焦爐煤氣中焦油霧脫除設備的應用及改造

王靈果宋永斌范喜頻

1河北化工醫藥職業技術學院（050026）2石家莊華成環通換熱設備有限公司（050800）

焦爐煤氣中焦油霧脫除設備的應用及改造

王靈果1宋永斌2范喜頻1

1河北化工醫藥職業技術學院（050026）2石家莊華成環通換熱設備有限公司（050800）

探討了電捕焦油器在脫除焦爐煤氣焦油霧中的應用，并提出了對電捕焦油器的改造與優化方案，提高了電捕的運行穩定性和捕集焦油效率。

氣相焦油物脫除；電捕焦油器；改造及優化

1 焦爐煤氣中焦油霧的脫除設備

在煤化工生產中由于煤氣冷卻常形成焦油霧，以內充煤氣的焦油氣泡狀態或極小的焦油滴存在于煤氣中，且焦油霧會在后續煤氣凈化過程中被洗滌下來而進入溶液或吸附于管道和設備上。通常煤氣凈化工藝要求煤氣中焦油霧含量低于0.02 g/m3，否則就會嚴重影響煤氣凈化操作，造成溶液污染、產品質量降低、設備及管道堵塞等問題，甚至造成嚴重的安全及工藝事故：焦油霧如在飽和器中凝結下來，將使酸焦油量增多，并可能使母液氣泡沫密度減小,有使煤氣從飽和器滿流槽沖出的危險;焦霧進入洗苯塔內，會使洗油黏度增大，質量變壞，洗苯效率降低;焦油霧帶到洗氨和脫硫設備易引起堵塞,影響吸收效率等。

在煉焦生產中，焦爐煤氣中焦油霧脫除方法很多,但從焦油霧滴大小及所要求的凈化程度來看,電捕焦油器是去除焦爐煤氣中焦油霧滴的專業設備，捕焦油效率較高，阻力損失較小，最為經濟可靠，效率可達98%以上。在大部分焦化和煤氣制造行業，特別是在引進全負壓的煤氣凈化流程中均設置了電捕焦油設備，流程如圖1所示。

圖1 全負壓煤氣凈化局部流程圖

2 電捕焦油器工作原理

目前，國內大部分焦化和煤氣制造行業多數采用豎管或蜂窩式電捕焦油器，其結構如圖2所示。電捕焦油器主要由圓柱形外殼、電暈極、沉淀極等構成，底部呈錐形底或凸形底，并帶蒸汽夾套。電暈極導線懸掛在每根沉降極管的中心，被上部吊桿拉緊，并保持偏心度不大于3 mm。電暈極可由Φ3.5～4 mm的碳素鋼絲或Φ2 mm的鎳鎘鋼絲制作而成。蜂窩式電捕的沉淀極是由不銹鋼板制成的六邊型蜂窩管構成，這種蜂窩狀管束最大限度地利用了電捕焦油器的有效面積，凈化效果好，并可根據煤氣處理量采用不同的蜂窩數和蜂窩直徑。煤氣從電捕的底部進入，經過兩塊氣體分布篩板均勻進入到各沉降管中。凈化后煤氣從頂部出口排出。焦油則從沉降管捕集下來集中在電捕底部,由于焦油黏度大，故底部設有蒸汽夾套，以利于排放。電捕焦油器頂部設有絕緣箱，高壓電源由此引入。為了防止煤氣中的焦油,萘及水汽等在絕緣子上冷凝沉積，可在絕緣箱內充入壓力略高的氮氣，使煤氣不能接觸絕緣子表面。

圖2 電捕焦油器結構圖

在電捕焦油器中沉降管為正極,也就是沉淀極，為正六邊形成蜂窩桶狀分布，中心懸掛的電暈導線作為負極，即電暈極。

當通入高壓直流電時，便在正負極之間形成了不均勻的高壓電場，在不均勻的高壓電場中，電暈絲周圍電場強度大，電暈絲附近的離子以較大的速度運動，使煤氣分子部分電離成為帶正電的離子和帶負電的電子。電子由于能量很小而很快被煤氣分子俘獲，而煤氣中焦油霧滴負離子化，在電場力的作用下，向沉淀極移動，在沉淀極失去負電荷，重新轉變成分子，在沉淀極上沉積下來，從而達到捕集焦油的目的。

3 存在問題及改造

3.1 存在問題

實踐表明，電捕焦油器中電暈極采用單根吊柱懸掛結構，受力不穩，吊架及其固定的電暈線穩定性較差。因此，在高速煤氣流的沖擊下電暈絲左右搖擺，電暈線的偏心度超過3 mm（標準要求值），保證不了所需壓降,從而造成內部局部擊穿放電，嚴重時使正負極間發生短路，電捕停止工作。絕緣箱內瓷瓶被擊裂，電器系統放電頻繁，電壓電流下降，導致運行不平穩，捕焦油效率大大降低，增加了電捕后煤氣含焦油量，造成后段工序的堵塞。洗液溫度偏高，惡化了煤氣指標，而且增加了設備清理次數，既增加了備件費，又增加了人工費等，最終導致生產成本升高，生產效益降低。

3.2 電捕焦油器的改造

①改造電捕主體結構，將電暈絲懸掛結構由單根吊柱改為三吊柱懸掛結構。原來電捕筒體中間由單根吊柱懸掛整個電暈極重量，單絕緣箱為電暈極供電，改造為呈正三角形上三根吊柱共同懸掛電暈極重量，三個絕緣箱共同承擔供電平面，供電支撐結構穩定性大大提高。同時根據電暈絲腐蝕及強度降低情況，減少電暈絲掛焦油，延長斷絲周期，確保電暈絲不偏離,調整好后無需調整，節省人力、物力，降低了生產成本，提高了設備捕集焦油效率。

②對設備的絕緣箱形式進行改造。把原電捕焦油器絕緣箱改造成內置立式絕緣箱，并將絕緣箱內側材質改用不銹鋼材質。另外依據原有電捕設備，將絕緣瓷瓶加熱由電加熱改為蒸汽夾套加熱，并且焊接時從外面焊，焊接完成后作氣密性試驗，切實保證焊接質量。蒸汽加熱型式既可保證緩慢升溫、降溫,避免開停工時驟冷驟熱,防止瓷瓶爆裂,又起到了防止瓷瓶受到污染作用。

③在電捕焦油器內部增加煤氣分配器，使煤氣均勻分布，提高了效率。

4 結論

通過對電捕焦油器主體結構的改造，焦爐煤氣中焦油霧脫除裝置已能穩定可靠地運行，運行中的電流、電壓趨于穩定，開工率顯著提高，經測定其捕集焦油效果提高了1.5%。從生產運行情況來看,改造后的捕焦油器及后續煤氣凈化裝置和設備的運行效果得到了明顯的改善。

[1]徐百亮.淺談煤氣中焦油霧的清除[J].黑龍江科技信息, 2013(17).

[2]谷毅,吳學明,王玉鳳.電捕焦油器的操作維護經驗[J].燃料與化工,2013(11)55～56.

[3]何剛.電捕焦油器的改造[J].天津冶金,2010(3)：55～57.

項目來源:院級課題項目“焦爐煤氣中氣相焦油物脫除設備的改造研究與應用”

項目編號:YZ201410