組合式除塵技術在石油焦輸送系統中的應用

張喜勝

( 中國石化廣州分公司，廣東廣州 510726)

0 引言

石油焦是由延遲焦化裝置生產的黑色或暗灰色堅硬固體石油副產品，帶有金屬光澤，呈多子L性，是由粒狀、柱狀或針狀的微小石墨結晶形成的炭體物[1]。某石化公司動力事業部站外輸焦系統2#受焦站、3#受焦站、1-10#皮帶、站內輸焦系統5A/B皮帶由于尾部落料管落差較大，而現有的干式剛性濾筒除塵器對石油焦類物料除塵效果差，濾筒堵塞嚴重，造成輸送皮帶尾部導料槽出口粉塵濃度超標，17#轉運站、站內5A/B皮帶尾部區域多次超過國家要求的總塵標準。另外，焦化裝置新產石油焦由于溫度較高，攜帶高溫水蒸氣較多，造成皮帶尾部水蒸氣彌漫，不僅造成設備腐蝕，同時也影響工作環境。

如果不對落料管改造，僅將傳統導料槽改為微動力除塵裝置的導料槽，導料槽出口不能形成負壓，且正壓較大；輸送系統啟動時，有揚塵現象,現場環境不夠潔凈；微動力除塵的噴淋、反沖洗水霧顆粒達不到干霧微米級，噴淋開啟時額外增加煤、石油焦的水分，對鍋爐運行有不利影響。這方面干霧除塵技術具有明顯優勢。某發電廠采用3D流線型落料管+無循環消能的無動力除塵+干霧除塵+文氏水膜除塵的組合除塵技術，在水膜除塵未投時，導料槽出口未見明顯正壓，現場環境潔凈，粉塵治理達標。考慮石油焦粉塵含水量高，黏附性強，無法反吹，易造成除塵器濾筒堵塞(如：現有單機濾筒式除塵器無法正常投運)，文氏水膜除塵不適合用于石油焦輸焦系統。

1 無動力除塵設備結構和原理

考慮流線型落料管技術特點、二級循環的無動力導料槽消能優勢、干霧除塵技術與微動力傳統噴霧除塵技術相比的先進性，某石化公司石油焦輸送系統無動力除塵采用組合除塵技術：曲線型落料管+二級循環的無動力雙密封導料槽(含液壓自動糾偏器及緩沖床，專用人字型旁膠)+干霧除塵組合除塵技術(圖1)。

圖1 無動力除塵導料裝置結構示意

1.1 雙密封導料槽部分

雙密封導料槽(圖2)主要由鋼蓋、側板、立柱、抑塵單元、中間阻風簾、中間阻風長簾、出口阻風簾、可調阻風簾、尾部密封箱、集流板、托板組件等各部件組合而成，有效降低了物料在導料槽內部形成的正壓，進而降低了導料槽出口的風速，達到降低粉塵排放的效果。

圖2 雙密封導料槽總體示意

雙密封導料槽：通過提高導料槽的密封特性并在導料槽中設置無動力抑塵單元，保證在導料槽出口降低誘導風速；下部采用槽型托輥和托板結構，兩槽型托輥間距1 200 mm，中間布置雙面矩形耐磨托板，托板采用矩形鋼管外面包覆耐腐蝕、耐磨損、自潤滑和低摩擦系數的高分子聚乙烯材料，取消螺栓固定托板和基板方式，防止出現托板磨損后螺栓外露磨損皮帶的問題，雙面矩形托板，耐磨面的單邊厚度14 mm，雙倍使用壽命；整體托輥與托板組合形成滾動摩擦和滑動摩擦相結合的方式，可進一步有效提高托板的使用壽命。托板和防溢裙板將膠帶夾在中間，提高密封性能，確保密封效果。

1.2 曲線落料管部分

曲線落料管由頭部護罩、頭部集流導流裝置、頭部漏斗、電動三通、曲線落料管及其他輔助設備組成(圖3)。

圖3 曲線落料管示意

1.3 干霧抑塵系統

干霧霧化機理:噴霧時，氣體由氣體入口進入氣體腔，由液體入口進入液體腔，在混合腔內，氣液混合，液體被部分破碎，當氣液兩相流從環形噴嘴口噴出時，由于氣體速度很高(一般為200～340 m/s)，而液體的流速不大，因此兩流體間有著相當大的相對速度，產生很大的摩擦力，氣流對液體產生強烈的撕裂與剪切作用，液料被一次霧化噴出后，混合的兩相流體沖擊到擴散頭，提高氣流速度從而增強霧化效果，形成二次撞擊霧化。氣壓增大，霧化粒徑變小，當氣壓達到一定值(本實驗為0.6 MPa)時，超過50%的霧化顆粒直徑可達到10 um以下;由于霧化后顆粒間的撞擊凝聚，會有少部分顆粒粒徑較大，較大顆粒所占比例先隨氣壓的增大而減少，當壓力超過某一值(本實驗為0.6 MPa)時，又隨著氣壓的增大而增大。當液壓不變時，隨著氣壓的增大，霧化粒子的平均粒徑減少，當氣壓達到一定值時，有超過50%的霧化顆粒粒徑達到10 μm以下，滿足可吸入粉塵沉降對水霧粒徑的要求。

1.4 輔助設施

為了保證雙密封導料槽的密封效果，現場需要安排4組液壓糾偏器，自動調整皮帶跑偏，確保皮帶以及防溢襯板在適當位置，進而達到降低粉塵排放的要求。

2 改造效果

自采用組合式除塵新技術后，輸焦皮帶尾部再沒出現噴粉和漏料現象，現場環境大為改善，無揚塵、飄汽產生(圖4)。

圖4 11#轉運站改造前后現場狀態

石油焦輸送系統改造前后，分別由第三方檢測機構進行粉塵濃度檢測,結果見圖5。

圖5 改造前后轉運站外總塵濃度對比

站外17#轉運站總塵濃度從6.144 mg/m3下降至1.38 mg/m3；站外15#轉運站總塵濃度從4.18 mg/m3下降至2.04 mg/m3；站外12#轉運站總塵濃度從4.061 mg/m3下降至2.79 mg/m3；站外9#轉運站總塵濃度從3.414 mg/m3下降至1.46 mg/m3；下降幅度分別為77.5%，51.2%，31.2%，57.2%，除塵效果顯著。

3 討論

長期接觸工作場所的粉塵，會對人體造成較大的傷害[3]。根據GBZ2.1-2007《工作場所有害因素職業接觸限值》第1部分:化學有害因素，工作場所空氣中煤塵(游離SiO2含量<10%)容許濃度(PC-TWA)為總塵4 mg/m3、呼塵2.5 mg/m3，用曲線落料管、雙密封導料槽以及干霧除塵組合除塵技術改造后總塵和呼塵濃度均滿足國家職業衛生標準的要求。

石油焦輸送系統粉塵綜合治理項目整體滿足現場需要，可以在石油焦輸送系統進行推廣。但由于輸料系統管線及漏斗每天都不斷受到物料沖擊磨損和腐蝕，而落料點位置導料槽內襯板采用聚酯板，從使用情況來看磨損較為嚴重，某石油勘探局石油化工總廠探索了采用微晶鑄石襯板對煅燒石油焦輸料系統管線及漏斗的改造[2]，建議落料點位置防溢襯板由聚酯材質升級為高鉻合金，增加耐磨性，延長設備檢修周期，從而減少維修時間和維修費用。