氯化钾生产中除尘工艺的改进措施

许亚茹

(青海金世纪工程项目管理有限公司，青海 格尔木 816000)

1 前言

氯化钾是钾存在的主要形态，广泛应用于农业和工业生产中。具有较强的吸湿性并有较强的粘性，流动性较差[1]。易溶于水，在水中溶解度随温度的升高而迅速增加，10 ℃下溶解度为31 g/100 g H2O，20 ℃时为34 g/100 g H2O，60 ℃时为45.5 g/100 g H2O。

以光卤石和钾石盐为原料生产氯化钾分为热法和冷法加工两大类。无论采用哪种工艺路线，在成品氯化钾包装前，都需进行干燥除湿。干燥过程中产生的含尘烟气若采用合理可靠的除尘措施，不但能提高氯化钾收率，对周边大气环境的改善也有很大益处。尤其在环境污染日益严重，国家对环保的重视程度越来越高的情况下，工业除尘效果的好坏显得至关重要。

2 工业除尘技术

工业除尘技术就是利用两相流动的气固或液固分离原理捕集气体中的颗粒物[2]。按除尘作用力原理分为干式和湿式除尘两大类。

干式除尘是将从烟气中除下来的灰以干态排出的除尘技术，主要包括重力除尘、惯性除尘、旋风除尘、电除尘和袋式除尘。使用范围广，大多数除尘对象都可以使用干式除尘器，特别是对于大型集中除尘系统而言，粉尘排出的状态为干粉状，有利于集中处理和综合利用。但是不能去除气体中的有害成分。需要注意的是：处理相对湿度高的含尘气体或高温气体时，需采取防结露措施，否则易产生粉尘黏结、堵塞管道的现象。

湿式除尘是依靠液滴或液膜对粉尘进行捕集的除尘技术[3]。主要有喷淋塔、水膜除尘、洗浴式除尘及填料洗涤除尘等。湿式除尘器构造较简单，初期投资较低，净化效率较高；在除尘的同时，还能吸收含尘气体中的其他有害成分，并使气体温度降低；能够处理相对湿度高、有腐蚀性的含尘气体。缺点是耗水量大，排出的含尘污水须设置污水处理设施进行二级处理，总体能耗偏高。

3 氯化钾生产中常用的除尘措施及存在的问题

察尔汗盐湖是我国主要的钾肥生产基地，在氯化钾干燥工序中普遍采用流化床或转筒干燥器。对于干燥工序产生的含氯化钾粉尘的尾气采用单一的除尘技术都达不到工艺指标要求[4]，目前多采用旋风除尘+布袋除尘的组合方式。工艺流程图如图1。

图1 氯化钾生产尾气除尘系统改造前工艺流程图Fig.1 Process chart of exhaust dust removal system for potassium chloride production before modification

以处理能力为75 t/h的转筒干燥器为例，湿含量约8%的氯化钾输送到转筒干燥器内，与以天然气为热源的热烟气直接接触，湿物料中的水分被蒸发。干燥后的氯化钾(含水量≤1%)经卸料口卸出，由成品皮带机输送至包装厂房进行包装。携带着一部分细颗粒氯化钾粉尘的尾气从排烟口排出，直接进入到旋风除尘器进行一级除尘，在离心力的作用下70%～80%的氯化钾粉尘被分离出来。此时旋风除尘器顶部排出的尾气含尘浓度约6 000 mg/m3，温度110 ℃～120 ℃，经引风机进入到布袋除尘器进行二级除尘，布袋除尘器的除尘效率可达到99%～99.9%。经过两级除尘尾气含尘浓度≤60 mg/m3，经引风机、烟囱直接排空，尾气排放量160 000 m3/h。

在实际生产中，旋风除尘+布袋除尘的组合方式却没有达到预期的除尘效果，经过反复论证发现问题出在布袋除尘器上。布袋除尘器内频繁出现结露现象，尤其在冬季生产中，设备和管道的热损失较大，结露现象更为严重。由于氯化钾吸湿后具有较强的粘性，致使反吹清灰效果变差，粘结在一起的氯化钾粉尘将布袋堵塞，直接导致设备运行阻力大幅上升，布袋除尘器箱体内处于正压状态，灰斗底部经常“冒灰”。此外结露还加剧除尘器内部结构的腐蚀和滤袋的水解速度；布袋堵塞又是引发布袋磨损，穿孔和脱落的主要原因。这些都促使除尘器及滤袋的使用寿命缩短，设备维护费用升高。而且运行状况恶劣时，需要将布袋除尘器从系统中隔离出来进行检修，对生产和周围环境造成了很大影响，产品回收率降低。

4 工艺改进措施

针对上述存在的共性问题，察尔汗盐湖几大钾肥企业积极探索工艺改进措施，纷纷采用旋风除尘+水浴除尘的组合方式。在旋风除尘器出口串联一台水浴除尘器，不再使用布袋除尘器。水浴除尘器内沿塔体由下向上依次设置气体均布器、4层～5层雾化喷淋装置、除雾装置、及防止喷嘴堵塞的反冲洗装置。含尘气体沿切线方向进入到水浴除尘器筒体下部，经气体均布器后均匀上升通过雾化喷淋装置，与逆向喷淋的水雾进行接触，在尘粒与液滴的碰撞、拦截和凝聚作用下，氯化钾粉尘被吸收溶解，同时气体与水进行热量交换。随后气体继续上升，经过除雾装置对气体中逃逸的小液滴进行捕捉，最后经塔顶上部烟囱排放至高空。完成质热交换的氯化钾溶液返回至粗钾浓密机进行回收。工艺流程图如图2。

图2 氯化钾生产尾气除尘系统改造后工艺流程图Fig.2 Process chart of exhaust dust removal system for potassium chloride production after modification

改造后，系统运行平稳，收尘效果得到明显改善，排放的尾气中氯化钾粉尘浓度在30 mg/m3～40 mg/m3。

旋风除尘串联水浴除尘的组合方式一方面可以提高烟气中氯化钾的回收率，达到氯化钾粉尘的有效治理；另一方面吸收了氯化钾粉尘的回收液可以直接返回前系统，不需要增加额外的水处理设施。

5 需注意的问题

(1)采用水浴除尘器处理含氯化钾粉尘的烟气，需特别注意塔器、排烟烟囱及风管材质的选择。因为含卤素的盐对金属材料有很大的腐蚀性，尤以Cl-对金属材料的破坏作用最大[5]。

(2)水浴除尘器内部结构的设计对气体的分布很重要，气体分布是否均匀将直接影响到除尘效果的好坏。

6 结论

经验表明，使用各种除尘装置，不仅能提高产品质量，降低成本，更是控制粉尘污染的重要举措。各种除尘器的除尘效率、设备费及操作费等都不一样，在设置除尘器时，应对各种除尘器的性能有深刻的理解，充分考虑粉尘发生设备的结构、原料和燃料的种类、操作条件和含尘气体的性质和量，以组合成最经济的除尘系统，保证适宜的除尘效率。同时，在除尘器的维护管理上，还应考虑由于粉尘性质不同和操作条件变化时采用的处理措施。