武明波

(中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司，浙江 寧波 310527)

隨著國家環(huán)保標準的提高，催化裂化裝置外排煙氣中的顆粒物、硫化物(SOx)、氮氧化物(NOx)的外排指標也越來越高。某煉油廠3.4 Mt/a催化裂化裝置在2014年新增煙氣除塵煙氣脫硫脫硝改造后，催化裂化裝置外排煙氣量中的顆粒物、SO3和NOx的含量滿足GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》的要求。但催化裝置煙氣在外排指標合格的情況下，在低氣壓等一定大氣環(huán)境條件下，外排煙氣尾部分層，呈現(xiàn)藍色，會飄到附近，帶來環(huán)保問題。為解決外排煙氣問題，分析了有色煙羽及煙氣下墜現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，基本可確定為由外排煙氣中存在SO3氣溶膠引起。為解決煙囪出現(xiàn)的有色煙羽問題，采取了以下措施：一是委托專業(yè)機構(gòu)對煙氣中SO3及硫酸霧等進行了檢測分析，綜合塔塔頂排放的硫酸霧質(zhì)量濃度分別為81.3 mg/m3、83.1 mg/m3、86.1 mg/m3，SO3排放質(zhì)量濃度<3.90 mg/m3；二是于2015年6月提出了在催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝綜合塔頂部增加濕法靜電除霧器的技術方案，以進一步去除塔頂凈煙氣中的水分、硫酸霧和顆粒物，減少凈煙氣拖尾和霧滴夾帶，解決催化裂化裝置外排煙氣有色煙羽及下墜現(xiàn)象，減緩凈煙氣在低氣壓天氣等一定大氣環(huán)境條件下飄到附近，感觀較差的現(xiàn)象。

1 濕法靜電除霧的工作原理、結(jié)構(gòu)組成

1.1 濕法電除霧器工作原理

通過靜電控制裝置和直流高壓發(fā)生裝置，以高壓直流電送至電除霧器裝置中，在電暈線(陰極)和捕集極板(陽極)之間形成強大的電場，放電極產(chǎn)生電暈放電，使空氣分子被電離，瞬間產(chǎn)生大量的電子和正、負離子。煙氣中的微粒通過該空間時，被強制荷電，粒子間產(chǎn)生凝并，在電場力的作用下作定向運動，達到捕集目的。電除霧器能夠高效除去0.01～100 μm的氣溶膠細微顆粒物，實現(xiàn)對煙氣中液態(tài)或固態(tài)顆粒物、氣溶膠、SO3等的高效去除。濕法靜電除霧器工作流程和原理分別如圖1～2所示。

圖1 濕法靜電除霧器工作流程

圖2 濕式靜電除霧器工作原理

電除霧器是以高檔耐腐蝕乙烯基樹脂為基體，碳纖維、玻璃纖維為增強材料，通過模壓、纏繞、成型工藝制成的一種導電玻璃鋼高效凈化除霧設備，由上殼體、陽極管組、中殼體及下殼體組成設備本體部分組成，其中陽極管組由正六邊形陽極管采用先進的層壓粘接工藝復合成蜂窩型。設備整體性好，機械強度高，極管同心度和平行度高，耐腐蝕、耐溫、阻燃性能好，極線要求防腐性能好，同心度高，使用壽命長。

濕式靜電除霧器需要的干燥風主要由廢水單元備用風機提供，備用風源來自催化裂化裝置，提供高純度、無油、無塵、干燥、潔凈的壓縮空氣。濕式靜電除霧器主要處理含水較高乃至飽和的濕氣體。對集管上捕集到的粉塵采用定期沖洗的方式，使粉塵隨著沖刷液的流動而清除。

1.2 濕法靜電除霧結(jié)構(gòu)組成

項目采用浙江雙嶼實業(yè)有限公司生產(chǎn)的濕法靜電除霧器，其主要工藝參數(shù)如下。

(1)構(gòu)型：立式、臥式、多管式和線板式等；

(2)陽極材料：塑料、鉛和導電玻璃鋼；

(3)陰極材料：鎳鉻鋼絲包鉛、鉛銻合金、C276、鈦鈀合金、鈦絲等；

(4)導電原理：液膜、石墨、碳纖維；

(5)陽極管外形：圓形直徑270 mm、六角形(內(nèi)切圓)300 mm、350 mm、360 mm；

(6)陽極管長度：4 500 mm、6 000 mm。

濕式靜電除塵器主要有處理氣量、總壓降、粉塵和出口酸霧等指標。

濕法靜電除霧器主要特點為：

(1)主體材料為導電碳纖維玻璃鋼，具有導電性好、質(zhì)量小、耐腐蝕、阻燃性好、性能穩(wěn)定的優(yōu)點；

(2)其陽極管具有獨特的加長設計，由通常的4.5 m提高至6 m，增加氣體接觸時間；

(3)處理氣速由通常的1 m/s提高到近2 m/s；

(4)陰極線的鉛銻合金高效放電線，與蜂窩式陽極管匹配，具有更高的脫除效率，圓狀外形結(jié)構(gòu)以減小風荷，具有較高的精度和剛度，牢固可靠。

(5)采用恒流源電源，保證供電系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

2 改造內(nèi)容

(1)綜合塔改造

從綜合塔變徑段(標高34.2 m)處拆除原煙囪，更換綜合塔變徑段，材質(zhì)由Q345L+316L改為Q345L+2507，將新增的電除霧器安裝在升級后的綜合塔變徑段出口與煙囪之間，綜合塔變徑段后用膨脹節(jié)與電除霧器連接，煙囪及水珠分離器利舊。

(2)增設濕式靜電除霧器

本次脫硫單元有色煙羽改造項目采用濕式靜電除霧器對脫硫外排煙氣進行后處理。余熱鍋爐高溫段煙氣經(jīng)脫硫單元綜合塔處理后，進入塔頂部的濕式靜電除霧器，經(jīng)除霧器進一步去除煙塵和氣溶膠后達標排入大氣。煙氣從底部進氣口直接進入濕式靜電除塵(霧)器流經(jīng)2層均布板進行煙氣均勻分布，然后利用陰極室、陰極線(架)、陽極板組成靜電除塵設備，高壓電通過陰極線對粉塵、酸霧、水霧進行荷電，在電場力的作用下荷電顆?？朔祭蔬\動趨勢向陽極板進行精密濕法點除塵除霧操作，潔凈的煙氣從出氣口排出濕式靜電除霧器；靜電除塵除霧的顆粒吸附在陰極線、陽極板上，由沖洗排管中的噴頭系統(tǒng)進行定向的清灰處理，沉積在陽極板、陰極線上的粉塵隨清洗水膜流向塔底部。

濕式靜電除霧器設置在現(xiàn)有催化裂化裝置除塵脫硫脫硝裝置的除塵脫硫單元框架上，靜電除霧器上部通過膨脹節(jié)與原煙囪相連，下部與原綜合塔變徑段通過膨脹節(jié)相連，其西側(cè)地面上設置消泡器漿液循環(huán)泵。從綜合塔變徑段(標高34.2 m)處拆除原煙囪，將電除霧器安裝在綜合塔變徑段出口與煙囪之間，綜合塔變徑段后增加一片法蘭與電除霧器連接，考慮到煙囪腐蝕，新增玻璃鋼煙囪，原煙囪除水器利舊。

3 濕法靜電除霧器投用情況

催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝綜合塔于2016年5月完成增設濕式靜電除霧器設施的改造，6月投用。投用后發(fā)現(xiàn)電壓在二檔以上(共十檔)的固定器有放電現(xiàn)象，濕式靜電除霧器只能維持一檔運行，由此影響靜電除霧器效果。2016年12月綜合塔停工消缺期間對靜電除霧器進行改造。2016年12月31日改造后投用至今，期間靜電除霧器運行穩(wěn)定，工況良好，2017年12月對靜電除霧器進行了性能標定。標定操作條件見表1。

標定期間反再及綜合塔主要操作參數(shù)沒有發(fā)

表1 主要操作條件

生大的波動，工況穩(wěn)定。靜電除霧器壓降維持在0.1 kPa左右。

對靜電除霧器3個工況下的性能進行了標定：第一個是空白標定，即靜電除霧器停運時的性能；第二個工況是靜電除霧器正常工況5檔時的性能；第三個工況是極限工況(電壓無法繼續(xù)提高)7檔時的性能。表征結(jié)果見表2～3。

表2 硫酸霧濃度檢測數(shù)據(jù) mg/m3

從表2可以看出：當靜電除霧器停運時硫酸霧濃度平均值為53.4 mg/m3，在5檔時硫酸霧濃度平均值為39.5 mg/m3，7檔時硫酸霧濃度平均值為23.1 mg/m3。

表3 顆粒物檢測數(shù)據(jù) mg/m3

從表3可以看出：外排煙氣顆粒物質(zhì)量濃度平均值為48.56 mg/m3，在5檔時靜電除霧器停運時為24.16 mg/m3，7檔為23.2 mg/m3。

4 結(jié)論

(1)催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝綜合塔濕法靜電除霧器投用對進口煙氣中的顆粒物和硫酸霧具有一定的脫除作用，能有效降低外排煙氣中的顆粒物濃度和硫酸霧濃度，對凈化空氣環(huán)境有相當大的環(huán)保效果。

(2)靜電除霧器運行期間壓降基本維持在100 Pa，達到技術附件中“在正常工況下，濕式靜電除塵器的壓降≤500 Pa”的性能保證值要求。

(3)通過數(shù)次改造，催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝綜合塔的濕法靜電除霧器能夠長周期穩(wěn)定運行，基本滿足了工藝生產(chǎn)要求。