煅烧炉电除尘器在我公司的应用(最新)

1煅烧电除尘器在我公司的应用李幼文(江苏华尔润集团有限责任公司设计研究院江苏张家港215625)摘要：针对轻灰煅烧炉气中的碱尘，采用电除尘的方法（干法），回收作为煅烧炉返碱，从而增加产量，减少部分产品在重碱与煅烧之间的循环，降低能耗。关键词：重碱；轻灰；电除尘器；一、前言煅烧是纯碱制造的主要工序，湿重碱（NaHCO3+H20）被煅烧为纯碱，其过程国内多采用回转式煅烧炉来完成，煅烧炉用蒸汽加热，炉内排出的尾气如何处理，是近年纯碱行业讨论的热点：我公司一期联碱项目，开始采用旋风除尘单级分离流程，炉气分离不彻底，造成轻灰炉气冷凝液碱度较高（7~9tt）后技改为旋风除尘后串联热碱液喷淋洗涤流程，冷凝液碱度降到3~5tt，产生的热碱液通过滤过工序进入系统。我公司在二期联碱扩建项目中，借鉴行业先进技术，采用干法电除尘器替代热碱液喷淋洗涤流程，除尘效率高，既可回收尾气中大部分碱尘返回煅烧炉，又有利于系统水平衡。显然是一大技术进步。二、煅烧炉尾气处理工艺2.1、制碱业一般采用回转式煅烧炉，它处理的是湿重碱，湿重碱的成分见表1。经过炉内一系列物理化学反应，生成纯碱，炉头排出炉气。炉内的物理化学反应为：2NaHCO3△Na2CO3+CO2↑+H2O↑NH4HCO3△NH3+2CO2↑+H2O↑NaHCO3+NH4Cl△NaCl+NH3↑+CO2↑+H2O↑H2O(l)△H2O(g)2.2、我公司湿重碱，出炉纯碱，尾气的物料组分如下：表1:湿重碱的成份NaHCO3Na2CO3NaClNH4HCO3H2O质量%～69.93～6.4～0.3～3.56～19.81温度30℃2表2：出炉成品(纯碱)的成份Na2CO3NaCl杂质灼失质量%99.3～0.6～0.02其余温度170℃表3：出炉尾气的成份H2O(g)CO2NH3空气碱尘体积%69.9325.872.531.678~15(g/m3)温度110℃2.3、湿重碱在回转式煅烧炉中被加热至160～180℃时，分解成成品纯碱及尾气，纯碱进成品仓，尾气经冷凝、洗涤、净化降温后的主要成分为CO2，CO2气体通过压缩机送入碳化塔，在制碱塔中重新和原料液反应，进一步循环利用。2.4、煅烧炉尾气量的计算：重碱煅烧理论上生成炉气量我公司煅烧烧成率约51%，据此计算出每生产一吨纯碱需重碱量约2008kg，（未计产品损失）重碱组成为：NaHCO3:69.93%,NH4HCO3:3.56%,H2O:19.81%,计算每生产1吨纯碱生成炉气量Nm3（1）CO2气体生成量GA：2NaHCO3→Na2CO3+CO2↑+H2O↑G1=(2008×0.6993)/(2×84)=8.358KmolNH4HCO3→NH3↑+CO2↑+H2O↑G2=(2008×0.0356)/79=0.905KmolGA＝G1＋G2＝8.358＋0.905＝9.263Kmol（2）NH3生成量GBNH4HCO3→NH3↑+CO2↑+H2O↑GB＝（2008×0.0356)/79=0.905Kmol（3）H2O气生成量GW2NaHCO3→Na2CO3+CO2↑+H2O↑3G1=(2008×0.6993)/(2×84)=8.358KmolNH4HCO3→NH3↑+CO2↑+H2O↑G2=(2008×0.0356)/79=0.905KmolH2O（L）→H2O（g）G3＝2008×0.1981＝397.78Kg＝22.099KmolGW＝G1＋G2＋G3＝8.358＋0.905＋22.099＝31.362Kmol（4）生成炉气总量体积VG=9.263+0.905+31.362=41.53Kmol在标准状况下，炉气体积V＝41.53×22.4＝930.27Nm3/吨纯碱（5）我公司单炉尾气量，（单炉年生产纯碱量约11.5万吨）115000÷8000×930.27=13372.6Nm3/h考虑到煅烧控制在微负压生产，系统不可避免会漏入空气，通过理想气体状态方程计算，我公司煅烧炉的尾气量实际约15000m3/h（工况）2.5、煅烧炉的生产工艺流程：从煅烧炉中排出的气体主要含有碳酸钠固体，在通过一级旋风除尘器后，仍有约15g/m3的粉尘含量，除尘效率90%,煅烧炉的尾气量按15000m3/h计算，则：粉尘量为15g/m3×15000m3/h×90%=202.5kg/h，也就是每台炉子每小时有202.5kg的成品碱被热碱液喷淋溶化及冷却塔中的水冲走，我公司23万吨/年的纯碱项目配套二台同等规格的煅烧炉，那么每年约有近2×202.5×8000＝3240吨的成品纯碱被喷淋溶解进入系统循环，即减少产量，又增加能耗，还不利于炉气冷凝液的综合利用。三、现有的几种回收方法针对这一较大的浪费，各碱厂采用了不同的回收方法：3.1、第一种方法，用水洗法回收，即在旋风除尘器后加上一级水洗收尘器，水洗除尘器的液体进入工艺，进行再反应。根据液体碱度的大小分别进入系统不同部位回收利用，这样可以减轻原第一级和第二级水冷却塔的负担，也可以减少部分污水排放。但是，已经制成的成品碱，再返回工艺流程，会增加反应时的各项指标。这一方法在我公司一期项目上应用，除尘效果较好。3.2、第二种方法，采用袋式除尘器。利用袋式收尘器的收尘效率高，操作维修方便，设备本体轻的特点，但存在如下问题：（1）炉气温度低于100℃会产生结露现象，而袋收尘器的结构特点，决定了其漏风系数较大，难以解决结露问4题；（2）袋式收尘器采用压缩空气清灰，而压缩空气会降低CO2的气体浓度；（3）碱尘容易糊袋，一旦袋子结疤，整个系统不通风，造成停产；（4）布袋寿命一般为一年，维修量很大。本办法已有几家纯碱厂做了试验，但最后均没有能够实现工业化运行。3.3、第三种方法，就是用电除尘器进行炉气碱尘回收。通过考察了解到，该方法已经在行业好几个厂家使用，均有较理想的效果，热碱回收效率达到90%以上。四、电除尘器用于煅烧炉气碱尘回收技术4.1、选择好电除尘在生产中的工艺位置，使之与生产工艺相衔接。我公司考虑到电除尘收集碱尘毕竟是第一次应用，出现故障难以避免，所以设计中保留了热碱液喷淋系统，与之并联互为备用，电除尘正常运行时关闭热碱液喷淋系统。如图。电除尘器在生产工艺中的布置4.2、由于电除尘器工作在高湿、高温、高腐蚀下的工况下，要尽最大限度地减少其结露的可能性，做好保温伴热、防结露、防腐蚀的措施。4.3、煅烧炉电除尘器的技术指标电场横断面积16㎡处理烟气量～20000m3/h入口烟气温度～120℃出口烟气温度＞100℃入口浓度＜15g/m35出口浓度＜1.5g/m3五、投入费用、运行费用及收回成本5.1、电除尘器本体投资：～100万元/台套5.2、运行费用：电收尘器耗电(1)本体电耗：20KW(2)蒸汽加热(伴热)0.1t/h按电费0.65元/KW，蒸汽100元/t，折合运行费为23元/h。5.3、成本核算：单台除尘器每小时平均收回碱尘量202.5kg/h，两台电除尘器每年回收3240吨，每吨纯碱利润按目前500元计算，年创效益162万元，两年内就可收回投资。经济效益可观六、结语我公司二期煅烧炉电除尘器的应用，效果好，即回收了产品，又有利于母液平衡，在湿法除尘热碱液没有更好出路的情况下，在新建纯碱项目中值得推广。当然，如果热碱液有好的出路（如：生产小苏打；盐碱联合企业用来精制卤水；生产苛化烧碱），还需综合考虑。参考文献[1]王楚，周光耀等.纯碱生产工艺与设备计算[M].北京：化学工业出版社，1995作者李幼文（1972-），男，工程师，主要从事化工行业的技术研发工作。电话：151785810550517-58565593地址：江苏省张家港市锦丰镇华润路1号