焦炉煤气中焦油雾脱除设备的应用及改造

王灵果宋永斌范喜频

1河北化工医药职业技术学院（050026）2石家庄华成环通换热设备有限公司（050800）

焦炉煤气中焦油雾脱除设备的应用及改造

王灵果1宋永斌2范喜频1

1河北化工医药职业技术学院（050026）2石家庄华成环通换热设备有限公司（050800）

探讨了电捕焦油器在脱除焦炉煤气焦油雾中的应用，并提出了对电捕焦油器的改造与优化方案，提高了电捕的运行稳定性和捕集焦油效率。

气相焦油物脱除；电捕焦油器；改造及优化

1 焦炉煤气中焦油雾的脱除设备

在煤化工生产中由于煤气冷却常形成焦油雾，以内充煤气的焦油气泡状态或极小的焦油滴存在于煤气中，且焦油雾会在后续煤气净化过程中被洗涤下来而进入溶液或吸附于管道和设备上。通常煤气净化工艺要求煤气中焦油雾含量低于0.02 g/m3，否则就会严重影响煤气净化操作，造成溶液污染、产品质量降低、设备及管道堵塞等问题，甚至造成严重的安全及工艺事故：焦油雾如在饱和器中凝结下来，将使酸焦油量增多，并可能使母液气泡沫密度减小,有使煤气从饱和器满流槽冲出的危险;焦雾进入洗苯塔内，会使洗油黏度增大，质量变坏，洗苯效率降低;焦油雾带到洗氨和脱硫设备易引起堵塞,影响吸收效率等。

在炼焦生产中，焦炉煤气中焦油雾脱除方法很多,但从焦油雾滴大小及所要求的净化程度来看,电捕焦油器是去除焦炉煤气中焦油雾滴的专业设备，捕焦油效率较高，阻力损失较小，最为经济可靠，效率可达98%以上。在大部分焦化和煤气制造行业，特别是在引进全负压的煤气净化流程中均设置了电捕焦油设备，流程如图1所示。

图1 全负压煤气净化局部流程图

2 电捕焦油器工作原理

目前，国内大部分焦化和煤气制造行业多数采用竖管或蜂窝式电捕焦油器，其结构如图2所示。电捕焦油器主要由圆柱形外壳、电晕极、沉淀极等构成，底部呈锥形底或凸形底，并带蒸汽夹套。电晕极导线悬挂在每根沉降极管的中心，被上部吊杆拉紧，并保持偏心度不大于3 mm。电晕极可由Φ3.5～4 mm的碳素钢丝或Φ2 mm的镍镉钢丝制作而成。蜂窝式电捕的沉淀极是由不锈钢板制成的六边型蜂窝管构成，这种蜂窝状管束最大限度地利用了电捕焦油器的有效面积，净化效果好，并可根据煤气处理量采用不同的蜂窝数和蜂窝直径。煤气从电捕的底部进入，经过两块气体分布筛板均匀进入到各沉降管中。净化后煤气从顶部出口排出。焦油则从沉降管捕集下来集中在电捕底部,由于焦油黏度大，故底部设有蒸汽夹套，以利于排放。电捕焦油器顶部设有绝缘箱，高压电源由此引入。为了防止煤气中的焦油,萘及水汽等在绝缘子上冷凝沉积，可在绝缘箱内充入压力略高的氮气，使煤气不能接触绝缘子表面。

图2 电捕焦油器结构图

在电捕焦油器中沉降管为正极,也就是沉淀极，为正六边形成蜂窝桶状分布，中心悬挂的电晕导线作为负极，即电晕极。

当通入高压直流电时，便在正负极之间形成了不均匀的高压电场，在不均匀的高压电场中，电晕丝周围电场强度大，电晕丝附近的离子以较大的速度运动，使煤气分子部分电离成为带正电的离子和带负电的电子。电子由于能量很小而很快被煤气分子俘获，而煤气中焦油雾滴负离子化，在电场力的作用下，向沉淀极移动，在沉淀极失去负电荷，重新转变成分子，在沉淀极上沉积下来，从而达到捕集焦油的目的。

3 存在问题及改造

3.1 存在问题

实践表明，电捕焦油器中电晕极采用单根吊柱悬挂结构，受力不稳，吊架及其固定的电晕线稳定性较差。因此，在高速煤气流的冲击下电晕丝左右摇摆，电晕线的偏心度超过3 mm（标准要求值），保证不了所需压降,从而造成内部局部击穿放电，严重时使正负极间发生短路，电捕停止工作。绝缘箱内瓷瓶被击裂，电器系统放电频繁，电压电流下降，导致运行不平稳，捕焦油效率大大降低，增加了电捕后煤气含焦油量，造成后段工序的堵塞。洗液温度偏高，恶化了煤气指标，而且增加了设备清理次数，既增加了备件费，又增加了人工费等，最终导致生产成本升高，生产效益降低。

3.2 电捕焦油器的改造

①改造电捕主体结构，将电晕丝悬挂结构由单根吊柱改为三吊柱悬挂结构。原来电捕筒体中间由单根吊柱悬挂整个电晕极重量，单绝缘箱为电晕极供电，改造为呈正三角形上三根吊柱共同悬挂电晕极重量，三个绝缘箱共同承担供电平面，供电支撑结构稳定性大大提高。同时根据电晕丝腐蚀及强度降低情况，减少电晕丝挂焦油，延长断丝周期，确保电晕丝不偏离,调整好后无需调整，节省人力、物力，降低了生产成本，提高了设备捕集焦油效率。

②对设备的绝缘箱形式进行改造。把原电捕焦油器绝缘箱改造成内置立式绝缘箱，并将绝缘箱内侧材质改用不锈钢材质。另外依据原有电捕设备，将绝缘瓷瓶加热由电加热改为蒸汽夹套加热，并且焊接时从外面焊，焊接完成后作气密性试验，切实保证焊接质量。蒸汽加热型式既可保证缓慢升温、降温,避免开停工时骤冷骤热,防止瓷瓶爆裂,又起到了防止瓷瓶受到污染作用。

③在电捕焦油器内部增加煤气分配器，使煤气均匀分布，提高了效率。

4 结论

通过对电捕焦油器主体结构的改造，焦炉煤气中焦油雾脱除装置已能稳定可靠地运行，运行中的电流、电压趋于稳定，开工率显著提高，经测定其捕集焦油效果提高了1.5%。从生产运行情况来看,改造后的捕焦油器及后续煤气净化装置和设备的运行效果得到了明显的改善。

[1]徐百亮.浅谈煤气中焦油雾的清除[J].黑龙江科技信息, 2013(17).

[2]谷毅,吴学明,王玉凤.电捕焦油器的操作维护经验[J].燃料与化工,2013(11)55～56.

[3]何刚.电捕焦油器的改造[J].天津冶金,2010(3)：55～57.

项目来源:院级课题项目“焦炉煤气中气相焦油物脱除设备的改造研究与应用”

项目编号:YZ201410