U-GAS氣化爐高點放空廢氣排放系統優化

劉明忠

【摘? 要】論文主要講述河南能源義馬煤業綜能新能源有限責任公司使用的U-GAS氣化爐在點火開工時，煤氣中含有大量粉塵，采用高點放空直接排放會對環境造成嚴重污染。為滿足環保要求，論文對氣化爐點火開工高點放空廢氣的處理方法進行介紹，以期進行交流推廣，為今后的施工提供借鑒。

【Abstract】This paper mainly describes that when the U-GAS gasifier used by YMCIG-SES New Energy Company Limited of Henan Energy ignition and starting-up， the coal gas contains a lot of dust， and the adoption of the direct emission by high-point venting will cause serious pollution to the environment. In order to meet the requirements of environmental protection， the paper introduces the treatment methods of high-point venting waste gas after ignition and starting-up of gasifier， so as to carry out communication and promotion， and provide a reference for future construction.

【關鍵詞】U-GAS氣化爐;廢氣粉塵;文丘里洗滌除塵器

【Keywords】U-GAS gasifier; waste gas and dust; venturi washing washing precipitator

【中圖分類號】TQ545? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）07-0190-02

1 引言

河南能源義馬煤業綜能新能源有限責任公司使用的U-GAS氣化爐在點火開工時，煤氣中含有大量粉塵，采用高點放空和直接排放會對環境造成嚴重污染，為滿足環保要求，需要對U-GAS氣化爐開工點火時高點放空廢氣進行處理，采用了噴淋洗滌塔進行處理，煙氣進入噴淋洗滌塔，在塔內循環水噴淋將廢氣中的粉塵洗滌下來，但運行下來效果不好，出口廢氣中粉塵含量超標，煙囪有冒黑煙的現象。需要對現有設備進行優化改造，以滿足排放標準，解決煙囪冒黑煙的現象，項目涉及3套U-GAS氣化爐點火開工時高空排放廢氣的處理，范圍為噴淋洗滌塔改造。

2 規范及標準

項目實施后排放標準各項技術要求必須符合國家現行有關標準。

3 工藝說明

①U-GAS氣化爐高點放空廢氣的運行參數：氣體組分：H2、CO、CO2、N2、CH4、O2、水蒸氣、少量焦油;流量：15000～20000Nm3/h;粉塵含量：29～91.5g/Nm3;溫度：160～190℃;壓力：微正壓（小于50kPa）。

②在現有U-GAS氣化爐噴淋洗滌塔基礎上進行以下改造：

第一，在廢氣進噴淋洗滌塔入口前增加文丘里洗滌除塵器。

第二，在噴淋洗滌塔的上部增加旋流板除霧器。

③工藝原理：文丘里洗滌除塵器是一種具有高除塵效率的濕式除塵器。文丘里除塵器包括收縮段、喉管和擴散段。除塵原理如下：含塵氣體進入收縮段后，流速增大，進入喉管氣速達到最大值。洗滌液從收縮段或喉管加入，氣液兩相間相對流速很大，液滴在高速氣流下霧化，氣體濕度達到飽和，塵粒被水濕潤。塵粒與液滴或塵粒之間發生激烈碰撞和凝聚。在擴散段，氣液速度減小，壓力回升，以塵粒為凝結核的凝聚作用加快，凝聚成直徑較大的含塵液滴，從而將粉塵除去[1]。

文丘里洗滌除塵器的具有以下優點：

第一，結構簡單緊湊、體積小、占地少、價格低。

第二，既可以使高溫氣體降溫，同時，對小于0.1μm的細小粉塵也有較好的除塵效果。

高溫廢氣中噴淋洗滌塔內降溫飽和，排出時廢氣中帶有大量液滴，需要除霧器將廢氣中液滴除去。旋流板除霧器原理如下：旋流板除霧器由導流錐、環繞在導流錐四周均勻分布的多個旋流葉片、圍繞在葉片外端的罩欄以及與塔壁固定的支撐件所組成。氣流在穿過板葉片間隙時變成旋轉氣流，其中的液滴在慣性作用下，以一定的仰角射出做螺旋運動而被甩向外側，匯集流到溢流槽內，達到除霧的目的[2]。

④工藝流程：高點放空的廢氣首先進入文丘里洗滌除塵器內，含塵氣體進入收縮段之后，流速增大至最大值。在收縮段或喉管加入洗滌液，液滴在高速氣流下逐步霧化，氣體濕度逐漸達到飽和狀態，塵粒被水濕潤后與液滴或塵粒發生激烈碰撞和凝聚現象。擴散段中氣液速度減小的同時，壓力回升，以塵粒為凝結核的凝聚作用速度加快，并形成直徑較大的含塵液滴，從而實現將粉塵除去的目的[3]。

經過洗滌除塵器的廢氣進入噴淋洗滌塔，含塵廢氣向上運動。噴淋水通過循環泵送至塔中不同高度布置的噴淋層的噴嘴，從噴嘴噴出的噴淋水霧形成分散的小液滴向下運行，與廢氣逆流接觸，廢氣中的部分粉塵顆粒與液滴接觸而被捕集。

經過噴淋洗滌后的廢氣進入除霧器中，在除霧器將廢氣攜帶的小液滴除去。除霧后干凈廢氣從塔頂煙囪排出。

工藝流程如圖1所示。

工藝參數中進出口廢氣參數如下：

進口：氣體流量：20000（m3n/h濕基），溫度：180℃，壓力：20kPaG，粉塵量：90000mg/Nm3。

出口：氣體流量：21526（m3n/h濕基），溫度：75℃，壓力：5kPaG，粉塵量：小于100mg/Nm3。

⑤處理效果：廢氣經過洗滌塔洗滌、強化組件除塵后，廢氣中粉塵含量小于100mg/Nm3，煙囪排放煙氣不存在黑煙現象，外排環保指標達標。

⑥消耗指標：工藝水：26m3/h，電：40kW·h/h，儀表空氣：10Nm3/h。

⑦系統改造新增設備：文丘里除塵器1臺、旋流板除霧器1臺、除塵循環泵1臺。并依托U-GAS氣化爐廠區公用工程0.45～0.65Pa（G）儀表空氣，0.4MPa（G）工藝水，380V/220V工業用電。

4 三廢情況

改造后的本系統用于U-GAS氣化爐點火開工時，運行過程中會產生廢氣及廢水，氣化爐正常運行時，本裝置停止運行。

①廢氣排放情況對比

治理前：排放濃度：90000mg/Nm3;治理后排放濃度：小于等于100mg/Nm3。

②本系統噴淋洗滌塔的塔底定時排出少量含塵廢水，廢水排放采用間歇式排放，根據噴淋洗滌塔液面高度決定排放時間。廢水排放的平均速度：24.2m3/h，含塵量：5%，pH值：6～9。

5 結語

U-GAS氣化爐高點放空廢氣排放系統優化改造后，開車點火運行時高點放空廢氣粉塵排放濃度明顯降低，滿足國家要求的外排環保指標。文丘里洗滌除塵器該次在U-GAS氣化爐中外排廢氣處理上的應用，系循環流化床氣化爐中的首次應用，為國內氣化爐開工點火運行時高點放空廢氣排放環保指標的達標處理有著重要的驗證意義。

【參考文獻】

【1】周艷民，孫中寧，谷海峰，等.自吸式文丘里洗滌器引射特性及其影響因素[J].化工學報，2015（01）：99-104.

【2】孔雅彬.文丘里洗滌器的應用及結構設計[J].機械管理開發，2009，24（03）：89+91.

【3】胡金榜，陳志強，宗潤寬，等.文丘里洗滌器除塵操作參數的優化設計與工程實踐[J].環境工程，1999（05）：35-38.