171-石化企业可燃固体废弃物处置装置焚烧尾气脱硫塔采用羽叶分离器升级丝网分离器方案

      本技术贴主要针对石油化工企业可燃固体废弃物处理装置焚烧炉尾气脱硫洗涤塔采用羽叶分离器技术升级改造传统丝网除沫器内件技术方案进行讨论，欢迎同行积极参与。

       在石油化工企业，生产经营过程都不可避免产生不少可燃固体废弃物，或者可燃与不可燃混合型固体混合物，往往利用建成的固体废弃物处置装置进行焚烧减量化，并回收焚烧产生的热能。国内外建设有成千上万座固体废弃物处置装置。但据不少企业业主和装置操作人员反馈，他们的固体废弃物处置装置运行中反倒被周边群众投诉和当地环保部门罚款处理甚至勒令整改，最主要的问题就是固体废弃物焚烧尾气脱硫洗涤塔运行不好，烟囱排气不达标，且时而发生烟囱带水随烟气飘落，对周围环境造成污染。本帖即以某企业固体废物处置装置焚烧尾气脱硫洗涤塔气液分离器技改为例，与大家一起进行分析讨论。

      某企业建成的固体废弃物处理装置的工艺装置流程是，将收集的固体废弃物进行简单预处理整理，送入焚烧装置减量化。焚烧炉产生的尾气，经过热回收装置副产蒸汽，降温后的烟气通过引风机送入脱硫洗涤塔，以10-30%碱液进行循环喷淋洗涤以降温、脱硫、脱酸和除尘。从脱硫洗涤塔顶出来的尾气，再通过再热器升温后，送入烟囱排放。这套装置，还在引风机与烟囱之间设置了旁路，当脱硫洗涤塔出现问题时，将尾气直接引至烟囱排放。

     下图是该固体废弃物处理装置焚烧炉尾气脱硫洗涤塔：

      这套固体废弃物处理装置焚烧炉尾气脱硫洗涤塔存在的问题，与同类装置产生的问题一样：1、洗涤塔频繁发生堵塞，运行压降高，尾气排送不顺畅，无法长周期运行，经常需要停装置更换填料维护，运行维护费用高。2、由于洗涤塔运行压降高，憋压，导致引风机电耗高，常出故障，维护费用高。3、洗涤塔内原有丝网除沫器分离效率低不适应工况，排气明显带液进入烟囱，造成烟囱跑水、烟气下雨，夏季地面到处是烟囱跑水烟气下雨形成的污水，冬季在烟囱支架上挂成厚厚的棕色冰幕。4、洗涤塔运行控制难，循环喷淋强度增大时，烟囱跑水烟气落雨；减小循环喷淋强度时，又出现烟气超标。需要补充的是，焚烧炉产生的尾气，不仅含有SO2，还有一些含氯物质转化成氯化氢，因此，固体废弃物处理装置焚烧炉尾气洗涤塔脱除的酸性气包括氯化氢。

      上述固体废弃物处理装置焚烧炉产生的尾气量90000Nm^3/h, 尾气经过热回收降温后的温度为160℃，由引风机升压到4kPa从直径600mm的烟气入口b进入洗涤塔喷淋降温至70℃。大家通过动力学分离技术平台计算会发现，90000Nm^3/h的尾气即便在70℃工况温度下进入洗涤塔，其对应需要设置的烟气入口管径至少应在750mm以上，更何况是160℃的尾气。
       这也就是该套固体废弃物处理装置运行压降高的原因之一。应对方案，将输气管线改为直径750mm以上尺寸。

     大家从附图可以看到，高温尾气从入口b进入洗涤塔后，便直接接触到塔填料。该装置原来所采用的填料是PP波纹板规整填料。
      我们查一下PP的使用条件，会发现PP根本无法耐受高温尾气，更何况不是短时间？PP波纹板规整填料接触到高温尾气，就会产生变形收缩。
      再者，固体废弃物焚烧炉产生的尾气，会携带不少烟尘，其在穿过PP波纹板规整填料过程中会不断聚集在填料内堵塞气流通道。
       这也就是该套固体废弃物处理装置运行压降高的原因之二。
      

     针对7楼所述洗涤塔PP波纹板规整填料问题，根据我们在多套类似装置技术升级改造成功经验，提出如下解决方案：
1、将PP波纹板规整填料更换为不锈钢规整填料，厚度降至700mm-1000mm。由于填料厚度降低所损失的净化效能，由下游采取的羽叶分离器去弥补。
2、或者，将PP波纹板规整填料更换为石墨鲍尔环填料，厚度降至1000mm-1500mm。由于采用鲍尔环填料所损失的净化效能，由下游采取的羽叶分离器去弥补。

      同行们通过4楼和7楼所附该套固体废弃物处理装置原来的尾气洗涤塔图纸已经发现：洗涤塔频繁发生堵塞、运行压降高、分离效率低造成烟囱跑水、烟气下雨以及洗涤塔运行控制难的更主要结构性因素，在于原洗涤塔选择了传统的丝网除沫器内件，如图。

      正如大家所知，丝网除沫器是一种十分传统的气液分离内件，本质上也是一种填料，更接近于散堆填料性质；其本身操作弹性空间小，对应要求的工况气流清洁度要求高、气体流速低，否则，容易产生“液涌”“液泛”。同时，其运行压降高，尤其在气流携带粉尘颗粒物易于积聚堵塞工况下，压降飙升。我们将上述工况对应的参数通过动力学分离精准计算设计诊断系统运行发现，即便上述洗涤塔安装国际上公认分离效率最佳的YORK 431原装进口丝网除沫器，其对应工况下对尾气液滴液沫的分离精度尺寸也仅为41.79微米，分离精度不够。因此，本案的固体废弃物处理装置焚烧炉尾气洗涤塔选用丝网除沫器，显然不妥。

      业主也向其它分离器厂家进行过咨询，有的厂家向业主建议采用如图所示旋流板除沫器以解决堵塞问题。
      其实，图示的旋流板除沫器，在国外往往用于从气流中预分离处理70-80微米甚至更大尺寸携带质，用于粗分。国内是在2000年前后由国内某设计院去国外作短期访问学者期间看到国外企业在使用，视作至宝带回国内，但并没有真正掌握旋流板除沫器的动力学分离技术精准计算和设计平台，也没有搞清楚旋流板除沫器的真正应用局限。旋流板除沫器，在抗堵塞方面，确实明显优于丝网除沫器；而旋流板除沫器是通过流体进行大尺寸离心运动产生分离效果，其在相同分离效率下的运行压降，与丝网除沫器相当，甚至高于丝网除沫器。但是，在分离效率上，则低于丝网除沫器。如用旋流板除沫器去取代丝网除沫器，可以较好解决堵塞问题，但气流带液问题无法有效解决，甚至带液更甚。

      大家仔细研究4楼和7楼所附洗涤塔图纸，会看到在丝网除沫器气流出口侧，还设置有一组喷淋洗涤系统。该设置，在国内外不少洗涤分离装置中，还为数不少。这也是造成烟囱跑水、烟气下雨的主要原因之一。
      从气液分离专业技术角度分析，为了避免气流带液，在烟气排放之前的最后一道关口须是分离设备，而不是喷淋洗涤设备。否则，经过分离器脱液后的气流，又被喷淋引入液滴液沫，必然**增加气流带液量。
      丝网除沫器厂家会说，丝网除沫器后面的一组喷淋系统，可以强化对气流的脱酸除尘功能。诚然，这组喷淋系统可以用作碱液补加设施以强化对气流的脱酸除尘功能，但可以把这组喷淋系统移到分离器前端，同样可以实现碱液补加设施以强化对气流的脱酸除尘功能。实际上，丝网除沫器厂家在丝网除沫器后面增加这一组喷淋洗涤系统的目的，是担心丝网除沫器堵塞增加的清洗装置。但多套这种配置的装置实际运行情况证明，丝网除沫器后面增加这一组喷淋洗涤系统，并没有有效解决丝网分离器堵塞问题，反而带来了更严重的气流带液问题。
       因此，对固体废弃物处理装置焚烧炉尾气洗涤塔丝网除沫器技术升级解决方案是，采用羽叶分离器。中石油乌石化重油催化裂化装置含尘烟气脱硫洗涤塔采用羽叶分离器升级传统填料除沫器、独山子石化二联合硫磺装置尾气焚烧烟气脱硫洗涤塔采用羽叶分离器、独山子石化三联合硫磺装置尾气焚烧烟气脱硫洗涤塔采用羽叶分离器、帝斯曼南京工厂含盐多效蒸发结晶器二次蒸汽采用羽叶分离器技术升级取代丝网除沫器、中源化学纯碱装置多效蒸发结晶器二次蒸汽采用羽叶分离器技术升级取代丝网除沫器等国内几十套装置都超过3年连续高效稳定运行实例表明，羽叶分离器在类似工况下较传统分离技术设备具有显著优势。

      业主在经过多次评估比对，并在不允许再次技改失败压力下，决定选择羽叶分离器对原有固体废弃物处理装置焚烧炉尾气洗涤塔丝网除沫器进行技术升级改造。
       我方针对上述固体废弃物处理装置焚烧炉尾气洗涤塔采用羽叶分离器的实际工况数据进行整理完善如下：
1、工况压力：0.4kPaG；
2、工况温度：70℃；
3、尾气流量：90000Nm^3/h;
4、尾气数均分子量：30.14；
5、尾气压缩偏性因子：0.992；
6、尾气工况粘度：0.0216cp；
7、尾气工况密度：1.121kg/Am^3；
8、液沫工况密度：976.5kg/Am^3;
9、液沫工况粘度：0.394cp；
10、液沫表面张力：38.81dyne/cm。

       我们将上述13楼完整的气液两相流数据，通过NOVEL精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台运行获得的上述针对性固体废弃物处理装置焚烧炉尾气洗涤塔专用羽叶分离器核心技术数据摘录如下：
一、分离器型号：羽叶分离器NOVEL G50 DBANK 79/72.5；
二、预分配器型号：NOVEL G50D79；
三、精密羽叶分离模块型号：G50 DBANK-252/1250；
四、旋喷洗涤内件组型号：NOV-40-120/4；
五、抗虹吸降液内件组型号：G50LD8P；
六、分离效率：99.99%@6.01微米+；
七、运行压降：0.917kPa；
八、操作弹性：15%-130%；
九、羽叶分离器材质：SS316L ；
十、技术把关：NOVEL总部。

      这里，也把通过NOVEL精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的上述针对性固体废弃物处理装置焚烧炉尾气洗涤塔专用羽叶分离器组态数图汇表提供，以供大家讨论参考：

       附图是通过NOVEL精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台输出的上述针对性固体废弃物处理装置焚烧炉尾气洗涤塔专用羽叶分离器分离效率曲线图：

       附图则是通过NOVEL精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台输出的上述针对性固体废弃物处理装置焚烧炉尾气洗涤塔专用羽叶分离器运行压降曲线图：

      欢迎大家深入讨论。