使气体延管长方向均匀分布，即使单位管长所流出的气体相等。

环形分布管的流道静压差应该被穿孔压降的差别所补偿；这就是环形分布管流体均布的条件式。本排气槽分布管采用同心圆分布方式，中心设置竖流输送总管。

考虑到总压力损失的问题，排气槽内水浴水深度维持原深度不变，排气槽循环水补水管利用原来的供水管。

3.3 除雾除尘装置

除雾除尘装置由一个直径2 500 mm高6 000 mm钢构防腐塔组成，塔内由下到上依次为波形板除雾器、管束除雾器、管束除雾器冲洗系统；进气口在塔的底部侧面，排气口在塔的顶部。塔及塔平台总重约为3.5 t。

波形板除雾器是除雾除尘塔重要部件。波形板除雾器的功能是把在喷雾吸收过程中，烟气夹带的雾粒、浆液滴捕集下来。波形板除雾器的效率不仅与它身的结构有关而且与雾粒的重度和粒径有关。根据液滴大小、系统压降、材质、塔内气液流速等参数最后确定了波形板除雾器型号为K300，过滤面积为7 m2，厚度为300 mm，材质为PP的波形板除雾器。

图4 波形板除雾器

图5 管束式除雾器

管束除雾器，洗涤塔在运行过程中，易产生粒径为微米的“雾”，“雾” 含有大量水分，因此，被净化的气体在离开排气槽之前要除雾。除雾器是排气槽后端的重要部件。除雾器的功能是把在烟气中夹带的粉尘、雾粒、浆液滴捕集下来。除雾器的效率不仅与它身的结构有关而且与雾粒的重度和粒径有关。根据雾滴大小，介质等参数确定了管式除雾器的规格，φ315×1200， 材质FRPP，2层，过滤面积(截面)14 m2，压损400 Pa；冲洗管主管φ63，材质FRPP。

4 经济效益分析

经过二十多天的设备安装及改造，排放口尾气中水雾及拖尾现象目测有明显改观，排放口颗粒物含量符合 GB16297《大气污染物综合排放标准》。排口中碱尘浓度由改造前的1 466.79 mg/m3降至8.0 mg/m3，现场地面再未曾出现白色痕迹碱尘。(见表2)

表2 重灰尾气改造后排口颗粒物含量数据

本项目在改造前因尾气排空指标不达标，现场环境恶劣，导致一直停产阶段，通过改造，排口指标正常，环境问题得以解决，运行至今一切运行良好。本改造不但使环保问题得以解决，同时由停产转向开车，按照重质碱与轻质碱利润差50元计算，重质碱日产400吨计算，每年经济效益50×400×300=600万。