水浴除塵裝置在氯化鉀生產(chǎn)尾氣處理中的應(yīng)用

孟 浩，霍永星，張生太

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816099)

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司(以下簡稱“公司”)氯化鉀生產(chǎn)能力已達(dá)到500萬t/a，在氯化鉀生產(chǎn)烘干過程中會產(chǎn)生大量的尾氣，尾氣內(nèi)含有0.02 mm以下氯化鉀顆粒，該氯化鉀具有粘接、腐蝕、結(jié)晶等特性。目前，公司使用的布袋除塵器、旋風(fēng)除塵器等除塵裝置對粉塵進(jìn)行回收，布袋除塵器因氯化鉀顆粒容易粘黏到布袋內(nèi)，須定期更換布袋。由于其使用時間短、運行費用高等因素，同時旋風(fēng)除塵達(dá)不到目前的國家環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)，已逐步廢棄。目前，工業(yè)上除塵技術(shù)較為成熟，除布袋除塵器、旋風(fēng)塵器以外，還有濕式除塵器，公司百萬噸鉀肥生產(chǎn)裝置首次使用了濕式除塵裝置，對烘干后的粉塵進(jìn)行了回收以及粉塵鉀肥的回收再利用。

1 濕式除塵器分類及工作原理

1.1 旋流除塵

含塵氣體由筒體下部引入，經(jīng)旋流板旋轉(zhuǎn)上升，煙氣在旋流板引導(dǎo)下在塔內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升塵粒受離心力作用而被分離，拋向筒體內(nèi)壁，被筒體內(nèi)壁流動的水層所吸附，更為煙氣與水充分融合。隨水流到底部，經(jīng)排污口流出。

1.2 噴淋除塵

煙氣離開液面上升，煙氣被水均勻的噴淋，由于煙氣高速運動，因此，噴入的水被其溶化成細(xì)小的水霧，濕潤了煙氣中的灰塵。在這個過程煙氣中的灰塵被濕潤，有利于分離。

1.3 重力除塵

煙氣在水中的上升過程中，由于受到重力作用，這樣粉塵在重力作用下下沉，從而達(dá)到除塵效果。

1.4 碰撞除塵

煙氣在上升過程中，處于高速旋流狀態(tài)，由于水滴與塵粒差別較大，它們的速度差也較大。這樣，灰塵與水滴就發(fā)生了碰撞凝聚，尤其是粒徑細(xì)小的灰塵料可以被水霧水溶，這樣含塵氣體被水濕潤，塵粒隨水流到吸收塔底部，從而達(dá)到除塵效果。

2 水浴除塵運行工作原理[1]

含塵煙氣進(jìn)入吸收塔下部的水中，先經(jīng)導(dǎo)流板分流、導(dǎo)流、細(xì)分、碰撞，迫使煙氣與水充分接觸充分反應(yīng)充分洗滌，氣液兩相進(jìn)行充分接觸，接觸面積進(jìn)一步擴(kuò)大，煙氣中的粉塵被水充分吸收、分離、降解。煙氣上升，煙氣被水均勻的噴入，由于煙氣高速運動，因此，噴入的水被其溶化成細(xì)小的水霧，濕潤了煙氣中的粉塵。在這個過程煙氣中的粉塵被濕潤，使它的重量加大而有利于被離心分離，在高速呈絮流狀態(tài)中，由于水滴與塵粒差別較大，它們的速度差也較大。這樣，粉塵與水滴就發(fā)生了碰撞凝聚，尤其是粒徑細(xì)小的灰塵料可以被水霧水溶，這樣含塵氣體被水濕潤，塵粒隨水流到吸收塔底部排出，從而達(dá)到除塵效果。

3 水浴除塵運行工藝流程

水浴除塵系統(tǒng)由旋風(fēng)分離器+水除塵器、煙氣系統(tǒng)、噴淋塔吸收系統(tǒng)、平板除霧器、高效管束式除塵器、工藝水系統(tǒng)組成。

煙氣除塵工藝流程：經(jīng)旋風(fēng)分離器分離，旋風(fēng)分離器為一級除塵器具有顆粒分級功能，只回收 4 μm～10 μm 以上的粉塵，二級,對 4 μm 以下粉塵應(yīng)徹底去除；一級分離下來的粉塵回收利用。二級以下粉塵進(jìn)入水除塵器吸收塔下部，經(jīng)導(dǎo)流板導(dǎo)流、分離后(一部分粉塵分離后落入水中溶解)使煙氣均布在塔中均布上升，導(dǎo)流、細(xì)分、碰撞迫使煙氣與水充分接觸充分反應(yīng)充分洗滌，氣液兩相進(jìn)行充分接觸，接觸面積進(jìn)一步擴(kuò)大，煙氣中的氯化鉀被水充分吸收。煙氣繼續(xù)上升，與噴淋而下的水溶解。凈化后的煙氣上升至除霧器，除水后進(jìn)入煙囪排入大氣。

3.1 煙氣系統(tǒng)

從干燥機排出煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離器分離，煙氣再通過煙道進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)除塵凈化，經(jīng)除霧器除去水霧后，直接經(jīng)煙囪排入大氣。煙道能夠承受煙道自重、風(fēng)荷載、地震荷載、灰塵積累、內(nèi)襯和保溫的重量等負(fù)荷。對于煙道的材質(zhì)的制作根據(jù)是否接觸到低溫飽和煙氣冷凝液或從吸收塔帶來的霧氣和液滴來判斷，對于不接觸的煙道采用碳鋼制作，而對于接觸的采用玻璃鋼防腐保護(hù)。

在設(shè)計時，首先，注意排水設(shè)施的容量需要滿足排水池或者吸收塔漿池的循環(huán)利用，煙道外部需要充分加固和支撐，以防止顫動和振動，能滿足在各種煙氣溫度和壓力下能提供穩(wěn)定的運行。其次，設(shè)計能保證灰塵在煙道的沉積不會對運行產(chǎn)生影響，在煙道必要的地方設(shè)有清除粉塵的裝置，必要時考慮煙道系統(tǒng)的熱膨脹，設(shè)置膨脹節(jié)進(jìn)行熱膨脹控制。

3.2 除塵塔吸收系統(tǒng)

水通過循環(huán)泵從清水池送至塔內(nèi)噴嘴系統(tǒng)，與煙氣接觸發(fā)生反應(yīng)吸收煙氣中的粉塵，在沉降池分離，水進(jìn)入清水池循環(huán)利用。除塵后的煙氣夾帶的液滴在吸收塔出口的除霧器中收集，使凈煙氣的液滴含量不超過30 mg/m3，吸收塔和整個水循環(huán)系統(tǒng)，能適應(yīng)干燥機煙氣量的變化，保證除塵效率及其他各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計以及環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

除塵吸收系統(tǒng)由進(jìn)出口煙道、吸收塔、噴淋裝置、循環(huán)水泵、脫水除霧器及反沖洗裝置等組成。

3.2.1 除塵塔主體

玻璃鋼除塵塔是整個濕法除塵系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，其作用是作為煙道的一部分提供煙氣通道；作為吸收容器，所有的吸收反應(yīng)均在除塵塔內(nèi)完成。吸收塔內(nèi)煙氣流動的均勻?qū)崿F(xiàn)有效脫除粉塵具有很明顯的作用。其抗腐蝕性好。

3.2.2 水噴淋系統(tǒng)

吸收塔內(nèi)部的噴淋系統(tǒng)由分配母管、支管和噴嘴組成。母管和支管在吸收塔端面內(nèi)平行對稱布置，形成一個網(wǎng)狀管路系統(tǒng)，該系統(tǒng)能使水在吸收塔內(nèi)均勻分布。吸收塔設(shè)置噴淋層 3 層，設(shè)置吸收塔循環(huán)泵，由循環(huán)泵輸送來的水，通過網(wǎng)狀管路進(jìn)入噴嘴霧化，噴入煙氣中。由于噴淋層網(wǎng)狀管路的合理的優(yōu)化布置設(shè)計，保證了水能在整個吸收塔斷面都進(jìn)行均勻的噴淋。

噴淋管采用玻璃鋼材料制作，整個管網(wǎng)采用分段加工，現(xiàn)場粘結(jié)連接的工藝，從而使整個噴淋層管網(wǎng)外表面光滑，避免堆積結(jié)垢。

3.2.3 除霧器

為了達(dá)到煙氣超低排放要求，脫水除霧在一層板式除霧器的基礎(chǔ)上增加一層管束式除霧器，確保達(dá)標(biāo)排放。為了清除氣體中的霧沫和夾帶的液相，工業(yè)生產(chǎn)中一般采用除霧器。除霧器是一種在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)中廣泛使用的氣—液分離必不可少的裝置。

3.3 工藝水系統(tǒng)

從工廠供水系統(tǒng)引接至工藝水箱，作為除塵系統(tǒng)補充水。其主要用途為：事故緊急噴水，除霧器及所有漿液輸送設(shè)備、輸送管路、貯存箱的沖洗水。工藝水系統(tǒng)能滿足除塵裝置正常運行和事故工況下除塵工藝系統(tǒng)的用水。設(shè)備、管道的沖洗水回收至漿池重復(fù)使用(即單臺水泵用水量)。

3.4 防腐設(shè)計

系統(tǒng)中煙氣管道、煙囪等部分為了減少腐蝕，為玻璃鋼材質(zhì)。

4 水浴除塵在鉀肥生產(chǎn)中的優(yōu)勢

針對氯化鉀生產(chǎn)中尾氣的特性，綜合噴淋洗滌塔和水浴除塵器的優(yōu)點，特研制出適用氯化鉀生產(chǎn)的水浴除塵。

水除塵裝置采用噴淋塔來進(jìn)行煙氣除塵處理，裝置成熟可靠，并且已在鉀肥生產(chǎn)干燥粉塵除塵和回收再利用工程實踐中得到了具體應(yīng)用，與其他技術(shù)相比，更適合干燥機煙氣除塵，在技術(shù)上可行；水浴除塵裝置主要用于粉塵污染較大的且含塵氣體較為集中的地方，運行費用較低；水浴除塵裝置在鉀肥生產(chǎn)中的應(yīng)用既達(dá)到了環(huán)保的要求，又有效地提高了氯化鉀回收率。

5 問題討論

雖然水浴除塵在鉀肥生產(chǎn)中進(jìn)行了成功的具體運用，針對主要存在的以下問題進(jìn)行討論研究：

(1)回收粉塵后的氯化鉀水溶液如何再利用，加工系統(tǒng)再漿洗滌工序產(chǎn)生的高鉀母液目前用于再漿洗滌工序的調(diào)漿母液的循環(huán)再利用，而水浴除塵中產(chǎn)生的氯化鉀溶液是后期結(jié)合加工系統(tǒng)研究的一個重要課題。

(2)除塵塔吸收系統(tǒng)中的除霧器的用途或結(jié)構(gòu)可以分為許多種類，如百葉窗式分離器、重力沉降型分離器，但這些分離器分離效率不高，而且不易分離較小粒徑的霧沫；絲網(wǎng)除霧器雖然能分離一般的霧沫，但要求霧沫清潔，氣流流速較小，且阻力降大，使用周期短，設(shè)備投資大。因此，結(jié)合鉀肥生產(chǎn)水浴除塵研究和生產(chǎn)分離效率高、阻力降小、允許氣流速度大、防堵功能強的新型高效除霧器也是成為工業(yè)生產(chǎn)中迫切需要解決的問題。