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      電除霧器在硫酸生產尾氣中的應用
      - 2020-02-27-

        硫酸生產企業所排放的尾氣是環境治理的重點,因此在生產硫酸的過程中應并重經濟效益與環保效益。在處理硫酸生產中的尾氣時面臨著許多難題,其中酸霧處理問題亟待解決。在硫酸生產過程中應用電除霧器是解決酸霧問題的有效途徑,因此必須重視在硫酸生產線中裝設電除霧器。本文分析了硫酸生產尾氣中除霧的意義,同時探討了電除霧器在硫酸生產尾氣中的應用方法,包括結構與工作原理,質量控制方法及應用實例。此外,還簡單闡述了應用電除霧器時需要注意的問題。


        硫酸是一種較為常見的工業生產原料,主要被用于蓄電池、洗滌劑、顏料、藥物及肥料等工業產品的制造當中,在染料生產、金屬冶煉及石油凈化過程中也需要使用到硫酸[1]。在硫酸生產中排放的尾氣可對環境造成污染,因此必須采用科學合理的技術對硫酸生產尾氣進行處理。本文結合實踐工作經驗對硫酸生產尾氣處理中應用電除霧器的相關問題進行了探討,旨在有效提高硫酸生產企業的經濟效益及促進硫酸生產工業的發展。


        1.硫酸生產尾氣中的除霧問題


        為了生產出純度及濃度較高的硫酸,在實際工作中通常需要采用轉換率較高的工藝技術,目前我國所采用的硫酸生產工藝轉換率基本可以達到95%以上,在轉換率較高的同時,尾氣處理工作還有待完善,尤其是硫酸霧的清除問題。


        (1)在生產硫酸時,氣量、氣濃會出現大幅度波動現象,在這樣的條件下極易導致酸溫及酸濃得不到有效控制,進而造成硫酸蒸汽超過吸收臨界值或飽和值。上述情況發生后,蒸汽冷凝時就會形成大量酸霧,如無法有效除去尾氣中的酸霧,將會導致脫硫裝置的運行受到影響。目前硫酸生產中多使用填料塔、空塔等核心脫硫設備,脫硫設備除霧能力有限,即使在脫硫中應用堿性吸收劑也難以獲得理想的除霧效果。


        (2)冷凝器及凈化工段是硫酸霧形成的主要區域,生成的酸霧粒子較小,一般&lt;5um,因此機械過濾或機械攔截除霧效率相對較低。當酸霧顆粒進入脫硫塔后如采用濕法脫硫工藝,則將會增大煙氣含濕值,如此一來,不但無法將尾氣中的酸霧去除,同時還會導致酸霧增加。酸霧粒徑一般在0.1um~0.8um之間,與可見光波長相接近,因此酸霧能夠高效散射可見光;當尾氣被排出時就會出現排煙尾羽現象。排煙尾羽一般為白色,在受到煙氣溫度、環境相對濕度及溫度等影響下,白煙會發生變化,環境相對濕度越大時,白煙就會越長,甚至可達到1000m左右。如煙氣中存在粉塵、溶膠物質及氮氧化物等,還會對煙氣透明度造成影響并導致煙氣變成紅棕色,如此一來就可能使硫酸生產企業尾氣排放黑度超出相關標準。通過上述分析可知,硫酸霧可對硫酸生產過程產生不利影響,所以必須應用電除霧器將尾氣中的硫酸霧清除。


        2.電除霧器在硫酸生產尾氣中的應用分析


        2.1結構與工作原理


        電除霧器的結構與工作原理如下:


        (1)結構形式。在硫酸生產中所采用的電除霧器由以下幾個部分構成,即供電系統、上下氣室、陽極管、電暈極。如將電除霧器的外形特征作為分類標準,則可以分為室外電除霧器與室內電除霧器;如按照沉淀極形狀對電除霧器進行劃分,則可以分為管式與板式電除霧器。如進一步細分,則可以將管式電除霧器分為圓管式除霧器與蜂窩式除霧器,而板式電除霧器則分為同心圓式除霧器與平板式除霧器。


        (2)工作原理。電除霧器實現酸霧消除的工作原理為,在電除霧器的電暈極接通高壓直流電源,接通后檢查電暈極當中所釋放的靜電場能否使氣體發生電離現象,以便保證硫酸霧氣可在電離子的作用下分解為負離子與正離子。由于電暈極為陰極,在接通電源后變成負高壓極,發生電子雪崩后,小顆粒如塵及酸霧等就會被異性電荷所吸引,并在電場作用力下逐漸移動到沉淀極,當沉淀極當中的塵粉及霧粒厚度達到一定程度時,就會在重力作用下流向電除霧器的底部。由于塵粉及霧粒被吸附于除霧器當中,氣體則可以自由通過,因此可以實現有效消除酸霧及凈化尾氣的作用。經過電除霧器的尾氣可直接輸送到脫硫裝置當中,并在脫硫階段完成干吸處理,如此一來就能夠有效控制尾氣中酸霧的含量及預防出現排煙尾羽。


        2.2質量控制


        為了保證電除霧器能夠在硫酸生產的尾氣處理中發揮應有的作用,則應注重提高電除霧器運行的可靠性。要確保電除霧器能夠處于安全、可靠的運行狀態,并在此基礎上延長電除霧器的使用壽命及提高除酸霧的效率,則必須在應用之前做好相應的質量控制工作。


        (1)在采購原材料時應對材料供應方所提供的材料進行嚴格檢測,在檢測的過程中應按照ISO9001標準,確保物資質量與相關規定相符。


        (2)必須重視控制電除霧器安裝質量。在安裝電除霧器之前要對安裝人員進行相應的技能培訓,并安排質保人員負責監控電除霧器安裝的全過程[4]。(3)在硫酸生產線當中安裝好電除霧器之后應按照JB/T8535-2007標準及安裝圖紙要求對安裝質量進行檢查,同時按照HGJ299-2008、GB50205及HG20640標準對電除霧器的安裝質量進行驗收,驗收合格之后才能投入使用。


        2.3應用實例


        2.3.1除霧裝置中存在的問題


        某硫酸生產企業當中的工藝生產線始建于2005年,到目前為止已經投產運營了10年。硫酸生產線當中的除霧裝置為管式電除霧器,電除霧器當中共有205根PVC管,PVC管的直徑為300mm。在開始投入使用至投入使用的第4年,生產線當中的電除霧器運行指標均符合標準,且除霧效果良好。2010年后電除霧器的部分性能指標出現了下降趨勢,在生產硫酸的過程中無法有效調節指標電流,電除霧器當中通過的電流僅為40mA左右,無法有效滿足除霧需求。如此一來,后段設備生產狀況也受到影響。為了改善除霧效果,該廠在了解硫酸生產現狀后決定對除霧裝置進行系統性的改造,改造方法為增加一臺新型FRPP(增強聚丙烯)除霧器,并在此基礎上對原除霧器當中的PVC管進行處理。


        2.3.2電除霧器的應用


        電除霧器的應用情況如下:


        (1)FRPP除霧器結構如下:使用具有阻燃作用的FRPP材料制作除霧器外殼,以提高除霧器的氣密性、剛度及強度,并改善除霧器外殼的耐腐蝕性。電除霧器的外型為方形,陽極管采用導電性較強、耐氧化、耐腐蝕及耐高溫的FRPP材質制作而成,電除霧器整體具有質輕及強度高的特點。陽極管為六角形,沉淀極由方形管束組成,因此可增加氣流的截面積及改善除霧、吸塵效果。除霧器當中的放電電極由功率大、電極強且防塵性能良好的高效極線組成。此外,陰極管的長度為5.0m,陽極管的內徑為305mm~350mm,因此可以使處理的尾氣量得以增加。


        (2)FRPP除霧器工藝參數。恒流電源為85kV,除霧效率≥99%,沉淀極的有效面積為3.5m2~35m2,沖洗水壓≤0.25MPa,氣體流速為0.9m/s~1.6m/s,工作氣量為0.3×104m3/h~18.5×104m3/h,工作壓力≤-9kPa,工作溫度≤90℃,工作介質為含有SO2的酸性氣體。


        (3)原除霧器當中PVC管的處理。將電除霧器的入孔拆開,隨后進入到除霧器塔內對PVC管進行檢查,在檢查中發現部分PVC管已經被損壞,損壞的PVC管共為15條,表現為穿孔或破裂。對于已經損壞的PVC管,則在原PVC管套上新PVC管,套上新PVC管后焊接好套合部位。檢測焊接質量符合要求后利用高壓水沖洗PVC管上的積塵,沖洗后立即調整管內極線,以免對電除霧器的除霧作用造成影響。完成以上改造工作后開始送電進行試運行。


        2.3.3應用效果


        對原有的除霧裝置進行改造后投送全部電場進行試運行,在試運行期間發現電除霧器當中絕緣箱的內部溫度過低,且將硫酸生產的尾氣通入后,發現除霧器的二次電流及二次電壓均低于正常水平。對這一異?,F象進行分析后發現保溫材料當中的含水量過高是引起絕緣溫度低于正常值的主要因素,因此在FRPP除霧器中采用礦渣棉代替原有保溫材料。對保溫材料進行更換后,絕緣溫度明顯上升,且達到了正常標準;在實際絕緣溫度與設計溫度相符后,除霧器的二次電流及二次電壓均有了明顯提高,同時也減少了鼓風機出口部位存在的酸霧。通過試運行發現,相對于普通型電除霧器,FRPP除霧器具有以下優點:制作及安裝便利,對于硫酸生產過程中尾氣濃度波動大、流量變化大的特點具有較強的適應性,同時二次電壓及電流較高。另一方面,在對原電除霧器當中的部分PVC管進行改造前后獲得了以下指標數據:改造前電除霧器的電壓為40kv~43kv,改造后為55kv;改造前電流為40mA,改造后為150mA。在硫酸生產線當中正式投入使用電除霧器后,硫酸生產中的尾氣質量有了明顯改觀,含硫量顯著降低,當地環保局對該企業排放的尾氣進行在線監測后發現SO2為90mg/m3,與制定的強制性排放標準相符。此外,在正式投入使用后,電除霧器的除霧效率達到了99.4%,除霧效率得到了有效提高,同時在煙囪中排放尾氣的視覺效果良好,排放黑度達到標準,且無白煙及排煙尾羽現象出現。因此,同時收獲了環保效益與經濟效益。


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