崔廣亮

(山西焦煤五麟公司，山西 汾陽 032200)

引 言

當前我國獨立煉焦廠可生產(chǎn)大量的焦爐煤氣，焦爐煤氣的利用非常廣泛，但是，焦爐煤氣含有大量雜質(zhì)，主要包括粉塵、焦油、粗苯、萘等，對其利用前必須進行除塵處理。超重力濕法除塵裝置是將離心沉降、過濾、機械旋轉(zhuǎn)碰撞捕獲及擴散、水膜等多種除塵機理集于一體的除塵設備，該裝置在焦爐煤氣除塵中應用非常廣泛，除塵效果也較好，總除塵效率一般在90%以上。超重力濕法除塵裝置設備比較輕便，因此用于基建的費用相對較少；除塵效率與高效文丘里洗滌器相當，平均壓降僅為1/6，能耗僅為17%。本文針對西山煤電五麟公司焦化廠生產(chǎn)焦爐煤氣采用超重力濕法除塵工藝進行實踐應用研究。

1 工程概況

西山煤電五麟公司焦化廠的生產(chǎn)工藝過程中，在焦爐煤氣進入氣柜的過程中煤氣中含有粉塵、焦油等雜物。該含雜物的氣體進入到氣柜后，會導致壓縮機活門因堵塞而產(chǎn)生故障，不得不停機停產(chǎn)進行檢修，嚴重影響了焦化廠的生產(chǎn)效率。盡管公司采取了各種除塵技術(shù)措施，但是除塵效果仍然不佳。因此，決定采用先進的超重力濕法深度除塵裝置來進行除塵處理。該超重力濕法除塵裝置安裝在焦爐煤氣進入氣柜的過程中，利用超重力旋轉(zhuǎn)填料床濕法高效除塵技術(shù)將煤氣中的粉塵、焦油等雜物進一步脫除凈化，以解決后續(xù)壓縮機活門經(jīng)常堵塞而導致停產(chǎn)的難題，實現(xiàn)煤氣壓縮機的長期穩(wěn)定運行。

焦化廠主要工藝條件：氣量：30 000 m3/h；氣體溫度：0 ℃～60 ℃；氣體壓力：7 kPa。煤氣中雜質(zhì)情況：ρ(焦油)<10 mg/m3，ρ(粗苯)<3 000 mg/m3，ρ(萘)<70 mg/m3，含塵量：10 mg/m3～50 mg/m3。根據(jù)公司要求，在該工藝生產(chǎn)及工況要求下，焦油和灰塵的總體脫除率需≥80%，氣相壓降≤1 500 Pa。

2 超重力濕法除塵的機制分析

超重力濕法除塵機制見圖1旋轉(zhuǎn)床的結(jié)構(gòu)示意圖。旋轉(zhuǎn)填料床是超重力技術(shù)的核心裝置，其利用電機高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力模擬超重力，使進入床體的液體受到填料的高剪切作用而快速分散成液滴、液絲和液膜，增大了氣-液接觸面積，極大的強化了氣-液、液-液等體系的傳質(zhì)過程，也可用于強化氣-固、液-固等體系的分離過程，效果顯著[1-2]。

圖1 旋轉(zhuǎn)床粒子捕集機制示意圖

含塵氣體進入旋轉(zhuǎn)填料床后，首先,受到離心力的作用，由于氣體和塵粒的密度不同，較大的塵粒具有更大動能，脫離氣體運行軌跡，被甩向旋轉(zhuǎn)床器壁而隨水流排出;高速旋轉(zhuǎn)的填料使液體分散成細小的液滴、液膜，增大了與含塵氣體的接觸面積，與氣體中未被捕集的粉塵顆粒發(fā)生碰撞，依靠慣性碰撞、攔截和塵粒自身的布朗擴散運動作用將塵粒捕集，隨后集中從液體出口流出，這樣就極大地避免了粉塵的再次飛揚[3]。

圖2 工藝流程及主體設備示意圖

3 超重力濕法除塵工藝方案設計

3.1 工藝方案

焦爐煤氣超重力濕法深度除塵工藝流程如圖2所示。經(jīng)脫硫等工序來的含有少量雜質(zhì)的煤氣經(jīng)超重力旋轉(zhuǎn)填料床側(cè)面的進氣口A(DN800)進入超重力旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)，自下而上通過高速旋轉(zhuǎn)的填料層；吸收液(水)由超重力旋轉(zhuǎn)填料床液體進口B(DN80)進入超重力旋轉(zhuǎn)填料床，經(jīng)液體分布器分散在填料內(nèi)緣處，在強大的超重力作用下，液體在填料層內(nèi)被粉碎成液滴、液絲及附著在填料表面上的液膜。氣液兩相在高湍動、大相界面及相界面高速更新的情況下完成吸收液對煤氣的除塵凈化作用；凈化后氣體經(jīng)超重力旋轉(zhuǎn)填料床上部的除霧段除霧后，由設備頂部的氣體出口D(DN800)離開進入氣柜。完成凈化作用后的吸收液由設在超重力旋轉(zhuǎn)填料床的液體出口E(DN100)排出，經(jīng)U型液封后去污水處理系統(tǒng)[4-6]。

為防止超重力旋轉(zhuǎn)填料床運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的振動遠傳，在超重力旋轉(zhuǎn)填料床氣、液進出口管路均設置有軟連接裝置。

為防止泄漏及保證設備長期平穩(wěn)運行，超重力旋轉(zhuǎn)填料床采用磁力驅(qū)動裝置，運行過程中需冷卻水，水量約為50 L·h-1·臺-1，溫度為常溫，壓力為常壓，連接管路為4分管。

3.2 工藝設計參數(shù)、主要設備說明

3.2.1 工藝設計參數(shù)

該超重力濕法深度除塵裝置的工藝設計參數(shù)如表1所示。

3.2.2 超重力旋轉(zhuǎn)填料床

超重力旋轉(zhuǎn)填料床是本工藝的核心設備，超重力旋轉(zhuǎn)填料床設備體積小、操作穩(wěn)定，操作彈性大；氣流通過時的壓降??；不易結(jié)垢及堵塞，耐磨損，耐腐蝕；能耗低。超重力旋轉(zhuǎn)填料床具體規(guī)格參數(shù)，如表2所示。

表1 工藝設計參數(shù)

表2 超重力旋轉(zhuǎn)填料床主要參數(shù)表

為防止填料堵塞及便于清洗，本項目中超重力旋轉(zhuǎn)填料床填料采用塑料鮑爾環(huán)DN38。電機為防爆變頻電機，防爆等級ExdⅡCT4、額定電壓380 V、防護等級IP55、絕緣等級F級、功率為37 kW。

4 除塵效果分析

焦爐煤氣超重力濕法深度除塵工藝除塵效果的分析主要是采用測定總除塵效率進行確定。監(jiān)測旋轉(zhuǎn)填料床的進、出口氣體中的粉塵濃度，即可算得總除塵效率。測定選用JC-1000手持式智能粉塵檢測儀，對進、出口氣體的粉塵濃度進行實時測量。

在完成超重力濕法深度除塵裝置的工程調(diào)試、試運行后，具備條件，以標準的測試和記錄方式，連續(xù)運行7個工作日后測試除塵效率，測試和記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，測量結(jié)果表明，總除塵效率高達92.37%，出口粉塵質(zhì)量濃度低于5 mg/m3，有效地解決了壓縮機活門因堵塞而導致停產(chǎn)的難題，實現(xiàn)煤氣壓縮機的長期穩(wěn)定運行。