装置与设备湿式静电除尘器在煤裂解气除尘中的应用唐复兴1（新疆天业（集团）有限公司化工研究院，新疆石河子832000）湿式静电除尘器；煤；裂解气；应用通过工艺参数的确定及设备参数的计算，指出通过相应的工艺配置，湿式静电除尘器应用于煤裂解气的除尘是可行的，其除尘效果明显，可满足除尘工艺要求。

　　在煤裂解气的生产过程中，无论采用何种裂解方法，裂解气中均会有粉尘，这些粉尘在焦油和水汽的共同作用下，会黏结在设备和管道的内壁，堵塞通道，造成系统运行阻力增大，影响生产。笔者考察了煤裂解气除尘装置的选择和应用。

　　C，除尘设备压降小于5kPa，经预除尘后进口气粉尘质量浓度< 1000mg/m3，裂解气流量3 000m3/h（不含水蒸气），气体组成主要为氢气、一氧化碳、乙炔、焦油、硫化氢、饱和水蒸气等，出口气粉尘质量浓度<10mg/m3，设备操作弹性60%120%.粉尘粒径分布较宽，平均粒径在4065m，且其中有约10%的粉尘粒径在5m以下。

　　从除尘工艺条件上可作初步判断：①除尘效率要求在99%以上，由于10%的粉尘粒径在5m以下，而旋风除尘器对应的粉尘分割粒径为10ym，因此一般的旋风除尘器无法达到这样的效率；②由于气体含有焦油，容易堵塞滤袋微孔，所含的90C左右的饱和水蒸气在焦油的同时作用下容易糊袋，尽管目前有不怕油和水汽的滤袋，但是仍不适用于含焦油的场合，因此不适宜用于除尘效率高的布袋除尘；③如果采用高效的湿法除尘工艺，一般单级除尘设备压降在10kPa左右，单级除尘效率在95%以上，则至少需要两级湿法除尘，无法满足工艺上压降的要求；④静电除尘器压降一般在200300 Pa，被广泛地用于煤气除焦和除尘，除尘效率大于99%，一般允许进口气含尘质量浓度小于50g/m3.考虑到裂解气虽然温度不高，但湿度大，且均为可燃易爆气体，因此，初步确定煤裂解气除尘采用湿式静电除尘设备。

　　湿式静电除尘器作为一种除尘效率高、压降低的除尘设备被广泛地应用于工艺气除尘，比如钢厂高炉煤气除尘、炭黑生产、乙炔裂化气炭黑脱除等工艺中。湿式静电除尘器可否用于煤裂解气的工艺气除尘，在选型和计算中需要落实几个参数。经与浙江大学、中国重型机械研究所上海分院的教授、专家们交流和关键数据检测后，现将基本参数、设计选型和投运效果检测等叙述如下。

　　%/镔邻继唐复兴：湿式静电除尘器在煤裂解气除尘中的应用衣与设备1基本参数粉尘的比电阻静电除尘器对比电阻的要求区间为1X104尘，其导电性强，粉尘荷电后到达收尘板后会快速释放电荷，粉尘与收尘板同电性，在电场力的作用下重新返回气流，粉尘如此往复跳跃，最终有部分会被气流带出，所以除尘效果差。比电阻高于1X1012ncm的粉尘在到达收尘板时，不容易释放电荷，随着粉尘在极板上积累，形成电场，产生负电晕放电，阻碍粉尘向收尘板运动，使除尘效率下降。裂解气中的粉尘样品经过干燥后经。由此可以得出：在裂解气除尘温度95C以下时，粉尘的导电主要受表面比电阻影响。

　　烟气湿度也可以改变粉尘的比电阻，湿度越大，比电阻越小，电除尘就允许在更高的电场电压下运行；电场电压的提高，可使除尘效果显著增强。当烟气温度低于150C左右时，其中的水分就被吸附到尘粒表面；如果烟气温度很低，而其中的水分含量又很高，则此水分能把粉尘比电阻降低到适宜于电除尘器工作的数值；当烟气温度较高时，水分的含量对比电阻的影响就不显著，因为表面导电所需的条件已不存在。由于煤裂解气需要通过高压水淬冷，将温度冷却到95C以下，此时裂解气中水汽已接近饱和，为了进一步增大除尘效率，防止粉尘在设备进口管道发生堵塞，在设计时，增加几处管道冲洗喷头进行清堵和预饱和，以增强除尘效率。

　　（日温度/°C烟气成分对负电晕放电特性影响很大，烟气成分不同，在电晕放电中电荷载体的迁移会不同。在电场中，电子与中性气体分子相撞形成负离子的概率很大程度上取决于烟气成分。如氦气、氢气分子不产生负电晕，而氯、二氧化硫、三氧化硫等气体由于气体分子具有很强的负电性（得电子能力），很容易吸附自由电子形成负离子，而负离子的运动速度远小于电子，使气体中带电质点减少，因而放电的形成和发展比较困难；其次是这些气体的分子质量和分子直径都较大，使电子在其中的自由程缩短，不易积聚能量，因而减少了电子碰撞电离的能力，大量自由电子在这些负电性强的分子上聚集，发生火花放电，产生较强的负电晕，电控柜电压便会降低或归零，影响除尘效果。总而言之，不同的气体对电除尘器的伏安特性和火花放电电压影响很大，除尘效率也有差别。

　　从工艺条件上看，裂解气中氢气、乙炔、氮气、一氧化碳、硫化氢等气体的负电性均小于水蒸气，因此，在该装置中主要负电的基团为表面被水浸润过的粉尘、焦油和水雾。

　　1.4烟气压力在电除尘器运行过程中，操作电场电压会随裂解气操作压力的波动而波动，一般呈正比关系。若单纯考虑压力对除尘的影响，则在温度和流量一定的情况下，操作压力越高，气体放电电压越高，电场可操作电压越高，除尘效率越高。从工艺条件上看，煤裂解气除尘系统运行压力条件类似于中低压煤气压力。在中低压条件下，湿式电除尘器的除尘效率聚氯乙烯年一般均在95%以上，即当进口气含尘质量浓度在1000mg/m3时，可保证出口气含尘质量浓度在50mg/m3.由此可见，在电除尘器进口需要增加预除尘装置，或采取其他方式降低入口气尘含量。

　　1.5粉尘浓度和粒度分布电除尘器对入口气体的含尘浓度有一定的适应范围，如果超过一定范围，除尘效率会降低，甚至中止除尘过程，因为粉尘所产生的电晕电流仅为总电晕电流的1%2%，在总电流一定的情况下，由于粉尘在电场中的驱进速度远小于气体离子，所以粉尘浓度增加可使气体电场中离子化的概率降低，最终导致发生电晕闭塞，降低除尘效率。

　　粉尘粒径对电除尘的影响存在以下规律：粉尘粒径在2025m以下时，带电粉尘向沉淀极运动的速度与粉尘颗粒半径呈正比，颗粒粒径越大，除尘效率越高；粉尘粒径在2040pm时，存在电除尘效率最大值；粉尘粒径继续增大时，除尘效率会下降。

　　煤裂解气粉尘质量浓度仅为1电除尘的经验设计值50g/m3.裂解气粉尘粒度分布见。从中可以看到；粉尘的粒度分布较宽，约有70%的粉尘粒径在65pm以下，约10%的粉尘粒径在5pm以下。电除尘对各种粉尘均有不同的适宜范围，对于煤裂解气粉尘有待试验后实测。

　　2选型计算根据以上工艺条件、粉尘性质、试验测试数据和相关行业实际运行经验参数，依照B/T6409―1992煤气用湿式管型电除尘器、B/T6409―2008择设备基本参数如下。

　　收尘板排列形式采用蜂窝管式，其管径一般为250/300mm，由于粉尘比电阻适中，选择300mm.进口气尘含量较低，选用圆形线或星形线。

　　（4）对于顶部雾化冲洗水，采用间歇或连续两种控制方式。

　　（5）根据比电阻与驱进速度的关系，初步确定驱进速度范围在0.020.14m/s，暂取0.08m/s.根据暂定驱进速度计算沉淀极板总面积sA.所需沉淀面积），m2；n为除尘效率，取99.5%；Sa为沉淀极板总面积，m2；Q为裂解气量，根据工艺条件计算，取2. 78m3/s（水蒸气量按70%计算）；（0为粉尘驱进速度，暂取0.08m/s.将数据代入式（1），得收尘板比表面积S=66.将数据代入式（2），得沉淀极总面积Sa=184.查除尘效率n、有效驱进速度⑴和S值的列线图，除尘效率大于99%，在驱进速度选为0.08m/s时，S值需大于60m2，与计算结果相符。

　　电场风速及有效断面面积计算公式为：由于初次在煤裂解气工况下使用电除尘器，借鉴天然气部分氧化制乙炔湿式电除尘器的电场风速，取0.5m/s.代入，在放空口测裂解气含尘质量浓度均在10mg/m3以下。静电除尘设备投用前后烟气含尘测量结果对比见表1.项目烟气1烟气2烟气3烟气4烟气5烟气6除尘前除尘后注：除尘前测量口位置在水预洗塔后，除尘后测量口位置在湿式电除尘器后，表中前后数据不存在一一对应关系。

　　从表i中数据看，湿式静电除尘器投用后效果非常明显，基本上满足了工艺的要求，但工艺还存在改进的地方。单纯考虑湿式静电除尘器的能力，其除尘效率波动较大，分析其原因如下：a）煤裂解气制气工段负荷存在波动，流量不平稳。

　　C，此时仍会有焦油成分进入测量设备，使测量值偏大。

　　设备运行前期，冲洗喷头不能连续工作，雾化效果较差。

　　基于以上原因，在除尘器后再布置1台冷却器和1台电捕焦油器，目前运行效果正在观察中。

　　煤裂解气湿式静电除尘设备虽然在选型计算时参照了煤气用湿式管型电除尘器的设计计算方法，但从实际投运效果上看，由于两者粉尘和气体成分存在较大的差异，设备的实际运行参数略有区别（比如，裂解气除尘负载直流电压较煤气装置低）同时，在设备安全性上，由于裂解气中含有一定量的乙炔气成分，乙炔气的爆炸下限为1. 5%，运行中要求气体含氧体积分数小于1%.设备冲洗雾化喷头需要根据实际放电运行情况进行现场改造，既要保证其能良好雾化，又要保障其对收尘板的冲洗效果。

　　5结语湿式电除尘工艺设备的投运，成功地解决了煤裂解气除尘的工艺问题，同时也摸索出了一些实际经验，为今后装置的扩产提供了值得借鉴的工艺数据。

　　唐敏康，冯国俊。粉尘比电阻影响因素分析及应对措施。江西理工大学学报，2007，3（6）44高建兵。湿式电除尘器的主要影响因素。维纶通讯，2009，6（2）22张殿印，王纯。除尘工程设计手册。北京：化学工业出版社，2003.唐复兴（981―），男，工程师，注册安全工程师，2004年毕业于宁夏大学化学工程与工艺专业，主要从事项目筹建和技术研发工作。