石灰窯氣洗滌塔及管線改造

(山東海化股份有限公司純堿廠，山東 濰坊 262737)

1 項目實施背景

洗滌塔除塵作為窯氣除塵系統中的重要環節，設備的運行狀態直接影響下一道精細除塵設備電除塵器的安全運行。純堿廠石灰車間新線工序1#～10#洗滌塔2004年1月開始投用，11#～16#洗滌塔2008年10月開始投用，迄今都已超出設計使用周期。新線工序16臺洗滌塔自開啟以來一直未大修，期間只是對洗滌塔筒體及塔內部件進行局部維修，受海水腐蝕影響，筒體部分已出現較大程度破損，筒體內壁乳膠水泥防腐層也已損壞，塔內三層篩板均已銹蝕嚴重，泡沫生成效果差，頂部不銹鋼汽水分離器腐蝕脫落，致使洗滌塔上部出氣口帶海水嚴重。同時，由于受洗滌塔和電除塵布局影響，若窯氣管線帶水嚴重，不僅加快了管線腐蝕進程，還極易導致電除塵極絲斷裂，直接影響電除塵的穩定運行，縮短電除塵運行周期，增加維護費用，影響電除塵的除塵效率，使得電除塵出口窯氣凈化效果差，進而影響到壓縮工序壓縮機的正常運轉。

在此背景下，通過現場考察及討論總結，為保證生產持續穩定，制定改造方案，對窯氣除塵系統進行改造。改造方案分兩部分：洗滌塔部分及窯氣總管部分。

2 洗滌塔改造

窯氣經分離器后進入洗滌塔進行除塵，塔內負壓達到5 500 Pa，主要介質有涼海水、氯離子、高溫窯氣。原洗滌塔內構件均用304不銹鋼，現已出現大面積點蝕，塔體為普通碳鋼材質，內部乳膠水泥防腐層已部分脫落，塔體已多次出現漏點。

改造后，洗滌塔內構件材質由304不銹鋼提升為316L不銹鋼，塔體基礎加固處理。相比304不銹鋼，316L不銹鋼在機械性能上并無太大差異，但在耐腐蝕性上，特別是在高溫環境下，316L不銹鋼耐腐蝕性更好。316L不銹鋼材料含有鉬的奧氏不銹鋼，比304不銹鋼更耐鹵族元素，能夠耐受海水里的氯離子所導致的局部腐蝕——點蝕，縫隙腐蝕。因此，塔內構件(包括：塔內多層篩板、可拆卸連接件、連接卡子、支撐橫梁、篩板支撐圈、更換的頂部不銹鋼汽水分離器及支撐骨架)材質均使用316L不銹鋼，減少受海水影響造成的設備腐蝕，延長洗滌塔筒體及內部構件的使用壽命。

圖1 316L不銹鋼篩板層

圖2 316L不銹鋼汽水分離器

洗滌塔在最上面的一層不銹鋼篩板上方700 mm處增加一層200 mm厚的鮑爾環層，改善氣液分布；鮑爾環上方加沖洗水，提高洗滌塔的泡沫效果。

新加的鮑爾環填料全名為增強聚丙烯鮑爾環，是一種高徑相等的開孔環型填料，規格尺寸為φ76(外徑)×φ76(高度) ×2.6(厚度)，使用溫度≥100 ℃，單重為36 g左右。增強聚丙烯鮑爾環中間為“米”形支撐骨架，每層窗孔有5個舌葉，每個舌葉內彎指向環心，上下兩層窗孔的位置相反錯開，開孔面積約占環壁總面積的30%左右，使得塔內的氣體和液體能夠從窗孔自由通過，改善了氣液分布，提高洗滌塔的泡沫效果。

圖3 增強聚丙烯鮑爾環

洗滌塔結構為上下三層不銹鋼篩板和五個溢水槽，洗滌海水流經最上面的一層篩板后，其余的海水經過溢水槽流至第二層篩板，再經過溢水槽到達最下面底層篩板后經排污管排出，含塵窯氣從塔底至下而上經過三層篩板，再經過增加的鮑爾環層后到達塔頂的不銹鋼汽水分離器，通過出口支管進入電除塵進氣總管。

3 窯氣管線改造

為降低管線內結疤的處理難度，洗滌塔出氣管線總管口徑由DN1400改為DN1600。洗滌塔出口管線采用DN800管線，經U形彎管向下延長1 m接入DN1600總管，增加管線長度讓氣體內水分更快冷凝。電除塵入口支管采用DN700管線，由原先的下部接出改為從現在的DN1600總管上部接出，經U形彎管后進電除塵。窯氣管線均使用厚度12 mm的Q345B鋼板卷制。洗滌塔出口支管DN800、電除塵入口支管DN700及連通管和DN1600總管連接處使用法蘭連接，便于管線及設備拆安、檢修。為降低總管內水分殘留，窯氣總管增加倒淋系統，使用DN100管線制作安裝倒淋管，DN800管線制作倒淋罐。同時為便于清理總管內結疤，窯氣總管每100 m安裝800×1000 mm快開門一處。

圖4 窯氣管線流程改造前后對比圖

4 除塵系統改造效果

經優化改造后洗滌塔能有效形成泡沫層，從而提高除塵效率，大大降低進電除塵窯氣含塵量及帶水量，確保電除塵穩定運行。

洗滌塔頂部更換新材質的氣水分離器能提高氣液分離能力，窯氣經過氣液分離器夾帶的水分降低，同時電除塵入口支管從DN1600窯氣總管上部接出，經U形彎管進入電除塵，從而將最大限度的降低進電除塵的海水量。含水量小的窯氣進入電除塵，保證二次電壓平穩，除塵電流穩定；減少因含水分過多而對電除塵內部組件造成的腐蝕。降低電除塵的維修費用，延長維修周期。

為檢驗改造后的實際效果，我們把改造完成后11#洗滌塔與未改造的10#洗滌塔進行了對比試驗，試驗方案為：

在出口支管DN800的立管上開DN150人孔，焊接制作一個φ108的桶狀短管，試驗時，將洗滌塔海水洗滌流量分四個檔次依次沖水，分別為：25 m3/h，30 m3/h,35 m3/h,40 m3/h，負壓：5 500 Pa，每檔沖水將試驗用的短管伸入DN800出口立管內接水30 min，然后取出查看洗滌塔出口支管帶水量。試驗結果如表1。

表1 氣水分離器改造效果比較

試驗對比說明：增加鮑爾環層及提升影響塔內腐蝕破損的篩板和溢水槽等相關備件材質后，消除了洗滌塔出口支管帶水現象。

通過洗滌塔氣水分離器及窯氣管線流程改造，大大減少了進入窯氣帶水現象，提升了窯氣除塵效果，延長了電除塵穩定運行周期，同時為壓縮工序的平穩運行提供可靠保障。