許亞茹

(青海金世紀(jì)工程項(xiàng)目管理有限公司，青海 格爾木 816000)

1 前言

氯化鉀是鉀存在的主要形態(tài)，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)中。具有較強(qiáng)的吸濕性并有較強(qiáng)的粘性，流動(dòng)性較差[1]。易溶于水，在水中溶解度隨溫度的升高而迅速增加，10 ℃下溶解度為31 g/100 g H2O，20 ℃時(shí)為34 g/100 g H2O，60 ℃時(shí)為45.5 g/100 g H2O。

以光鹵石和鉀石鹽為原料生產(chǎn)氯化鉀分為熱法和冷法加工兩大類。無(wú)論采用哪種工藝路線，在成品氯化鉀包裝前，都需進(jìn)行干燥除濕。干燥過(guò)程中產(chǎn)生的含塵煙氣若采用合理可靠的除塵措施，不但能提高氯化鉀收率，對(duì)周邊大氣環(huán)境的改善也有很大益處。尤其在環(huán)境污染日益嚴(yán)重，國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視程度越來(lái)越高的情況下，工業(yè)除塵效果的好壞顯得至關(guān)重要。

2 工業(yè)除塵技術(shù)

工業(yè)除塵技術(shù)就是利用兩相流動(dòng)的氣固或液固分離原理捕集氣體中的顆粒物[2]。按除塵作用力原理分為干式和濕式除塵兩大類。

干式除塵是將從煙氣中除下來(lái)的灰以干態(tài)排出的除塵技術(shù)，主要包括重力除塵、慣性除塵、旋風(fēng)除塵、電除塵和袋式除塵。使用范圍廣，大多數(shù)除塵對(duì)象都可以使用干式除塵器，特別是對(duì)于大型集中除塵系統(tǒng)而言，粉塵排出的狀態(tài)為干粉狀，有利于集中處理和綜合利用。但是不能去除氣體中的有害成分。需要注意的是：處理相對(duì)濕度高的含塵氣體或高溫氣體時(shí)，需采取防結(jié)露措施，否則易產(chǎn)生粉塵黏結(jié)、堵塞管道的現(xiàn)象。

濕式除塵是依靠液滴或液膜對(duì)粉塵進(jìn)行捕集的除塵技術(shù)[3]。主要有噴淋塔、水膜除塵、洗浴式除塵及填料洗滌除塵等。濕式除塵器構(gòu)造較簡(jiǎn)單，初期投資較低，凈化效率較高；在除塵的同時(shí)，還能吸收含塵氣體中的其他有害成分，并使氣體溫度降低；能夠處理相對(duì)濕度高、有腐蝕性的含塵氣體。缺點(diǎn)是耗水量大，排出的含塵污水須設(shè)置污水處理設(shè)施進(jìn)行二級(jí)處理，總體能耗偏高。

3 氯化鉀生產(chǎn)中常用的除塵措施及存在的問(wèn)題

察爾汗鹽湖是我國(guó)主要的鉀肥生產(chǎn)基地，在氯化鉀干燥工序中普遍采用流化床或轉(zhuǎn)筒干燥器。對(duì)于干燥工序產(chǎn)生的含氯化鉀粉塵的尾氣采用單一的除塵技術(shù)都達(dá)不到工藝指標(biāo)要求[4]，目前多采用旋風(fēng)除塵+布袋除塵的組合方式。工藝流程圖如圖1。

圖1 氯化鉀生產(chǎn)尾氣除塵系統(tǒng)改造前工藝流程圖Fig.1 Process chart of exhaust dust removal system for potassium chloride production before modification

以處理能力為75 t/h的轉(zhuǎn)筒干燥器為例，濕含量約8%的氯化鉀輸送到轉(zhuǎn)筒干燥器內(nèi)，與以天然氣為熱源的熱煙氣直接接觸，濕物料中的水分被蒸發(fā)。干燥后的氯化鉀(含水量≤1%)經(jīng)卸料口卸出，由成品皮帶機(jī)輸送至包裝廠房進(jìn)行包裝。攜帶著一部分細(xì)顆粒氯化鉀粉塵的尾氣從排煙口排出，直接進(jìn)入到旋風(fēng)除塵器進(jìn)行一級(jí)除塵，在離心力的作用下70%～80%的氯化鉀粉塵被分離出來(lái)。此時(shí)旋風(fēng)除塵器頂部排出的尾氣含塵濃度約6 000 mg/m3，溫度110 ℃～120 ℃，經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入到布袋除塵器進(jìn)行二級(jí)除塵，布袋除塵器的除塵效率可達(dá)到99%～99.9%。經(jīng)過(guò)兩級(jí)除塵尾氣含塵濃度≤60 mg/m3，經(jīng)引風(fēng)機(jī)、煙囪直接排空，尾氣排放量160 000 m3/h。

在實(shí)際生產(chǎn)中，旋風(fēng)除塵+布袋除塵的組合方式卻沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的除塵效果，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出在布袋除塵器上。布袋除塵器內(nèi)頻繁出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，尤其在冬季生產(chǎn)中，設(shè)備和管道的熱損失較大，結(jié)露現(xiàn)象更為嚴(yán)重。由于氯化鉀吸濕后具有較強(qiáng)的粘性，致使反吹清灰效果變差，粘結(jié)在一起的氯化鉀粉塵將布袋堵塞，直接導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行阻力大幅上升，布袋除塵器箱體內(nèi)處于正壓狀態(tài)，灰斗底部經(jīng)?！懊盎摇薄４送饨Y(jié)露還加劇除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的腐蝕和濾袋的水解速度；布袋堵塞又是引發(fā)布袋磨損，穿孔和脫落的主要原因。這些都促使除塵器及濾袋的使用壽命縮短，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用升高。而且運(yùn)行狀況惡劣時(shí)，需要將布袋除塵器從系統(tǒng)中隔離出來(lái)進(jìn)行檢修，對(duì)生產(chǎn)和周圍環(huán)境造成了很大影響，產(chǎn)品回收率降低。

4 工藝改進(jìn)措施

針對(duì)上述存在的共性問(wèn)題，察爾汗鹽湖幾大鉀肥企業(yè)積極探索工藝改進(jìn)措施，紛紛采用旋風(fēng)除塵+水浴除塵的組合方式。在旋風(fēng)除塵器出口串聯(lián)一臺(tái)水浴除塵器，不再使用布袋除塵器。水浴除塵器內(nèi)沿塔體由下向上依次設(shè)置氣體均布器、4層～5層霧化噴淋裝置、除霧裝置、及防止噴嘴堵塞的反沖洗裝置。含塵氣體沿切線方向進(jìn)入到水浴除塵器筒體下部，經(jīng)氣體均布器后均勻上升通過(guò)霧化噴淋裝置，與逆向噴淋的水霧進(jìn)行接觸，在塵粒與液滴的碰撞、攔截和凝聚作用下，氯化鉀粉塵被吸收溶解，同時(shí)氣體與水進(jìn)行熱量交換。隨后氣體繼續(xù)上升，經(jīng)過(guò)除霧裝置對(duì)氣體中逃逸的小液滴進(jìn)行捕捉，最后經(jīng)塔頂上部煙囪排放至高空。完成質(zhì)熱交換的氯化鉀溶液返回至粗鉀濃密機(jī)進(jìn)行回收。工藝流程圖如圖2。

圖2 氯化鉀生產(chǎn)尾氣除塵系統(tǒng)改造后工藝流程圖Fig.2 Process chart of exhaust dust removal system for potassium chloride production after modification

改造后，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，收塵效果得到明顯改善，排放的尾氣中氯化鉀粉塵濃度在30 mg/m3～40 mg/m3。

旋風(fēng)除塵串聯(lián)水浴除塵的組合方式一方面可以提高煙氣中氯化鉀的回收率，達(dá)到氯化鉀粉塵的有效治理；另一方面吸收了氯化鉀粉塵的回收液可以直接返回前系統(tǒng)，不需要增加額外的水處理設(shè)施。

5 需注意的問(wèn)題

(1)采用水浴除塵器處理含氯化鉀粉塵的煙氣，需特別注意塔器、排煙煙囪及風(fēng)管材質(zhì)的選擇。因?yàn)楹u素的鹽對(duì)金屬材料有很大的腐蝕性，尤以Cl-對(duì)金屬材料的破壞作用最大[5]。

(2)水浴除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)氣體的分布很重要，氣體分布是否均勻?qū)⒅苯佑绊懙匠龎m效果的好壞。

6 結(jié)論

經(jīng)驗(yàn)表明，使用各種除塵裝置，不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，更是控制粉塵污染的重要舉措。各種除塵器的除塵效率、設(shè)備費(fèi)及操作費(fèi)等都不一樣，在設(shè)置除塵器時(shí)，應(yīng)對(duì)各種除塵器的性能有深刻的理解，充分考慮粉塵發(fā)生設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原料和燃料的種類、操作條件和含塵氣體的性質(zhì)和量，以組合成最經(jīng)濟(jì)的除塵系統(tǒng)，保證適宜的除塵效率。同時(shí)，在除塵器的維護(hù)管理上，還應(yīng)考慮由于粉塵性質(zhì)不同和操作條件變化時(shí)采用的處理措施。