堿回收爐顆粒物超低排放改造實踐

文_湯建球 何志煒 劉嘉妮 航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?/p>

我國造紙工業(yè)堿回收企業(yè)有近百家，堿回收爐煙氣凈化以電除塵技術(shù)為主，隨著工業(yè)窯爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，電除塵器出口顆粒物排放無法滿足超低排放要求。本文就堿回收爐煙氣凈化中電除塵技術(shù)應(yīng)用存在的問題，結(jié)合脈沖袋式除塵技術(shù)在堿回收爐顆粒物超低排放改造工程中的設(shè)計要點，以及出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和總結(jié)。

1 堿回收工藝流程和煙氣特點

造紙行業(yè)對黑液中的堿進(jìn)行回收，再供制漿蒸煮使用的循環(huán)生產(chǎn)過程稱之為堿回收。不同的原料黑液燃燒的工藝不同，黑液的化學(xué)成分并不完全相同。

木漿黑液燃燒工藝流程見圖1。

圖1 木漿黒液燃燒工藝流程

麥草漿黑液燃燒工藝流程見圖2。

圖2麥草漿黑液燃燒工藝流程

堿回收鍋爐的煙氣，由于制漿及燃燒工藝不同而有差別。黑液在堿回收噴射爐中燃燒前都要經(jīng)過濃縮，木漿濃縮時的黑液濃度為60%～75%，水分為25%～40%；草類漿黑液濃度只有45%～50%，水分為50%～55%。

1.1 粉塵成分

固體主要包括Na2CO3（Na2SO4）、Na2S、R2O3等（含量見表1）；氣體包括CO2、O2、N2、SO2、H2S、有機酸等；還有大量的水汽等。

表1 粉塵中的固體成分含量

1.2 粉塵粒徑

煙氣中含有的煙塵濃度一般為20g/Nm3左右；粉塵粒徑為0.1～1μm（煙塵中粒徑0.1～1μm的約占85%，1～10μm的占5%～10%，＞10μm的約占5%）；真密度約3.1g/cm3，堆積密度為0.13g/cm3。

1.3 粉塵比電阻（見表2）

表2 粉塵比電阻

2 電除塵技術(shù)應(yīng)用存在的問題

根據(jù)堿回收工藝流程可以看出，堿回收爐燃燒產(chǎn)生的粉塵具有3個特點：①煙氣含濕量大，粉塵粘性大。②粉塵為堿性粉塵，腐蝕性較大，容易板結(jié)。③粉塵的粒徑小，堆積蓬松，容易搭橋，流動性極差。以上特點給電除塵技術(shù)對堿爐煙塵凈化帶來極大的挑戰(zhàn)，在工程應(yīng)用中容易出現(xiàn)電暈封閉、二次揚塵、振打清灰不易、卸灰困難等一系列問題。隨著工業(yè)窯爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，電除塵器出口顆粒物排放無法滿足超低排放要求，其技術(shù)改造勢在必行。

3 改造實例

湖南駿泰新材料科技有限責(zé)任公司2200t/d堿爐于2008年建成投產(chǎn)，煙塵處理配套三列三電場電除塵器，每列除塵器后配套1臺引風(fēng)機將處理后煙氣送入煙囪排放，原設(shè)計粉塵排放120mg/Nm3（9%基準(zhǔn)含氧量）。因環(huán)保排放提標(biāo)需要，原有電除塵系統(tǒng)不能滿足國家和地方相關(guān)超低排放限值的要求，需進(jìn)行改造，最終將煙塵排放濃度控制至10mg/Nm3以下（6%基準(zhǔn)含氧量）。

3.1 改造方案簡述

本項目在原電除塵器與引風(fēng)機之間增加一套布袋除塵系統(tǒng)，采用低壓脈沖固定行噴吹袋式除塵技術(shù)，具備離線清灰，在線檢修功能，布袋除塵器收集的堿灰以濕排灰的方案排放至污水處理系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用DCS集散控制，接入現(xiàn)有堿爐DCS控制系統(tǒng)。

3.2 主要技術(shù)參數(shù)（見表3）

表3

3.3 設(shè)計要點

3.3.1 濾料的選擇

針對堿爐煙氣工況，選用PTFE針刺氈覆膜濾料，100%PTFE基布+PTFE微孔膜，有效阻止水汽、油及細(xì)粉塵顆粒進(jìn)入濾料內(nèi)部，有利于清灰及延長濾袋正常使用壽命，防止布袋糊袋。

3.3.2 內(nèi)置旁路系統(tǒng)

為保證堿爐開停機時的高油煙氣、停機后的高濕煙氣不進(jìn)布袋除塵器，本項目設(shè)計內(nèi)置旁路系統(tǒng)。

3.3.3 控制漏風(fēng)率

現(xiàn)場所有焊接均為雙面連續(xù)焊，并進(jìn)行滲漏試驗，保證除塵器的漏風(fēng)率≤1%。

3.3.4 保溫設(shè)計

除塵器本體保溫采用200厚巖棉，頂部采用雙層頂蓋設(shè)計，確保保溫效果。

3.3.5 灰斗設(shè)計

灰斗溜灰角大于65°，鄰壁交角的內(nèi)側(cè)加裝圓弧板，同時采用蒸汽伴熱，保證壁板內(nèi)部粉塵溫度大于露點溫度。

3.3.6 壓縮空氣管路伴熱

壓縮空氣管路與蒸汽管網(wǎng)并排敷設(shè)于煙道表面，有效對壓縮空氣進(jìn)行預(yù)熱，進(jìn)一步降低壓縮空氣濕度。

3.3.7 氣流均布

為實現(xiàn)氣流均布，采用CFD模擬軟件，按照1：1的比例建立布袋除塵系統(tǒng)全尺度三維模型（見圖3）。

圖3 布袋除塵系統(tǒng)全尺度三維模型

3.4 改造效果

本項目于2021年8月30日投運，投運后系統(tǒng)阻力800～900Pa，煙囪顆粒物排放濃度＜5mg/Nm3（6%基準(zhǔn)氧含量）。榮獲2021年度湖南省環(huán)境治理優(yōu)秀示范工程。

3.5 存在的問題及改進(jìn)

3.5.1 存在的問題

本項目投運以后，粉塵堆積在卸灰口，星型卸灰閥空轉(zhuǎn)，下灰不暢。

3.5.2 原因分析

本項目采用濕排灰，星型卸灰閥密封性差，排灰過程中濕氣在卸灰閥葉輪處積聚，卸灰口粉塵吸濕板結(jié)，導(dǎo)致下灰不暢。

3.5.3 改進(jìn)措施及效果

經(jīng)過對現(xiàn)場排灰情況的深入了解，將星型卸灰閥更換為電動雙層翻板卸灰閥，同時灰斗增加清堵空氣炮，改進(jìn)后下灰順暢，運行穩(wěn)定。改進(jìn)前后對比見圖4、圖5。

圖4改進(jìn)前

圖5改進(jìn)后

4 結(jié)語

2200t/d堿爐顆粒物超低排放改造工程實踐證明，脈沖袋式除塵技術(shù)運行穩(wěn)定可靠，出口顆粒物排放濃度＜10mg/Nm3，為后續(xù)堿爐煙氣凈化脈沖袋式除塵技術(shù)的應(yīng)用提供了良好的案例經(jīng)驗。

通過改造實踐，總結(jié)如下：

①針對堿回收爐煙氣工況，濾料推薦采用PTFE針刺氈覆膜濾料，100%PTFE基布+PTFE微孔膜。

②保溫密封設(shè)計，將系統(tǒng)漏風(fēng)率控制在1%以下，是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

③灰斗宜采用蒸汽伴熱，保證溜灰角≥65°，設(shè)置清堵空氣炮及電動雙層密封翻板卸灰閥是解決系統(tǒng)排灰不暢的有效手段。

④壓縮空氣宜進(jìn)行伴熱處理。

⑤針對系統(tǒng)改造宜借助CFD模擬軟件進(jìn)行全系統(tǒng)流場分析，通過合理設(shè)置導(dǎo)流裝置，降低系統(tǒng)阻力，節(jié)約能耗。