重灰爐尾氣排放治理技術應用

劉曉衛

(陜西興化集團有限責任公司，陜西 咸陽 713100)

1 項目背景

聯堿裝置原設計重灰尾氣處理系統由循環水泵、洗滌塔、排氣罐、洗水桶等幾大部分組成。尾氣中粉塵及有害氣體主要靠洗滌塔及排氣槽來吸附凈化處理。此流程全部采用濕法除塵，導致洗滌水堿塵濃度高，在洗滌塔中氣液分離不徹底，排氣口堿塵較大，經檢測排放尾氣中粉塵含量超標，且尾氣夾帶霧滴含量高，拖尾現象嚴重，對周邊環境會造成一定程度的污染，現場地面常常出現白色堿塵，與當前的環保要求相差甚遠，以下為改造前尾氣顆粒物數據統計表。

表1 重灰尾氣改造前排口顆粒物含量數據

2 初步方案探討及改造目標

2.1 初步改造方案

原有洗滌塔洗滌效果及排氣槽的分離效果不好是導致尾氣堿塵濃度高的主要原因。考慮到原尾氣處理系統不能作大的變動調整，本次改造擬在原系統及系統末端進行改造，本工程改造范圍包括：重灰爐氣洗滌塔內部進行結構優化，在排氣槽底部水浴段進行結構改造升級，在排氣槽側加裝一套新的除霧除塵處理裝置，除霧除塵處理裝置(除霧系統，噴淋、沖洗系統)非標設備設計和制造，以及系統的安裝、調試等。

2.2 改造后流程變化

圖1 改造前工藝流程

圖2 改造后工藝流程

由煅燒爐、水合機排出的廢氣經排出口通過洗滌塔底部進氣口進入噴淋填料塔，塔體中上部噴淋吸收液，下部進入塔體的有害氣體與噴淋液呈逆流流動，廢氣穿過由填料組成的填料層，再經過噴淋洗滌處理，使氣液兩相充分接觸發生吸收反應，達到凈化目的。

經洗滌塔初步處理的廢氣排入排氣槽，排氣槽底部有固定深度的恒液位，由洗滌塔排入的廢氣通過管道引入恒定液位層，廢氣經恒定液位層均勻流出，讓氣體與液體充分混合，洗滌塔中未脫除干凈的粉塵顆粒在氣液混合過程中沉降分解。

為了降低排出尾氣中水霧含量及尾氣中攜帶的大的液滴、顆粒物，在排氣槽側面加裝一套除霧除塵裝置，除霧除塵裝置由波形板除霧器和管束式除霧器組成。排氣槽排出含有大量水霧的廢氣經波形板除霧器均流通過管束式除霧器處理后，將排出氣體中的液滴脫除凈化，使尾氣拖尾得到明顯改觀，顆粒物含量達標。(注：對于飽和蒸汽此工藝不能有效脫除)

吸收了廢氣中粉塵的噴淋吸收液由排氣槽、洗滌塔及除霧除塵裝置底部的回流管回流入地面洗水桶；廢氣處理過程中蒸發水分由補水管補充至設定的液位，洗水桶沉淀后的噴淋循環液通過循環泵抽出重新送進洗滌塔及排氣槽，這樣循環往復，不斷地對廢氣中的粉塵及有害氣體進行吸收凈化。當循環液達到一定的濃度后，循環液應補充更換，排出高濃度循環液運至系統的水合工序處理利用。

注：為了保證排放尾氣中顆粒物達標(<120 mg/m3)以下，除通過上述處理凈化手段以外，還得必須控制好噴淋循環液中堿的濃度。循環液中堿液濃度建議控制在10%以下。

3 改造方案的實施

3.1 洗滌塔改造

3.1.1 噴淋裝置

采用液相噴嘴將洗滌液霧化成細小液滴，均勻地分散于氣相中，增大液相的比表面積，有利于提高碰撞及攔截粉塵的概率，達到較高的除塵效率。

洗滌液通過噴嘴霧化成細小液滴均勻地向下噴淋，含塵氣體由噴淋塔下部進入，自下向上流動，兩者逆流接觸，利用塵粒與水滴的接觸碰撞而相互凝聚或塵粒間團聚，使其重量大大增加，靠重力作用而沉降下來。洗滌塔內噴淋系統改造利用原來的DN80沖洗進水管作為噴淋系統的總進水管，循環水量不需要增加，利用工藝系統的130 m3/h循環泵循環沖洗噴淋。但應控制循環液中溶解堿的濃度。

3.1.2 絲網除沫器

絲網除沫器主要是由絲網、絲網格柵組成絲網塊和固定絲網塊的支承裝置構成，絲網為各種材質的氣液過濾網，氣液過濾網是由金屬絲或非金屬絲組成。氣液過濾網的非金屬絲由多股非金屬纖維捻制而成，亦可為單股非金屬絲如PP聚丙烯和PTFE聚四氟乙烯等工程塑料，也可以采用混編型氣液過濾網如金屬與聚丙烯或聚四氟乙烯等工程塑料混編、金屬與各種纖維線混編等。

1.絲網 2.定距桿 3.格柵圖3 絲網除沫器

本次改造，考慮到堿液中還有少量的NaCl具有一定的腐蝕性，同時絲網要具有一定的強度，最后選擇抗腐蝕性強的316L金屬絲做為絲網除沫器。將原有φ1600×150絲網除沫器更換為φ3000×150的絲網除沫器。除沫器壓損約為200 Pa。

3.2 排氣槽改造

環形分布管具有結構簡單，制作方便的優點，因而在廣泛的用作流體初級分布器，如吸收塔的氣體、液體分布。使用環形分布管的目的是使氣體延管長方向均勻分布，即使單位管長所流出的氣體相等。

環形分布管的流道靜壓差應該被穿孔壓降的差別所補償；這就是環形分布管流體均布的條件式。本排氣槽分布管采用同心圓分布方式，中心設置豎流輸送總管。

考慮到總壓力損失的問題，排氣槽內水浴水深度維持原深度不變，排氣槽循環水補水管利用原來的供水管。

3.3 除霧除塵裝置

除霧除塵裝置由一個直徑2 500 mm高6 000 mm鋼構防腐塔組成，塔內由下到上依次為波形板除霧器、管束除霧器、管束除霧器沖洗系統；進氣口在塔的底部側面，排氣口在塔的頂部。塔及塔平臺總重約為3.5 t。

波形板除霧器是除霧除塵塔重要部件。波形板除霧器的功能是把在噴霧吸收過程中，煙氣夾帶的霧粒、漿液滴捕集下來。波形板除霧器的效率不僅與它身的結構有關而且與霧粒的重度和粒徑有關。根據液滴大小、系統壓降、材質、塔內氣液流速等參數最后確定了波形板除霧器型號為K300，過濾面積為7 m2，厚度為300 mm，材質為PP的波形板除霧器。

圖4 波形板除霧器

圖5 管束式除霧器

管束除霧器，洗滌塔在運行過程中，易產生粒徑為微米的“霧”，“霧” 含有大量水分，因此，被凈化的氣體在離開排氣槽之前要除霧。除霧器是排氣槽后端的重要部件。除霧器的功能是把在煙氣中夾帶的粉塵、霧粒、漿液滴捕集下來。除霧器的效率不僅與它身的結構有關而且與霧粒的重度和粒徑有關。根據霧滴大小，介質等參數確定了管式除霧器的規格，φ315×1200， 材質FRPP，2層，過濾面積(截面)14 m2，壓損400 Pa；沖洗管主管φ63，材質FRPP。

4 經濟效益分析

經過二十多天的設備安裝及改造，排放口尾氣中水霧及拖尾現象目測有明顯改觀，排放口顆粒物含量符合 GB16297《大氣污染物綜合排放標準》。排口中堿塵濃度由改造前的1 466.79 mg/m3降至8.0 mg/m3，現場地面再未曾出現白色痕跡堿塵。(見表2)

表2 重灰尾氣改造后排口顆粒物含量數據

本項目在改造前因尾氣排空指標不達標，現場環境惡劣，導致一直停產階段，通過改造，排口指標正常，環境問題得以解決，運行至今一切運行良好。本改造不但使環保問題得以解決，同時由停產轉向開車，按照重質堿與輕質堿利潤差50元計算，重質堿日產400噸計算，每年經濟效益50×400×300=600萬。