皂化废碱焚烧静电除尘器灰斗设计探讨

2014-05-23李懿

中国环保产业 2014年5期

李懿

（武汉龙净环保科技有限公司，武汉 430065）

前言

皂化液是一种棕黑色黏稠液体，有强烈的刺激性臭味[1]。焚烧后产生的灰分密度约为600kg/m3，安息角约55°，具有黏度高、易回潮、比重轻等特点。采用焚烧法处理皂化废碱液，不仅一次投资少、运行成本低、设备维护方便，而且通过灰分的有效回收，可实现资源的循环利用。随着国家对污染控制要求的不断提高，对循环经济的大力提倡，废碱焚烧除尘器已经得到广泛的推广应用。灰斗做为除尘器的重要组成部分，起到物料的堆积与过灰作用，收集下来的粉尘附着在极板与极线上，经振打，落入承载的灰斗中，通过排灰装置排走。

山东某化工有限公司新上己二酸生产线，采取焚烧法处理皂化废碱液，尾气处理配套采用静电除尘器。投产初期，除尘器运行良好，各项工艺指标均优于设计值。但随着时间的推移，除尘器出现了灰斗严重堵灰，导致电场开路，影响了除尘器的高效稳定使用。本文从设计的角度探讨了皂化废碱焚烧静电除尘器灰斗的优化设计，解决了堵灰问题，保证了除尘器高效、稳定运行。

1 除尘器设计参数

该企业的皂化废碱焚烧静电除尘器原始参数见表1，皂化废碱焚烧烟气灰分成分见表2。

2 除尘器灰斗原设计

根据皂化液焚烧灰分的特点，灰斗设计采用双列的船型灰斗，溜灰角采取比常规煤粉除尘更大的角度，并在灰斗四周内衬圆弧过渡板，保证碱灰顺利落入灰斗中；中间设置阻流板，防止烟气产生涡流，避免短路；出灰口采用大长条形，保证顺畅排灰；出灰口与刮板机进料口采用法兰连接，双层密封，防止漏风，造成碱灰回潮搭桥[2]。

表1 皂化废碱焚烧静电除尘器技术参数

表2 皂化废碱焚烧烟气灰分成分表

除尘器的灰斗设计见图1。灰斗数量为 2个，容积能满足锅炉BMCR条件下不小于8小时的贮灰量；灰斗设有高料位计，采用质量可靠、性能优良的射频导纳料位计，以满足电除尘器、干除灰装置安全运行的要求；灰斗有良好的保温措施，并装设灰斗蒸汽盘管加热装置，且要高于烟气露点温度5℃～10℃，使灰斗不结露，加热面均匀地分布在灰斗下部不小于1/3的表面上；每只灰斗设有密封性能好的捅灰孔和检修人孔门，并便于操作；灰斗下部设振打器；灰斗设有防止灰斗内灰流黏结或结拱的设施，每只灰斗装一个手动搅灰装置用于事故放灰；每只灰斗装设一组气化板，气化板安装时应躲开捅灰孔，由除尘器气化风机供气；灰斗标高要满足设置干除灰系统的条件；灰斗下设检修平台，方便检修。

图1 除尘器灰斗设计图

3 原灰斗设计存在的问题

项目投用后，除尘器各项指标稳定，设备运行良好。但除尘器在运行一段时间后，出现电场运行不稳定，除尘效率下降等现象，经检查发现是由于除尘器灰斗严重堵灰造成的。研究分析后发现除尘器灰斗原设计存在如下问题：

（1）联系槽钢未设计防积灰措施

由于采用的是双列船型灰斗，灰斗单体尺寸较大、重量较重，沿烟气方向周边通过槽钢焊接连接，中间需通过槽钢进行联系定位焊接以保证强度，灰斗固定在壳体上。中间槽钢跨接在壳体上，置于电场中，槽钢与灰斗连接处设置加强挂板。由于槽钢有一定宽度，加上加强挂板和阳极板排定位槽钢的间距较近，碱灰容易堆积在槽钢上，形成搭桥积灰（见图2）。

（2）出灰口尺寸偏大

为保证物料的正常下料，增大了出灰口尺寸，出灰口采用大长条形，尺寸为14,220×400（mm）。但增大了出灰口尺寸，也增加了漏风率，加之出灰口下设埋刮板输送机，刮板机自身也存在漏风，以及密封连接处的老化造成冷风进入灰斗中等问题。由于碱灰颗粒细、黏度大、易回潮，冷风进入灰斗中使碱灰回潮结块，从而造成灰斗积灰。特别表现在除尘器第一电场，一电场进口粉尘浓度最高，灰量最大，积灰情况最严重。

图2 灰斗搭桥积灰

（3）积灰危害

灰斗作为除尘器的过灰装置，在除尘器运行中起着重要的作用。灰斗用于暂时存储电场中收集下来的碱灰。碱灰主要成分为碳酸钠，有一定的经济价值，经过收集后可打包出售。电除尘器基础、支架及灰斗的强度计算是基于灰斗存灰至灰斗上口面、设备自重、阴阳极和极板、极线积灰、检修活载作为基本荷载以及相关参数进行强度设计的。灰斗过量的满灰（如积灰至电场阴阳极）将会严重增加电除尘器的荷载，并可能超过结构设计强度裕量，给电除尘器设备的安全运行带来潜在隐患。积灰至除尘器极板、极线位置时，将造成电场短路，影响电气设备的安全运行，同时损坏电除尘器的内部构件，造成电除尘器极板、极线的变形，严重时将造成不可修复的损坏；如果积灰未及时处理，再往上堵灰将造成灰斗脱落及整台除尘器的坍塌。特别在皂化废碱焚烧时，由于碱灰的特性，积灰率大大增加，其危害程度也愈加严重。

4 灰斗优化设计

由于灰斗系统在整个除尘器中的重要性，在对灰斗设计中出现的问题进行总结后，对灰斗进行了优化改进，并成功运用于某化工企业新上的同规模己二酸生产线项目。

（1）更改灰斗结构形式

将大船型灰斗结构更改为小锥形灰斗。采用小锥形灰斗，每个电场配置一个灰斗。针对碱灰黏度大的特性，灰斗溜灰角优化为65°，四周设置不锈钢导灰板，保证碱灰的出料；灰斗外壁采用蒸汽盘管加热，利用厂区低压蒸气源，辅助灰斗加热，保证灰分干燥、增加流动性；灰斗中间设置阻流板，防止烟气形成涡流，引起二次飞扬；灰斗壁设置两台仓壁震动器，在出现堵灰情况时可开启仓壁震动器，通过震动使灰分顺利卸料；灰斗中部设置人孔门及手动振打砧，在出现紧急严重堵灰的情况下，可开启人孔门进行捅灰或利用手动振打砧敲打排灰。