危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)及應(yīng)用分析

摘要：本文介紹了某公司70t/d危險(xiǎn)廢物焚燒煙氣凈化系統(tǒng)改造前/后的工藝流程、系統(tǒng)組成、主要設(shè)備參數(shù)等。對(duì)煙氣凈化系統(tǒng)改造前/后工藝進(jìn)行了對(duì)比分析，同時(shí)對(duì)改造后的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)也進(jìn)行了總結(jié)。項(xiàng)目改造后投產(chǎn)至今，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果達(dá)到設(shè)計(jì)值，收到了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：危廢;濕法脫酸;煙氣凈化

1 概況

該項(xiàng)目分2期建設(shè)，一期危險(xiǎn)廢物集中焚燒處理設(shè)計(jì)規(guī)模為70t/d（～2萬噸/年），采用逆流式回轉(zhuǎn)窯，所有設(shè)備露天布置。項(xiàng)目為2016年省重點(diǎn)招商引資項(xiàng)目，并于2018年11月建成投產(chǎn)。

煙氣凈化系統(tǒng)工藝采用“急冷塔+水平文丘里（小蘇打及活性炭）+袋式除塵器+引風(fēng)機(jī)+預(yù)冷塔+濕法塔+煙氣加熱器+煙囪”工藝流程，項(xiàng)目投產(chǎn)后，始終無法達(dá)到排放指標(biāo)。具體情況如下：

1） 袋式除塵器存在的問題

顆粒物超標(biāo)嚴(yán)重;

運(yùn)行阻力偏低：僅為200～250Pa;

漏風(fēng)率高：漏風(fēng)率高達(dá)7.8%，遠(yuǎn)高于規(guī)范規(guī)定的漏風(fēng)率≤3%;

頂部內(nèi)保溫不合理：袋式除塵器上箱體頂部未設(shè)內(nèi)保溫層，上箱體內(nèi)存在嚴(yán)重酸腐蝕。

2） 濕法脫酸塔存在的問題

除霧器效果差。抽出絲網(wǎng)除霧器檢查可在絲網(wǎng)除霧器上發(fā)現(xiàn)顆粒狀結(jié)鹽，將PP材質(zhì)改為PTFE，且厚度從100mm改為200mm，除霧效果幾乎無變化，并導(dǎo)致下游的消白加熱器腐蝕嚴(yán)重。

濕法塔設(shè)計(jì)為內(nèi)循環(huán)，底部沉積物經(jīng)排污泵無法排出，造成沉淀物始終參與循環(huán)，磨損循環(huán)泵機(jī)封，同時(shí)造成煙氣帶鹽。

由于上述問題經(jīng)多次局部改造后始終無法解決，經(jīng)征求多家專業(yè)環(huán)保公司及專家意見后，業(yè)主決定于2019.07月對(duì)該焚燒線煙氣凈化工藝進(jìn)行重新改造。

我司經(jīng)過多次現(xiàn)場(chǎng)踏勘和業(yè)主多次交流，采用以下工藝流程：“急冷塔（利舊）+干式脫酸（小蘇打）+活性炭吸附+干法脫酸塔+袋式除塵器+引風(fēng)機(jī)（利舊）+預(yù)冷塔（利舊）+一級(jí)濕法塔+二級(jí)濕法塔+煙氣加熱器+煙囪（利舊）?！痹摴に嚵鞒套畲笙薅鹊睦靡延性O(shè)備，減少了改造的投資成本。

2主要設(shè)計(jì)參數(shù)及性能保證值

原始進(jìn)口煙氣條件：

煙氣來源：急冷塔降溫后煙氣

急冷塔出口額定煙氣量（設(shè)計(jì)值）：39781Nm3/h? （120%工況）

急冷塔出口額定煙氣壓力（設(shè)計(jì)值）：-2000Pa

急冷塔出口煙氣溫度額定值（運(yùn)行值）：～190℃

急冷塔出口煙氣溫度最大值（設(shè)計(jì)值）：230℃

急冷塔出口煙氣成分：

二級(jí)濕法塔排出的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)滿足歐盟EU2000/76/EC標(biāo)準(zhǔn)（歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)），同時(shí)滿足危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)GB18484-2001（2014版征求意見稿），以及DB37/ 2376-2013 山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中重點(diǎn)控制區(qū)的要求。具體如下：

3 工藝流程

3.1 總體工藝描述

本項(xiàng)目煙氣凈化系統(tǒng)工藝為：煙氣自急冷塔出來后，在干法脫酸塔前的連接煙道中投加活性炭、小蘇打/消石灰。脫除劑的添加均采用失重稱計(jì)量。

煙氣從干法脫酸塔底部進(jìn)入，在干法脫酸塔的底部與投加的活性炭、小蘇打/消石灰充分混合，在塔體內(nèi)進(jìn)行充分吸附和脫酸反應(yīng)后從頂部出口排出，脫除劑隨煙氣進(jìn)入袋式除塵器并在濾袋表面形成結(jié)構(gòu)膜，在濾袋表面再次進(jìn)行脫酸及吸附反應(yīng)。

煙氣從布袋除塵器出來后經(jīng)過引風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入濕法塔進(jìn)行濕法脫酸。煙氣通過整套干濕法脫酸工藝后經(jīng)煙氣加熱器加熱至130℃后達(dá)標(biāo)排放。

干法脫酸塔底部設(shè)檢修/出灰口，正常情況下用該盲板封住，不排灰。每次停爐時(shí)需打開盲板，用噸袋將積灰排出。

袋式除塵器收集的飛灰經(jīng)過星型卸灰閥后進(jìn)入切出螺旋輸送機(jī)，再經(jīng)過集合刮板機(jī)、斗提機(jī)后輸送至灰倉。灰倉的灰通過星形卸灰閥采用噸袋定期外排。（其中星型卸灰閥、螺旋輸送器均為新建，集合刮板機(jī)、斗提機(jī)、灰倉均為利舊）。

3.2 改造后工藝流程與原工藝流程對(duì)比

原工藝流程圖見圖1，改造后工藝流程圖見圖2。

與原工藝流程相比，改造后的工藝主要有如下幾點(diǎn)改進(jìn)：

（1）取消了原來小蘇打倉和活性炭倉下料處的水平文丘里。同時(shí)將該段煙道直徑由原來的1400mm改為1150mm，即在額定煙氣量（運(yùn)行值）下，煙氣流速由原來的10.1m/s提升至15m/s。

（2）在袋式除塵器入口段，采用一個(gè)干法脫酸塔（下部設(shè)垂直文丘里結(jié)構(gòu)）替代了原來的垂直煙道。

（3）原位新建一臺(tái)袋式除塵器，替換原來的袋式除塵器。

（4）在原來的濕法塔位置新建一個(gè)濕法塔，替換原濕法塔，同時(shí)增設(shè)一個(gè)濕法脫酸塔。即將原來的一級(jí)濕法脫酸工藝改為二級(jí)濕法脫酸。

（5）原位新建一臺(tái)熱管式蒸汽換熱器，替換原來的列管式蒸汽換熱器。

（6）新建一套小蘇打儲(chǔ)存、計(jì)量及下料系統(tǒng)。原來的小蘇打儲(chǔ)存、計(jì)量及下料系統(tǒng)改為消石灰，活性炭儲(chǔ)存、計(jì)量及下料系統(tǒng)不變。

4 主要設(shè)備性能規(guī)格

4.1 干法脫酸塔

該設(shè)備為改造后新增，直徑為2400mm，設(shè)計(jì)煙氣停留時(shí)間不低于2.5s。干法脫酸塔底部設(shè)出灰口，配盲板。停爐檢修時(shí)，清理進(jìn)口彎頭處的積灰，出口直接接噸袋進(jìn)行收灰。

消石灰/小蘇打在塔內(nèi)與HCl、HF、SO2等酸性氣體發(fā)生傳熱傳質(zhì)和化學(xué)中和反應(yīng)。中和反應(yīng)的產(chǎn)物和煙氣中原有的顆粒絕大部分（95%）仍隨煙氣排出，只有極少一部分（5%）沉降到反應(yīng)塔底部排出。

4.2 袋式除塵器

該設(shè)備為更新設(shè)備，利用原除塵器的基礎(chǔ)新建一臺(tái)。新除塵器同原除塵器一樣采用雙列布置，改造前后除塵器過濾面積不變，但從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化。

除塵器灰斗設(shè)電加熱及保溫，保證除塵器錐體的溫度在130℃以上（實(shí)際溫度要達(dá)到140℃），便于卸灰順暢。

除塵器排灰采用料位計(jì)控制，確?；叶贩e灰料位適中，且滿足料封及排灰需求。殼體外設(shè)150mm厚的保溫層，并保證外表溫不高于45℃。

4.3 引風(fēng)機(jī)

該設(shè)備完全利舊，同時(shí)保留進(jìn)出口煙道。殼體及葉輪采用304材質(zhì)，流量72642m3/h，轉(zhuǎn)速1450r/min，介質(zhì)溫度200℃，功率315kW。

4.4 預(yù)冷塔

該設(shè)備整體利舊，改造后與一級(jí)濕法塔配套，其進(jìn)口高度原地抬高2.2m，采用碳鋼襯石墨材質(zhì)，直徑1400mm。筒體上部設(shè)一根單流體噴槍，內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)。

4.5 一級(jí)濕法塔

該設(shè)備為更新設(shè)備，利用原濕法塔基礎(chǔ)。一級(jí)濕法塔的塔徑設(shè)計(jì)與原有濕法塔直徑相同，均為ф2600mm。利用現(xiàn)有的框架、平臺(tái)等鋼結(jié)構(gòu)件。一級(jí)濕法塔材質(zhì)采用耐高溫150℃玻璃鋼。

采用空塔噴淋方式，設(shè)置不少于兩套噴淋式液體分布管。

循環(huán)液流量為100m3/h，揚(yáng)程50m（3臺(tái)全部利舊），1用2備。其它管道及儀表部分利舊。

塔底部采用封頭結(jié)構(gòu)，塔內(nèi)件噴淋層采用FRP，噴嘴采用PTFE材質(zhì)。

4.6 二級(jí)濕法塔

該設(shè)備為改造后新增設(shè)備，塔徑為ф2800mm。采用空塔+篩板噴淋，塔內(nèi)設(shè)4層噴淋層、2層篩板（考慮后期加裝填料功能）、2層除霧層、3層反沖洗層。整體噴淋覆蓋率300%以上。設(shè)計(jì)循環(huán)堿液量200m3/h，共配套3臺(tái)循環(huán)泵，2用1備。每臺(tái)循環(huán)泵流量100m3/h，揚(yáng)程50m。

塔頂設(shè)置兩級(jí)除霧器，采用折板式。每層除霧器高度為200mm，防止塔頂氣相的霧沫夾帶。除霧器設(shè)置反沖洗噴淋裝置，就地增加反洗緩沖罐（容積5m3）及2臺(tái)反洗水泵，流量20m3，揚(yáng)程50m（1用1備）。噴淋層采用FRP，噴嘴采用PTFE材質(zhì)，篩板采用FRP。除霧器、反沖洗水管采用PP材質(zhì)。

（注：一級(jí)濕法塔、二級(jí)濕法塔均采用塔內(nèi)循環(huán)）

4.7 煙氣加熱器

該設(shè)備為改造后新增設(shè)備。將二級(jí)濕法塔出口的煙氣從70℃提高至130℃。熱源為1.6MPa的飽和蒸汽。煙氣加熱器煙氣接觸部分采用2205雙相不銹鋼材質(zhì)。采用上進(jìn)側(cè)出結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)徑2200mm，阻力小于500Pa。

5 工藝設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）干法脫酸塔灰斗結(jié)構(gòu)優(yōu)化。常規(guī)干法脫酸塔灰斗出口設(shè)置插板閥、卸灰閥，可滿足連續(xù)卸灰要求，結(jié)構(gòu)見方案A，此時(shí)需將干法脫酸塔整體抬高3m，進(jìn)風(fēng)管道也做相應(yīng)改造?？紤]整體布置要求，擬取消下部卸灰口，采用方案B所示結(jié)構(gòu)。此時(shí)進(jìn)風(fēng)煙道標(biāo)高無需改變，干法脫酸塔也不用抬高，需要注意的是運(yùn)行時(shí)需嚴(yán)格控制前端煙道的物料投加時(shí)機(jī)，焚燒爐負(fù)荷低于80%時(shí)，禁止投加活性炭和消石灰/小蘇打。后考慮運(yùn)行時(shí)進(jìn)風(fēng)彎頭處難免有積灰，所以在下部設(shè)一個(gè)出料口，平時(shí)用盲板封住，停機(jī)檢修時(shí)用于掏灰。

（2） 煙氣加熱器形式優(yōu)化。根據(jù)技術(shù)協(xié)議要求，煙氣加熱器擬采用列管式。此種類型加熱器，煙氣與蒸汽通過換熱管壁之間換熱。如換熱管腐蝕破損，蒸汽直接泄漏進(jìn)入煙氣，因此換熱管組件周邊需設(shè)置檢修平臺(tái)，各個(gè)換熱組件的蒸汽入口需分別設(shè)置切斷閥門。

后經(jīng)與業(yè)主、換熱器廠家交流，采用熱管式換熱器，該種類型換熱器采用一種熱容大，蒸汽壓低的介質(zhì)間接換熱。煙氣與蒸汽不直接通過管壁換熱，單根熱管破損不影響設(shè)備正常運(yùn)行。

6 總結(jié)

經(jīng)調(diào)研對(duì)該項(xiàng)目的工藝流程和裝備采取下列優(yōu)化改進(jìn)措施后，于2019年10月底成功投用，取得了良好的效果。

（1）增設(shè)干法脫酸塔。采用碳鋼材質(zhì)，內(nèi)部不設(shè)澆注料;下部為進(jìn)風(fēng)彎頭，無卸灰口，運(yùn)行至今約4個(gè)月，無不良狀況反饋。

（2）更換袋式除塵器。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，更換袋式除塵器后漏風(fēng)率滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3%以下;進(jìn)出口溫差在10-15℃以內(nèi)。

（3）將原來的濕法脫酸單塔工藝改為雙塔工藝。采用一級(jí)濕法塔高電導(dǎo)率、低PH值;二級(jí)濕法塔低電導(dǎo)率、高PH值的運(yùn)行方式，極大的提高了堿液的利用率。在提高濕法脫酸效率的同時(shí)，減少了廢水排放量。

（4）二級(jí)濕法塔采用2用1備的循環(huán)泵設(shè)置，每1臺(tái)循環(huán)泵對(duì)于2層噴淋層，可根據(jù)脫酸負(fù)荷選擇2臺(tái)循環(huán)泵的開啟情況，操作彈性大，降低運(yùn)行成本。

（5）采用熱管式換熱器，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

（作者單位：科林環(huán)保技術(shù)有限責(zé)任公司）

作者簡介：湯建珍（1970，12-），女，民族：漢，籍貫：江蘇蘇州，當(dāng)前職稱：高級(jí)工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：煙氣治理機(jī)械工程。