CN101385934A - 一种联碱生产中对石灰窑气的除尘方法及专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种联碱生产石灰窑气中对石灰窑气进行机械和静电组合除尘的方法及其专用设备，是指由石灰窑出来的含尘窑气经换热器换热后，首先进入一级机械除尘设备进行粗除尘并收集粉尘，经粗除尘后的气体再通入二级干法电除尘设备进行精除尘，进一步收集粉尘，经过精除尘后的气体通过干法方式降温至低于40℃。本发明能够有效除去石灰窑气中的粉尘，从而减小了对后续生产设备磨损，提高了后续产品品质，还杜绝了二次污染的产生，除尘效果的稳定性和连续性较好。

Description

一种联碱生产中对石灰窑气的除尘方法及专用设备

技术领域

本发明涉及一种石灰窑气的除尘方法，尤其是联碱生产石灰窑气中对石灰窑气进行机械和静电组合除尘的方法。

背景技术

煅烧石灰石制备二氧化碳气体是化工行业特别是联碱生产行业的一个重要工序，分为以下分步工艺：石灰窑煅烧、窑气降温、窑气除尘、气水分离、焦炭吸附和二氧化碳压缩。具体的是焦煤和石灰石计量、提升、混合后均匀的落入石灰窑内，经预热、煅烧，从窑顶出来的窑气经换热器冷却后进入除尘工艺进行除尘、降温，然后再进行气水分离、焦炭吸附后进入压缩系统，经过二氧化碳压缩机压缩后送至碳化塔制碱。从石灰窑出来的窑气温度一般为120-150℃，有时可达300℃，窑气成分以N₂和CO₂为主，次要成分包括CO，O₂，SO₂，水蒸气，焦油和粉尘，石灰窑气的含湿量很低，不可检测。其中粉尘含量波动较大，粉尘浓度可能高达15000mg/Nm³，对于联碱生产工艺来说，由于窑气中的粉尘会严重磨损二氧化碳压缩机的阀片、阀座、缸体直至堵塞压缩机，而且粉尘浓度过高还会影响后续产品的质量，这就要求除尘工艺有很高的效率，因此要求进入压缩机的气体中粉尘浓度必须低于50mg/Nm³，同时，粉尘中含有腐蚀性介质SO₂和煤焦油，若遇水则会腐蚀后续压缩机和管道，因此要求气体中尽量少含或者不含水分，以降低其腐蚀性；除此之外，由于石灰窑气温度和粉尘浓度等的剧烈波动性也对除尘工艺的稳定可靠性提出严格要求，在国家节能减排的大环境要求下，窑气除尘工艺还应该同时有效解决二次污染问题。

除尘技术是捕集、分离含尘气流中的粉尘等固体颗粒物的技术，在工业除尘技术中所遇到的经常是对携带有固体颗粒的气流进行气固分离，石灰窑气也属于这种含尘气流，常规的除尘方式分为机械、布袋和电除尘。目前联碱生产中对石灰窑气的除尘广泛采用的是两级除尘处理：一级干法采用惯性除尘器或旋风除尘器去处大颗粒的粉尘，二级湿法采用喷淋除尘器或筛板塔去处较小颗粒粉尘和SO₂，二级湿法也有部分厂家选用布袋除尘或立式湿法电除尘器去处较小颗粒粉尘；显然，现有的除尘组合方式有如下三种，一是机械除尘+机械除尘方式，这种组合方式除尘效率低(<80％)，粉尘对后续生产设备磨损太大，也不利于后续产品品质的保证；二是机械除尘+布袋除尘方式，虽然二级的布袋除尘能够很好地降低气体中的粉尘含量，但是布袋除尘器运行阻力高，现有后续压缩机抽风能力很难满足要求；三是使用较为广泛的机械除尘方式+湿法除尘方式，湿法除尘包括湿法机械除尘或湿法电除尘，通过湿法除尘进行精除尘和降温，这种方式除尘效率低(<90％)，还会增加气体的含湿量，一般大于1％(重量比)，这不仅增加了后续气水分离设备的分离难度，还容易出现结垢、堵塞等情况，造成整个系统停机检修，烟气带水也容易使SO₂和煤焦油的腐蚀和黏附性表现出来，损坏后续设备，同时还要产生大量废水，造成二次污染；同时，湿法除尘循环用水涉及到水池等设施，在设计制造之初不可能留有足够余量，对温度升高、烟气量增大、粉尘浓度意外增大等情况没有足够的富余量来保证效果，温度过高甚至会使循环供水不足迫使设备停止使用，除尘工艺的稳定性收到很大的制约。

综上所述，对于石灰窑气的除尘，现有技术陷入了这样的困境：选择除尘效率低的设备组合，粉尘浓度达不到要求；选择除尘效率高的设备组合，不仅设备运行的连续性和稳定性受到较大影响，且水分含量也不能降低到令人满意的水平，必须采用气水分离设备对处理的气体进行气水分离，降低其含水量，因此存在水资源耗费量大，形成了二次污染的缺点，同时不能充分利用转移的热能，造成能源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点而提供一种用于联碱生产中的组合式除尘工艺，该除尘工艺能够连续有效降低气体粉尘浓度，且不会造成二次污染。

本发明的目的是这样实现的：

一种联碱生产中对石灰窑气的除尘方法，由石灰窑出来的含尘窑气经换热器换热后，首先进入一级机械除尘设备进行粗除尘并收集粉尘，经粗除尘后的气体再通入二级干法电除尘设备进行精除尘，进一步收集粉尘，经过精除尘后的气体通过干法方式降温至低于40℃，这些降温方式可以选用自然/机力风冷器、水冷套管、余热锅炉等表面热交换设备中的一种。

其中，一级除尘的分离效率设计值为70-80％范围，主要除去>5

μm粒径范围内的粉尘，尤其是对其中>50μm粒径的粉尘的分离效率高达96％；进入干法电除尘设备的气体含尘浓度小于3000mg/Nm³、粉尘的比电阻为10⁴-10¹²Ω*cm，二级除尘的分离效率设计值为>99％范围，可除去>0.1μm粒径范围内的粉尘，对>5μm粒径的粉尘的分离效率高达99％以上，干法电除尘设备出口的气体含尘浓度小于50mg/Nm³。

实施上述除尘方法的专用设备，至少包括：

一级机械除尘设备，可以选用惯性除尘器或旋风除尘器，其进口与换热器相连，用于初步除去石灰窑气中的粉尘，得到粗除尘气体；

二级干法电除尘器，其进口与一级机械除尘设备的出口相连，用于对粗除尘气体的进一步除尘，得到精除尘气体；

干法降温设备，可以选用自然/机力风冷器、水冷套管、余热锅炉等表面热交换设备中的一种，其进口与干法电除尘器的出口相连，其出口与后续设备相连，用于对精除尘气体的降温。

其中，二级干法电除尘器，是在常规湿法电除尘设备上，去掉了喷淋冲洗装置，其工作原理为：从进气口将粗除尘后的气体输送到干法电除尘器内，通过高压线将电压加到集尘管内的放电线上，气体进入集尘管内，即进入除尘区，带电运转的电除尘器在高压的作用下，产生了电晕电流和电场强度，在电场力的作用下，气体中的尘粒完成了带电、移动、沉降过程，气体中的带电尘粒向集尘管运动，气体在集尘管中滞留、运行得到除尘，最后直达出气口，被吸收在集尘管壁的尘粒通过钢刷刷下并收集后，从除尘器上的出口排出。

本发明相对于现有技术有如下优点：

本发明因为采用了机械式除尘和干法电除尘两种除尘方式的组合，能够有效除去石灰窑气中的粉尘，使通入后续设备的气体中的粉尘浓度小于50mg/Nm³，从而减小了对后续生产设备磨损，提高了后续产品品质；同时，本发明未采用增加窑气含湿量的除尘设备，即未采用喷淋除尘、降温等设备，不仅保证了后续设备运行的连续性，还杜绝了二次污染的产生，同时增加的干法降温设备不仅能有效降低气体温度，也能很好的回收热能；再者，采用的干法电除尘器，因不会受到水池等外部设施的影响，所以在石灰窑气温度剧烈变化(对应的窑气容积变化)时，设备本身不会因为处理风量变化过大而停机或者失效，其足够的除尘效率富余量，即便在石灰窑气温度和粉尘浓度剧烈的变化下，也能保证除尘效果的稳定性和连续性。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不只限于这些例子。

实施例1：一种用于联碱生产的设备，它包括：

一个石灰窑1，主要用于石灰的煅烧，在煅烧石灰的过程中，石灰窑气不断产生并经过其上端出气口1-1排出；

一个夹套换热器2，主要用于石灰窑气的降温和热能回收，其进口2-1与石灰窑1的出气口1-1连通；

一个惯性除尘器3，其进口3-1与夹套换热器2的出口2-2连通，用于初步除去石灰窑气中的粉尘，得到粗除尘气体；

一个干法电除尘器4，其进口4-1与惯性除尘器3的出口3-2连通，用于对粗除尘气体的进一步除尘，得到精除尘气体；

一个余热锅炉5，其进口5-1与干法电除尘器4的出口4-2相连，用于对精除尘气体的降温；

一个焦炭吸附器6，其进口6-1与余热锅炉5的出口5-2相连，主要用于进一步吸附气体中的煤焦油；

一个压缩机7，主要用于二氧化碳气体的压缩，其进口7-1与焦炭吸附器6的出口6-2连通，其出口7-2与后续联碱生产设备连通。

需要说明的是，在联碱生产中，由惯性除尘器3、干法电除尘器4和余热锅炉5组合构成了联碱生产中的除尘装置，将上述除尘装置使用于联碱生产中的石灰窑气除尘，方法如下：

由石灰窑出来的含尘窑气经换热器换热降温后，首先进入惯性除尘器3进行粗除尘并收集粉尘，进入惯性除尘器3的石灰窑气的温度为120-150℃，含尘量为10000mg/Nm³，惯性除尘器3内气流速度为1—3m/s，气体停留时间为5-10s，惯性除尘器3处理风量为20000m³/h，该惯性除尘器3分离效率设计值为70％，主要除去>5μm粒径范围内的粉尘，尤其是对其中>50μm粒径的粉尘的分离效率高达96％；

经粗除尘后的气体含尘量小于3000mg/Nm³，温度为110-140℃，粉尘的比电阻为10⁴-10¹²Ω*cm，再通入干法电除尘设备4进行精除尘，干法电除尘设备4的气流驱进速度为0.5—1m/s，处理风量为20000m³/h，同极间距为400mm，粗除尘后的气体进入干法电除尘器4后，在电场力的作用下，气体中的尘粒完成了带电、移动、沉降过程，气体中的带电尘粒向集尘管运动，气体在集尘管中滞留、运行得到除尘，最后直达出口4-2，被吸收在集尘管壁的尘粒通过钢刷刷下并收集后，从除尘器上的出口排出，该干法电除尘器4的分离效率设计值为>99％范围，可除去>0.1μm粒径范围内的粉尘，对>5μm粒径的粉尘的分离效率高达99％以上，通过该干法电除尘器4进行精除尘后，出口的气体含尘浓度小于50mg/Nm³；

经过精除尘后的气体温度为100-130℃，进入余热锅炉5进行换热降温至40℃以下后，再进入焦炭吸附器6吸附煤焦油，再通过压缩7机对二氧化碳气体的压缩后，输入联碱生产的后续步骤。

实施例2：一种用于联碱生产的设备，它包括：

一个石灰窑1，主要用于石灰的煅烧，在煅烧石灰的过程中，石灰窑气不断产生并经过其上端出气口1-1排出；

一个夹套换热器2，主要用于石灰窑气的降温和热能回收，其进口2-1与石灰窑的出气口1-1连通；

一个旋风除尘器3，其进口3-1与夹套换热器2的出口2-2连通，用于初步除去石灰窑气中的粉尘，得到粗除尘气体；

一个干法电除尘器4，其进口4-1与惯性除尘器3的出口3-2连通，用于对粗除尘气体的进一步除尘，得到精除尘气体；

一个机力风冷器5，其进口5-1与干法电除尘器4的出口4-2相连，用于对精除尘气体的降温；

一个焦炭吸附器6，其进口6-1与余热锅炉5的出口5-2相连，主要用于进一步吸附气体中的煤焦油；

一个压缩机7，主要用于二氧化碳气体的压缩，其进口7-1与焦炭吸附器6的出口6-2连通，其出口7-2与后续联碱生产设备连通。

需要说明的是，在联碱生产中，由旋风除尘器3、干法电除尘器4和机力风冷器5组合构成了联碱生产中的除尘装置，将上述除尘装置使用于联碱生产中的石灰窑气除尘，方法如下：

由石灰窑出来的含尘窑气经换热器夹套换热器2换热降温后，首先进入旋风除尘器3进行粗除尘并收集粉尘，进入旋风除尘器3的石灰窑气的温度为120-150℃，含尘量为15000mg/Nm³，旋风除尘器3内气流速度为15—20m/s，旋风除尘器3处理风量为40000m³/h，该旋风除尘器3分离效率设计值为80％，主要除去>5μm粒径范围内的粉尘，尤其是对其中>50μm粒径的粉尘的分离效率高达96％；

经粗除尘后的气体含尘量小于3000mg/Nm³，温度为110-140℃，粉尘的比电阻为10⁴-10¹²Ω*cm，再通入干法电除尘器4进行精除尘，干法电除尘器4的气流驱进速度为0.5—1m/s，处理风量为40000m³/h，同极间距为400mm，粗除尘后的气体进入干法电除尘器4后，在电场力的作用下，气体中的尘粒完成了带电、移动、沉降过程，气体中的带电尘粒向集尘管运动，气体在集尘管中滞留、运行得到除尘，最后直达出口4-2，被吸收在集尘管壁的尘粒通过钢刷刷下并收集后，从除尘器上的出口排出，该干法电除尘器4的分离效率设计值为>99％范围，可除去>0.1μm粒径范围内的粉尘，对>5μm粒径的粉尘的分离效率高达99％以上，通过该干法电除尘器4进行精除尘后，出口的气体含尘浓度小于50mg/Nm³；

经过精除尘后的气体温度为100-130℃，进入机力风冷器5进行换热降温至40℃以下后，再进入焦炭吸附器6吸附煤焦油，再通过压缩机7对二氧化碳气体的压缩后，输入联碱生产的后续步骤。

Claims (8)

1、一种联碱生产中对石灰窑气的除尘方法，由石灰窑出来的含尘窑气经换热器换热后，其特征在于通过如下步骤进行除尘：

首先进入一级机械除尘设备进行粗除尘并收集粉尘，经粗除尘后的气体再通入二级干法电除尘设备进行精除尘，进一步收集粉尘，经过精除尘后的气体通过干法方式降温至低于40℃。

2、根据权利要求1所述的联碱生产中对石灰窑气的除尘方法，其特征在于一级机械除尘的分离效率设计值为70-80％范围，主要除去>5μm粒径范围内的粉尘，尤其是对其中>50μm粒径的粉尘的分离效率达96％。

3、根据权利要求1所述的联碱生产中对石灰窑气的除尘方法，其特征在于进入二级干法电除尘设备的气体含尘浓度小于3000mg/Nm³、粉尘的比电阻为10⁴-10¹²Ω*cm。

4、根据权利要求1或3所述的联碱生产中对石灰窑气的除尘方法，其特征在于二级干法电除尘除尘的分离效率设计值为>99％范围，主要除去>0.1μm粒径范围内的粉尘，对>5μm粒径的粉尘的分离效率达99％以上。

5、根据上述任何一项权利要求所述的联碱生产中对石灰窑气的除尘方法，其特征在于干法电除尘设备出口的气体含尘浓度小于50mg/Nm³。

6、一种专用于权利要求1所述联碱生产中对石灰窑气的除尘方法的设备，其特征在于包括：

一级机械除尘设备，其进口与换热器相连，用于初步除去石灰窑气中的粉尘，得到粗除尘气体；

二级干法电除尘器，其进口与一级机械除尘设备的出口相连，用于对粗除尘气体的进一步除尘，得到精除尘气体；

干法降温设备，其进口与干法电除尘器的出口相连，其出口与后续设备相连，用于对精除尘气体的降温。

7、根据权利要求6所述的设备，其特征在于所述的一级机械除尘设备可以选用惯性除尘器或旋风除尘器中的任何一种。

8、根据权利要求6所述的设备，其特征在于所述的干法降温设备选用自然风冷器、机力风冷器、水冷套管、余热锅炉设备中的任何一种。