紅外測(cè)溫儀在皂化廢水焚燒裝置的應(yīng)用

葉靜川 陳幼堅(jiān) 潘建華

（1.衢州巨化錦綸有限責(zé)任公司；2.巨化集團(tuán)公司錦華公司：浙江 衢州 324004）

環(huán)己酮皂化廢水焚燒裝置將環(huán)己酮生產(chǎn)過程中產(chǎn)生皂化廢水送入焚燒爐中焚燒，霧化后的廢水在重油、空氣的助燃下，于爐膛內(nèi)懸浮燃燒。該裝置借鑒了造紙廠處理造紙黑液的堿回收爐，結(jié)構(gòu)基本相同，只是廢水燃燒方式不同，皂化廢水的燃燒方式為懸浮燃燒，造紙黑液的燃燒方式為墊層燃燒。

裝置投入使用后，由于配風(fēng)空氣的攪動(dòng)，使懸浮中的熔融碳酸鈉相互接觸，顆粒變大向下墜落，并可能飛向爐壁并與之發(fā)生粘連，爐壁有鉻礦砂層保護(hù)，但設(shè)置在爐膛中的測(cè)溫儀表經(jīng)常發(fā)生故障。

爐溫?zé)o法監(jiān)測(cè)，可能造成爐溫失控。爐溫過低，廢水燃燒不充分而臭氣外溢，造成環(huán)境污染；爐溫過高，會(huì)影響焚燒爐壽命。

1 流程及設(shè)備

環(huán)己酮生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的皂化廢水組成相當(dāng)復(fù)雜，主要為有機(jī)酸鈉鹽水溶液（水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)～70%），固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%～30%，CODCr達(dá)300 g/L，pH=10～14，密度1 100～1 300 kg/m3（25℃）。固形物中有機(jī)物、無機(jī)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為65%～70%、30%～35%。

環(huán)己酮皂化廢水焚燒工藝流程如圖1 所示。

稀廢水從環(huán)己酮氧化工序送至皂化廢水蒸發(fā)器經(jīng)低壓蒸汽加熱蒸發(fā)，沸騰膨脹的汽、液混合物進(jìn)入皂化廢水閃蒸罐后發(fā)生汽液分離，汽相部分經(jīng)冷凝后用泵打回環(huán)己酮車間作配水使用；而閃蒸罐底部出來的液相濃廢水直接進(jìn)焚燒爐，霧化后的廢水在重油、空氣的助燃下，在爐膛內(nèi)懸浮燃燒。燃燒后產(chǎn)成的堿灰進(jìn)靜電除塵器和包裝系統(tǒng)，底部的熔融堿引出，固化回收。

圖1 環(huán)己酮皂化廢水焚燒工藝流程Fig 1 Cyclohexanone saponification wastewater in cineration process

焚燒工藝條件：濃廢水中含固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)55%，爐膛溫度800～1 000℃，爐膛壓力-50～0 kPa。

環(huán)己酮皂化廢水焚燒裝置為單鍋筒，自然循環(huán)的堿回收鍋爐，燃燒方式為懸浮燃燒，爐膛四周由膜式水冷壁組成，爐膛內(nèi)相關(guān)部位布置測(cè)溫儀表。鍋爐采用全鋼結(jié)構(gòu)，全懸吊、全密封式結(jié)構(gòu)。

2 故障及原因分析

環(huán)己酮皂化廢水焚燒裝置運(yùn)行過程中，爐膛溫度顯示明顯偏離正常值，有開路或短路現(xiàn)象。

原始設(shè)計(jì)中，焚燒裝置爐膛溫度的測(cè)量采用4支熱電偶。廢水燃燒過程中產(chǎn)生的熔融物沿爐壁下流，附著在插入爐膛的熱電偶保護(hù)套管上，致使保護(hù)套管腐蝕、彎曲；爐膛上部的塊狀爐灰掉落，砸在保護(hù)套管上引起斷裂。曾更換使用一些特殊材質(zhì)的保護(hù)套管，如高溫合金鋼、高鋁合金外套剛玉管等，壽命有延長(zhǎng)，也僅能維持2～3 周。

3 改造方法及效果

鑒于上述情況，考慮改用非接觸的紅外測(cè)溫儀來測(cè)量爐膛溫度。

紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測(cè)器、放大器、信號(hào)處理及顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚目標(biāo)紅外能量，紅外能量聚焦在光電探測(cè)器上經(jīng)處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的4～20 mA 電信號(hào)進(jìn)入DCS 系統(tǒng)顯示溫度。

焚燒裝置運(yùn)行過程中需定期用蒸汽吹入爐膛，進(jìn)行正壓吹灰，這樣會(huì)造成爐灰在測(cè)溫引出管及紅外測(cè)溫儀光學(xué)系統(tǒng)上積聚；紅外測(cè)溫儀與爐體距離近，溫度高，影響其中電子元件長(zhǎng)期穩(wěn)定性。因此引入儀用空氣向鏡頭及測(cè)溫引出管內(nèi)吹氣，這樣可解決以上2 個(gè)問題，保障紅外測(cè)溫儀長(zhǎng)期正常運(yùn)行。

燃燒過程中產(chǎn)生的熔融物沿爐壁下流，會(huì)將紅外測(cè)溫儀引出管口遮蔽，此時(shí)紅外測(cè)溫儀測(cè)量的就是遮蔽管口熔融物而非爐膛溫度，即測(cè)出的溫度會(huì)比實(shí)際偏低。因此設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)振打裝置，定時(shí)清理遮蔽測(cè)溫口熔融物。具體做法見圖2。

在引出管內(nèi)（DN50）內(nèi)部加裝一段DN40 的鋼管，保證紅外測(cè)溫儀能通過DN40 的內(nèi)管正確測(cè)量；該管在DN50 的引出管內(nèi)能滑動(dòng)自如，長(zhǎng)度控制在振打時(shí)能深入爐膛40 mm，這樣，就能清理掛在管口的熔融物。

DN40 的振打滑動(dòng)管由兩位三通電磁閥控制的小型氣缸帶動(dòng)。

圖2 紅外測(cè)溫及自動(dòng)振打裝置Fig 2 Infrared temperature measurement and automatic vibrating device

DCS 系統(tǒng)內(nèi)編制一段簡(jiǎn)單控制程序：每隔3 min 輸出觸點(diǎn)閉合1 次，使電磁閥切換，振打滑動(dòng)管振打1 次，清理管口熔融物。

該測(cè)量方案的實(shí)施投入費(fèi)用約2 萬元，已在環(huán)己酮皂化廢水焚燒裝置使用6 a，運(yùn)行無故障，每年可節(jié)約熱電偶更換費(fèi)用約5 萬元。僅需在一年一度的大修時(shí)進(jìn)行1 次維護(hù)，完全能滿足廢水焚燒爐運(yùn)行要求，為環(huán)己酮皂化廢水焚燒裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了條件。

4 結(jié)束語

從紅外測(cè)溫儀配套系統(tǒng)在皂化廢水焚燒裝置數(shù)年的應(yīng)用情況來看，維護(hù)工作量小、費(fèi)用低，測(cè)量準(zhǔn)確、可靠，完全能滿足環(huán)己酮皂化廢水焚燒裝置爐膛溫度測(cè)量的要求，相信也能適用于類似焚燒裝置。