新型電除塵器在皂化廢液焚燒廢氣治理中的應(yīng)用

李 軍，丁秀青

（武漢龍凈環(huán)?？萍加邢薰?，武漢 430065）

新型電除塵器在皂化廢液焚燒廢氣治理中的應(yīng)用

李 軍，丁秀青

（武漢龍凈環(huán)保科技有限公司，武漢 430065）

皂化廢液焚燒技術(shù)是一種新型的化工工藝，移植造紙黑液焚燒技術(shù)，采用焚燒法來處理皂化廢液，產(chǎn)生的廢氣污染嚴(yán)重，常規(guī)電除塵器不能滿足當(dāng)前廢氣治理要求，開發(fā)的新型高效電除塵器投入應(yīng)用后，取得了滿意效果。

皂化廢液;新型高效;電除塵器

1 概述

石油化工廠用環(huán)己烷氧化生產(chǎn)環(huán)己酮的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的皂化廢液，皂化廢液中不僅含有大量可回收的物質(zhì)，而且也是一種難處理的有機廢水。國內(nèi)第一套皂化廢液堿回收裝置安裝在岳陽巴陵石化公司。以苯為原料，采用荷蘭STAMICARBON公司HPO工藝制取己內(nèi)酰胺，年產(chǎn)5萬t。在環(huán)己酮生產(chǎn)過程中，每小時產(chǎn)生2300kg有機酸鹽皂化廢液，其固形物含量在46%以上，化學(xué)組成及物化性質(zhì)與造紙黑液相似。巴陵石化公司、岳陽造紙廠、武漢鍋爐廠、輕工部長沙設(shè)計院聯(lián)合進行工業(yè)試驗，在移植造紙黑液焚燒技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進，采用了焚燒法來處理皂化廢液。主要是在鍋爐內(nèi)用重油做燃料使皂化廢液焚燒，以得到副產(chǎn)物蒸氣和回收碳酸鈉。

皂化廢液是一種棕黑色黏稠液體，有強烈的刺激性臭味，為了除去環(huán)己烷氧化液中有機酸類、有機酸酯類的衍生物，工業(yè)上通常加30%～50%的氫氧化鈉中和皂化，使系統(tǒng)由酸性變成堿性，最后形成的液體稱為皂化廢液。它的組成根據(jù)環(huán)己酮氧化生產(chǎn)工藝的差異也有所不同，但一般都由NaOH、有機酸、有機酯酮、聚合物和水等組成。典型的皂化廢液的組成如表1。

表1 典型的皂化廢液的組成

2 當(dāng)前皂化廢液焚燒廢氣治理存在的問題

皂化廢液焚燒系統(tǒng)不斷完善，堿回收率和皂化廢液提取率不斷提高，這為化工行業(yè)的水污染控制提供了保證。但皂化廢液在焚燒過程中產(chǎn)生的廢氣對大氣的污染相當(dāng)嚴(yán)重，治理其廢氣主要是控制粉塵排放。最初采用的是常規(guī)電除塵器處理廢氣，但由于皂化廢液焚燒后產(chǎn)生的煙塵具有粉塵粒徑非常小（直徑＜1μm的粉塵比例很大），粉塵的黏度大，含堿量大，氣體的溫度高，腐蝕性大，并具有較強的吸水性，煙塵中含濕量較大，且粉塵的濃度會隨負(fù)荷和原料的變化而波動的特點等，因而造成煙氣排放不達標(biāo)，污染嚴(yán)重，除塵器也會出現(xiàn)多種故障。如：絕緣件故障多，承壓絕緣子、穿墻套管、電瓷轉(zhuǎn)軸經(jīng)常破裂或斷裂；高壓電源頻繁跳閘，造成停爐；電暈線肥大，卸灰裝置失效；除塵器剛投運時效果很好，幾個月后除塵效率下降；陰陽極、本體腐蝕嚴(yán)重；經(jīng)常賭灰，造成短路等。

3 新型靜電除塵器的開發(fā)

針對皂化廢液焚燒在常規(guī)電除塵器出現(xiàn)的問題，采用新型高效靜電除塵可解決以上問題。因此研發(fā)新型的專用于治理皂化廢液焚燒廢氣的高效靜電除塵器十分必要。

3.1 常規(guī)電除塵器設(shè)計存在的問題

（1）常規(guī)電除塵器通常是在選型、設(shè)計上多采用依照經(jīng)典公式和模仿引進國外樣機為主，因此電除塵器在絕緣、氣流分布、極配形式、電場布置、振打清灰以及供電方式上都存在不同程度的不足。最明顯的問題是絕緣問題，因為絕緣子在工作時與廢氣接觸，表面易形成灰層，造成高壓電極與收集極間產(chǎn)生高壓爬電，導(dǎo)致跳閘，被迫降低電壓運行，這樣就會使粉塵超標(biāo)排放；嚴(yán)重時會損壞絕緣子或瓷套，使電除塵器不能工作。

（2）電極配置沒有突破舊的形式。常規(guī)設(shè)計的電除塵器的每個電場的極配、電場強度是一致和均勻的，但在實際工況中，粉塵在電場中的分布是不均勻的，其結(jié)果是使除塵器的集塵板利用率降低，電場強度得不到合理分配，工作電壓受到限制，除塵效率低。

（3）電除塵器的電極材質(zhì)沒有采用防腐工藝處理或沒有采用防腐材料，在皂化廢液焚燒廢氣處理時會發(fā)生化學(xué)腐蝕，使電極腐爛，造成電極部件更換頻繁。

（4）電氣高低壓設(shè)備沒有進行電負(fù)載匹配設(shè)計，這就導(dǎo)致不能充分發(fā)揮電參數(shù)在電除塵器運行中的作用，不能使電除塵器發(fā)揮最大效率，也不能長期工作在最佳狀態(tài)。

3.2 新型靜電除塵器的設(shè)計思路

根據(jù)皂化廢液焚燒工藝的特點和廢氣工況參數(shù)，針對常規(guī)電除塵器在使用中存在的問題，總結(jié)電除塵器長期使用的經(jīng)驗，開發(fā)皂化廢液焚燒廢氣治理專用新型高效靜電除塵器：

（1）根據(jù)電除塵過程的工況條件，采用動態(tài)參數(shù)設(shè)計，使電除塵器的電場分布、電極配置在工況中達到最佳效果，提高電極板的利用率，節(jié)約鋼耗量。

（2）通過高低壓與IPEC節(jié)能控制系統(tǒng)的有機結(jié)合，使除塵器與鍋爐同步運行，除塵器節(jié)能降耗；使電源和電除塵器匹配，將電除塵器的處理能力和效率發(fā)揮到最大限度并使電除塵器長期穩(wěn)定工作。

（3）電除塵器的陰陽極關(guān)鍵部件在設(shè)備運行中應(yīng)具有自動清理和自動恢復(fù)功能，并能維持正常、高效的工作狀態(tài)。

（4）采用防腐蝕材料和工藝制作新型電除塵器。使電除塵器具有足夠的防腐能力，確保電除塵器的長期高效可靠運行，降低維護費用。

3.3 新型高效電除塵器的技術(shù)特點

（1）采用良好的絕緣結(jié)構(gòu)，使絕緣體與污穢氣體隔離。絕緣體不直接與煙氣接觸，避免了瓷套內(nèi)側(cè)沿面爬電、閃放電的現(xiàn)象，解決了電除塵器絕緣的關(guān)鍵問題，使設(shè)備長期運行穩(wěn)定可靠。

（2）采用熱風(fēng)清掃系統(tǒng)，保證絕緣體干燥，杜絕因鍋爐波動造成瓷套積灰，保證了電除塵器長期可靠升壓運行，大大提高了運行率。

（3）采用特制、專有不銹鋼陰極線，避免電暈線結(jié)球而造成電暈封閉，避免斷線，實現(xiàn)節(jié)能運行，明顯提高可靠性和除塵效率。

（4）采用了特制、專有的陰極結(jié)構(gòu)及其振打方式，有效解決了因電瓷轉(zhuǎn)軸爬電而斷裂，大大提高了運行的可靠性和穩(wěn)定性。

（5）采用多種極間距結(jié)構(gòu)，并配置了專有的電場分布裝置和擾流裝置，放寬了電除塵器對粉塵比電阻、氣體溫度、濕度和含塵濃度的要求范圍，提高了收塵效率和運行的可靠性。

（6）采用預(yù)處理技術(shù)和專有的氣流分布技術(shù)，保證了除塵效率達99.9%以上，經(jīng)電除塵器處理后的氣體排放符合國家最新的排放標(biāo)準(zhǔn)。

（7）采用新的制造、焊接工藝和專有的密封裝置，保證了除塵器整體的氣密性，提高設(shè)備整體的耐腐蝕性，延長了設(shè)備的使用壽命。

（8）改進輸灰裝置結(jié)構(gòu)，有效解決了除塵器的堵灰現(xiàn)象，提高了設(shè)備運行率。

（9）采用特殊的保溫材料，增加保溫層厚度，加大了電加熱器的功率，有效解決了因結(jié)露造成的腐蝕，設(shè)備可長期、穩(wěn)定、有效運行。

（10）采用防腐工藝和防腐材料，延長了除塵器陰陽極的使用壽命，降低了維護費用，提高了運行率。

（11）采用特殊的加熱工藝，有效解決了因鍋爐停運和啟動而造成的設(shè)備腐蝕。

（12）采用了IPEC節(jié)能和PLC相結(jié)合，實現(xiàn)了除塵器的在線檢測和高效節(jié)能。

3.4 新型高效電除塵的工藝流程（見下圖）

新型高效電除塵工藝流程圖

4 新型高效電除塵器的應(yīng)用

2008年某石化公司新建一套皂化廢液焚燒裝置，采用了新型高效電除塵器，投運至今，除塵效率達到國家有關(guān)排放要求，取得了滿意效果。

（1）鍋爐技術(shù)參數(shù)：處理皂化廢液能力為16t/h；設(shè)計蒸氣產(chǎn)量35t/h；正常蒸氣產(chǎn)量25t/h；額定蒸氣溫度194℃；額定蒸氣壓力1.27MPa；給水溫度105℃；熱風(fēng)溫度（預(yù)熱器進口）150℃；熱風(fēng)溫度（預(yù)熱器出口）300℃；排煙溫度195℃。

（2）鍋爐燃料：1）設(shè)計燃料的皂化廢液元素分析（%）為，War=55；Aar=15.938；Car=10.260；Har=2.840；Oar=15.840；Sar=0.054；Naar=0.068。皂化廢液低位熱值3307kJ/kg；比重1.2g/cm3；黏度8.2mPa.s；皂化廢液入爐濃度5%；皂化廢液入爐溫度100℃；皂化廢液入爐壓力2.5MPa。2）校核燃料皂化廢液固形物元素分析（%）：C=33.38；H=5.22；O=35.34；Na=22.76；其他=3.3。皂化廢液固形物熱值13.03MJ/kg（高位），12.11MJ/kg（低位）；皂化廢液入爐濃度45%。3）輔助燃料#100重油元素分析（%）（用戶提供）：War=1.05；Aar=0.05；Car=82.5；Har=12.5；Oar=1.91；Sar=1.5；Naar=0.49。低位發(fā)熱值Qar.net=40,600kJ/kg；開口閃點120℃，凝點25℃；重度0.92～1.01g/cm3；恩氏黏度（E80）15.5。4）摻燒工藝氣體醋酸車間尾氣分析見表2。5）煙氣性質(zhì)（鍋爐MCR工況）：除塵器入口煙氣量70,000m3/h；除塵器入口煙氣溫度最高為220℃，正常運行溫度為195℃；除塵器入口含塵量60g/m3，出口煙氣含塵濃度≤90mg/m3；最大負(fù)壓4000Pa，正常負(fù)壓3500Pa；除塵器入口煙氣露點溫度為115℃～145℃。

（3）電除塵器的主要性能及參數(shù)：形式為臥式三電場；有效流通面積45m2；處理煙氣量70,000m3/h；電壓66kV；電場風(fēng)速0.75m/s；進口煙氣溫度最高為220℃，正常運行溫度為195℃；煙氣入口含塵濃度60g/m3；煙氣出口含塵濃度≤90mg/m3；電場通道數(shù)為15個。

新皂化廢液焚燒裝置于2010年3月4日建成投產(chǎn)運行，年處理能力達13萬t。一年多來的運行證明，新爐運行經(jīng)受了負(fù)荷頻繁變化、燃料熱值偏低且品種更換頻繁的考驗，裝置的煙囪排煙指標(biāo)、處理能力、熱效率、成本費用均創(chuàng)歷史最好成績。

為驗證新爐開車以來的環(huán)保效果，檢測部門對皂化廢液鍋爐除塵器的排放煙氣進行了綜合檢測，結(jié)果顯示：二氧化硫和一氧化碳的含量均為0，二氧化碳含量為8.71%、粉塵含量＜50mg/m3，均符合國家最新的工業(yè)鍋爐一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

皂化廢液焚燒技術(shù)是一種新型化工工藝，化工副產(chǎn)品市場非常廣闊，而且回收堿的利潤相當(dāng)可觀，各化工廠相繼采用了此技術(shù)。開發(fā)皂化廢液焚燒廢氣治理的專用新型高效電除塵器，可最大限度地在皂化廢液焚燒廢氣治理中發(fā)揮作用保護環(huán)境，發(fā)展前景良好。

[1]范冰.已內(nèi)酰胺生產(chǎn)中皂化液的處理及綜合利用[J].石油化工，1997，26 （10）：711-714.

[2]李方文，馬淞江.焚燒法處理環(huán)已酮生產(chǎn)中的皂化液[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005.

[3]馮肇霖，殷貴憲.造紙堿回收中廢氣治理新型高效靜電除塵器的開發(fā)研究[C].中國造紙學(xué)會97’全國造紙堿回收技術(shù)研討會交流資料.

Application of New Type Electrical Precipitator in Exhaust Gas Treatment of Waste Liquid Incineration from Saponification

LI Jun, DING Xiu-qing

X701.2

A

1006-5377（2012）01-0032-03