皂化廢堿焚燒靜電除塵器灰斗設(shè)計(jì)探討

李 懿

（武漢龍凈環(huán)保科技有限公司，武漢 430065）

前言

皂化液是一種棕黑色黏稠液體，有強(qiáng)烈的刺激性臭味[1]。焚燒后產(chǎn)生的灰分密度約為600kg/m3，安息角約55°，具有黏度高、易回潮、比重輕等特點(diǎn)。采用焚燒法處理皂化廢堿液，不僅一次投資少、運(yùn)行成本低、設(shè)備維護(hù)方便，而且通過灰分的有效回收，可實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。隨著國(guó)家對(duì)污染控制要求的不斷提高，對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大力提倡，廢堿焚燒除塵器已經(jīng)得到廣泛的推廣應(yīng)用。灰斗做為除塵器的重要組成部分，起到物料的堆積與過灰作用，收集下來的粉塵附著在極板與極線上，經(jīng)振打，落入承載的灰斗中，通過排灰裝置排走。

山東某化工有限公司新上己二酸生產(chǎn)線，采取焚燒法處理皂化廢堿液，尾氣處理配套采用靜電除塵器。投產(chǎn)初期，除塵器運(yùn)行良好，各項(xiàng)工藝指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)值。但隨著時(shí)間的推移，除塵器出現(xiàn)了灰斗嚴(yán)重堵灰，導(dǎo)致電場(chǎng)開路，影響了除塵器的高效穩(wěn)定使用。本文從設(shè)計(jì)的角度探討了皂化廢堿焚燒靜電除塵器灰斗的優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了堵灰問題，保證了除塵器高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)

該企業(yè)的皂化廢堿焚燒靜電除塵器原始參數(shù)見表1，皂化廢堿焚燒煙氣灰分成分見表2。

2 除塵器灰斗原設(shè)計(jì)

根據(jù)皂化液焚燒灰分的特點(diǎn)，灰斗設(shè)計(jì)采用雙列的船型灰斗，溜灰角采取比常規(guī)煤粉除塵更大的角度，并在灰斗四周內(nèi)襯圓弧過渡板，保證堿灰順利落入灰斗中；中間設(shè)置阻流板，防止煙氣產(chǎn)生渦流，避免短路；出灰口采用大長(zhǎng)條形，保證順暢排灰；出灰口與刮板機(jī)進(jìn)料口采用法蘭連接，雙層密封，防止漏風(fēng)，造成堿灰回潮搭橋[2]。

表1 皂化廢堿焚燒靜電除塵器技術(shù)參數(shù)

表2 皂化廢堿焚燒煙氣灰分成分表

除塵器的灰斗設(shè)計(jì)見圖1。灰斗數(shù)量為 2個(gè)，容積能滿足鍋爐BMCR條件下不小于8小時(shí)的貯灰量；灰斗設(shè)有高料位計(jì)，采用質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良的射頻導(dǎo)納料位計(jì)，以滿足電除塵器、干除灰裝置安全運(yùn)行的要求；灰斗有良好的保溫措施，并裝設(shè)灰斗蒸汽盤管加熱裝置，且要高于煙氣露點(diǎn)溫度5℃～10℃，使灰斗不結(jié)露，加熱面均勻地分布在灰斗下部不小于1/3的表面上；每只灰斗設(shè)有密封性能好的捅灰孔和檢修人孔門，并便于操作；灰斗下部設(shè)振打器；灰斗設(shè)有防止灰斗內(nèi)灰流黏結(jié)或結(jié)拱的設(shè)施，每只灰斗裝一個(gè)手動(dòng)攪灰裝置用于事故放灰；每只灰斗裝設(shè)一組氣化板，氣化板安裝時(shí)應(yīng)躲開捅灰孔，由除塵器氣化風(fēng)機(jī)供氣；灰斗標(biāo)高要滿足設(shè)置干除灰系統(tǒng)的條件；灰斗下設(shè)檢修平臺(tái)，方便檢修。

圖1 除塵器灰斗設(shè)計(jì)圖

3 原灰斗設(shè)計(jì)存在的問題

項(xiàng)目投用后，除塵器各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行良好。但除塵器在運(yùn)行一段時(shí)間后，出現(xiàn)電場(chǎng)運(yùn)行不穩(wěn)定，除塵效率下降等現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于除塵器灰斗嚴(yán)重堵灰造成的。研究分析后發(fā)現(xiàn)除塵器灰斗原設(shè)計(jì)存在如下問題：

（1）聯(lián)系槽鋼未設(shè)計(jì)防積灰措施

由于采用的是雙列船型灰斗，灰斗單體尺寸較大、重量較重，沿?zé)煔夥较蛑苓呁ㄟ^槽鋼焊接連接，中間需通過槽鋼進(jìn)行聯(lián)系定位焊接以保證強(qiáng)度，灰斗固定在殼體上。中間槽鋼跨接在殼體上，置于電場(chǎng)中，槽鋼與灰斗連接處設(shè)置加強(qiáng)掛板。由于槽鋼有一定寬度，加上加強(qiáng)掛板和陽(yáng)極板排定位槽鋼的間距較近，堿灰容易堆積在槽鋼上，形成搭橋積灰（見圖2）。

（2）出灰口尺寸偏大

為保證物料的正常下料，增大了出灰口尺寸，出灰口采用大長(zhǎng)條形，尺寸為14,220×400（mm）。但增大了出灰口尺寸，也增加了漏風(fēng)率，加之出灰口下設(shè)埋刮板輸送機(jī)，刮板機(jī)自身也存在漏風(fēng)，以及密封連接處的老化造成冷風(fēng)進(jìn)入灰斗中等問題。由于堿灰顆粒細(xì)、黏度大、易回潮，冷風(fēng)進(jìn)入灰斗中使堿灰回潮結(jié)塊，從而造成灰斗積灰。特別表現(xiàn)在除塵器第一電場(chǎng)，一電場(chǎng)進(jìn)口粉塵濃度最高，灰量最大，積灰情況最嚴(yán)重。

圖2 灰斗搭橋積灰

（3）積灰危害

灰斗作為除塵器的過灰裝置，在除塵器運(yùn)行中起著重要的作用。灰斗用于暫時(shí)存儲(chǔ)電場(chǎng)中收集下來的堿灰。堿灰主要成分為碳酸鈉，有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，經(jīng)過收集后可打包出售。電除塵器基礎(chǔ)、支架及灰斗的強(qiáng)度計(jì)算是基于灰斗存灰至灰斗上口面、設(shè)備自重、陰陽(yáng)極和極板、極線積灰、檢修活載作為基本荷載以及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)的。灰斗過量的滿灰（如積灰至電場(chǎng)陰陽(yáng)極）將會(huì)嚴(yán)重增加電除塵器的荷載，并可能超過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度裕量，給電除塵器設(shè)備的安全運(yùn)行帶來潛在隱患。積灰至除塵器極板、極線位置時(shí)，將造成電場(chǎng)短路，影響電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，同時(shí)損壞電除塵器的內(nèi)部構(gòu)件，造成電除塵器極板、極線的變形，嚴(yán)重時(shí)將造成不可修復(fù)的損壞；如果積灰未及時(shí)處理，再往上堵灰將造成灰斗脫落及整臺(tái)除塵器的坍塌。特別在皂化廢堿焚燒時(shí)，由于堿灰的特性，積灰率大大增加，其危害程度也愈加嚴(yán)重。

4 灰斗優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于灰斗系統(tǒng)在整個(gè)除塵器中的重要性，在對(duì)灰斗設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)后，對(duì)灰斗進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，并成功運(yùn)用于某化工企業(yè)新上的同規(guī)模己二酸生產(chǎn)線項(xiàng)目。

（1）更改灰斗結(jié)構(gòu)形式

將大船型灰斗結(jié)構(gòu)更改為小錐形灰斗。采用小錐形灰斗，每個(gè)電場(chǎng)配置一個(gè)灰斗。針對(duì)堿灰黏度大的特性，灰斗溜灰角優(yōu)化為65°，四周設(shè)置不銹鋼導(dǎo)灰板，保證堿灰的出料；灰斗外壁采用蒸汽盤管加熱，利用廠區(qū)低壓蒸氣源，輔助灰斗加熱，保證灰分干燥、增加流動(dòng)性；灰斗中間設(shè)置阻流板，防止煙氣形成渦流，引起二次飛揚(yáng)；灰斗壁設(shè)置兩臺(tái)倉(cāng)壁震動(dòng)器，在出現(xiàn)堵灰情況時(shí)可開啟倉(cāng)壁震動(dòng)器，通過震動(dòng)使灰分順利卸料；灰斗中部設(shè)置人孔門及手動(dòng)振打砧，在出現(xiàn)緊急嚴(yán)重堵灰的情況下，可開啟人孔門進(jìn)行捅灰或利用手動(dòng)振打砧敲打排灰。

（2）調(diào)整出灰口尺寸

出灰口尺寸優(yōu)化為1000×400（mm），長(zhǎng)條形出灰口。結(jié)合堿灰特性，在保證物料順暢卸灰的同時(shí)，減少漏風(fēng)率，防止堿灰遇冷風(fēng)回潮結(jié)塊，保證物料正常輸送，除塵器穩(wěn)定安全運(yùn)行。

（3）內(nèi)部采取防積灰措施

在除塵器內(nèi)部，如聯(lián)系梁、加強(qiáng)梁等易積灰處，全部采取防積灰措施，避免粉塵堆積，造成灰斗堵灰。

優(yōu)化改進(jìn)后的灰斗設(shè)計(jì)見圖3。

圖3 優(yōu)化改進(jìn)后的灰斗設(shè)計(jì)

5 結(jié)論

除塵器灰斗系統(tǒng)經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化，在使用過程中，灰斗排灰順暢、穩(wěn)定，電場(chǎng)中收集下來的堿灰經(jīng)收集、輸送、打包后出售，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。除塵器整體實(shí)現(xiàn)了安全高效穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]李方文，馬凇江.焚燒法處理環(huán)己酮生產(chǎn)中的皂化液[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005（1）.

[2]李懿.皂化廢堿焚燒靜電除塵器運(yùn)行中常見問題探討[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2013（4）.