电捕焦油器的改造

何钢（天津天铁冶金集团有限公司焦化厂，河北省涉县056404）

电捕焦油器的改造

何钢（天津天铁冶金集团有限公司焦化厂，河北省涉县056404）

针对电捕焦油器在运行过程中存在着电晕级部件单点悬挂，内部支撑受力差，正负极间易发生短路；供电系统存在不稳定因素，二次电压和电流偏低、影响焦油捕集效率等问题,通过技术改造将原单点悬挂方式改为四点悬挂支撑，将可控硅整流供电方式改为恒流源，显著提高了电捕的运行效果，为后工序化产回收工作奠定了基础。

炼焦油雾电捕焦油器捕集恒流源改造

1 前言

天铁集团焦化厂现有4.3 m 42孔焦炉4座，年设计生产能力为112万t焦炭，同时产生50 000 m3/h的焦炉煤气，并通过鼓冷、脱硫、硫铵、粗苯等工序回收化产品。从焦炉集气管、吸气主管来的荒煤气，进入气液分离器后，通过横管冷却器冷却至25℃以下。在煤气冷却过程中，其中焦油以气泡状态或极细小的雾滴（ø1～17μm）存在于煤气中，由于焦油雾又轻又小，其沉降速度小于煤气流速，因而浮于煤气中并被煤气带走。电捕焦油器的作用就是在煤气进入鼓风机前捕集大部分的焦油雾。

2 捕集焦油雾工艺

工艺过程如图1所示。

图1 捕集焦油雾工艺示意图

3 电捕焦油器工作原理及构造

3.1 工作原理

3.1.1 我厂使用的是蜂窝式电捕焦油器，在电捕焦油器中沉降管为正极，沉降管由正六边形组成，中心悬挂的电晕导线作为负极，当两级间通入高压直流电时，便形成了不均匀电场，两极间的中性煤气分子电离为带正电的离子和带负电的电子。电子因能量很小，很快被煤气分子俘获而煤气分子成为负离子。在电晕级附近的电场强度大，此处的离子以高速运动使煤气分子发生碰撞电离，而离电晕导线较远处，电场强度小，离子的速度和动能不能使相遇的分子离子化，所以在正常的情况下整个不均匀电场不会被击穿，只是在电晕级附近形成了大量的正离子和负离子。负离子的速度比正离子的大，它便很快向正极管壁处移动，而使绝大部分焦油雾滴带负电荷。荷载负电的焦油滴到达管壁即可放电而沉积于壁上，在电晕级附近由于正负离子的中和作用，正离子数量少，荷载正电的焦油雾滴沉积在电晕级上的量也少。煤气离子经在两级放电后，重新转变成煤气分子，从电捕焦油器中逸出[1]。

3.1.2 电捕焦油器的工作电压与工艺流程、工艺参数、整流器性能和安装精度有关。如入口煤气中焦油雾含量高，工作电流偏小，为了保证捕集焦油效率，工作电压会高一些。反之，入口煤气中焦油雾含量低，工作电流偏大，出口煤气中焦油雾含量容易达到要求，相应的工作电压就会低一些。

3.2 构造

3.2.1 电捕焦油器的外壳为圆柱形，DN5 200 mm蜂窝管数276个。底部为带有蒸汽夹套的凹形底。在每根沉降管的中心悬挂着电晕级导线，由上部吊架和下部吊架拉紧，并保持偏心度不大于3 mm。沉淀级由许多正六边形组成，整个蜂窝体内没有电场空穴，有效空间利用率高，净化效果好。电晕级采用高强度的碳素钢丝制作。煤气自底部进入，通过气体分布筛板均匀分布到各沉降管中，净化后的煤气从顶部逸出。从沉降管捕集下来的焦油于器底排出，因焦油黏度大，故底部设有蒸汽夹套，以利于排放。

3.2.2 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。

（1）将压力略高于煤气压力的氮气充入绝缘箱内，使煤气不能接触绝缘子表面。

（2）绝缘箱内设有蒸汽加热器或电加热器，使绝缘箱内空间温度保持在90℃～110℃之间[2]。

3.2.3 对电捕焦油器来说，在爆炸三要素中，已经具备了可燃物（焦炉煤气）和火源（电晕放电），因此必须禁止空气混入。在运行中要经常检查煤气含氧量。设置了煤气含氧量自动检测装置，用以保护电捕焦油器的安全运行，并将煤气含氧量设定在1.0%以下。

3.3 煤气中焦油的危害

横管冷却器出来的煤气的焦油含量一般在1.0g/m3～2.5g/m3，煤气净化工艺要求煤气中焦油雾含量低于0.02 g/m3,否则对煤气净化操作将有严重影响。焦油雾如在饱和器中凝结下来，将使酸焦油量增多，并可能使母液变色起泡沫，密度减小，有使煤气从饱和器满流槽冲出的危险，可能使硫铵产品杂质含量超标，并有使产品变色的的危险。焦油雾在管道设备中沉积下来，会使管道设备发生堵塞，导致系统阻力增加，严重时可能使煤气无法正常输送。焦油雾进入洗苯塔内，会使洗油黏度增大，质量变坏，洗苯效率降低，粗苯产量将会受到影响。焦油雾进入脱硫塔会引起脱硫塔堵塞，催化剂中毒，吸收效率降低，硫磺产量减少，并使硫磺变色发黑。

4 存在问题

4.1 电晕级部件单点悬挂，受力不够稳定

我厂1#、2#电捕于2004年投入使用，设计上使用中间单点吊架悬挂的结构，这种结构存在着受力不稳定，吊架及其上固定的电晕线稳定性较差。在受到煤气高速流动冲击下电晕线发生左右摇摆，使电晕线的偏心度大于3 mm，造成电捕内部局部发生击穿放电现象，严重时使正负极间发生短路，电捕停止工作。自投用以来频繁发生电晕线短路掉下事件，每次都需要人工打开电捕人孔进行检修，造成了人力物力的严重浪费。

4.2 二次电压偏低捕集焦油效率低

电捕在投用以来，一直存在着二次电压偏低，而且升压困难，二次电流偏低而且波动，焦油捕集效率偏低的问题。以致后续脱硫工序硫磺产量一直偏低，硫磺产品颜色发黑，硫铵饱和器加热器堵塞严重，完全可以判断出电捕捕集焦油的效果不好。

4.3 硅整流供电，电流不稳定

电捕焦油器投用时使用硅整流变压系统供电，这种供电系统存在着电流波动较大，供电系统存在不稳定的因素，在煤气物理性质发生突然变化时，供电系统容易发生故障。

4.4 绝缘箱保温不好，绝缘箱温度波动较大

电捕在投用时使用单高压进线箱供电，绝缘箱外直接设置保温材料，当大气温度变化较大时，尤其在遇到雨雪天气时，绝缘箱温度波动更大，给调节带来很多不便。

因此，我厂决定对1#、2#电捕焦油器进行改造，以提高其运行效率。

5 改造方案

在1#电捕单电捕运行的条件下，先对2#电捕进行了改造，在2#电捕改造完毕投入运行后再对1#电捕进行了改造。

5.1 单点吊架悬挂改为四点悬挂内部部件稳定性增强

对原来的由电捕中央一根钢吊柱悬挂整个电晕级重量，单绝缘箱为电晕级给电改造为呈正方形四角上四根钢吊柱共同悬挂电晕级重量，四个绝缘箱共同分担供电的平面稳定供电支撑结构，稳定性大大提高。针对使用过程中电晕丝在不断地经受电腐蚀和化学腐蚀，根据电晕丝的强度不同程度的下降的情况我们对所有电晕丝进行了更换，更换为强度更高的ø2.5 mm的软态锰钢丝，提高了电晕丝的强度。

5.2 硅整流供电系统改造为恒流源

改造为恒流源后电路稳定性增强，二次电压稳步提升。恒流高压直流电源简称“恒流源”。该电源具备的优点如下。

5.2.1 该电源供电特性呈“正反馈”工作，即电源输出电功率大小与其所需电功率大小成正比关系；当焦油雾浓度变大时，则恒流电源输出电压也同步增大，所反应在捕雾器上即电源输出电功率是同步增大。而正是由于恒流电源对捕雾器来说是正反馈工作，所以该电源适应工况能力强，运行稳定，且能长期保持高沉积效率。

5.2.2 该电源输出波形无畸变，能提高捕雾器的运行电压、电流水平，提高捕雾器的工作效率。由于电捕焦油器机械特性（极间距、极线形式、极板形式等）是一定的，则对该电捕焦油器来说无论采用何种电源其击穿电压（峰值电压）也是一定的，在同样的峰值电压下，输出波形无畸变的电源相对于波形有畸变的电源来说其工作电压（平均电压）肯定要高些。其三是该电源由于是一种电流源，故能承受瞬态、稳态的短路情况；且采用模块式并联结构，其可靠性更高，操作简单、维修方便。

5.3 绝缘箱增设夹套蒸汽保温，提高了绝缘箱温度的稳定性

四个绝缘箱（供电箱）外部均存在夹套层，夹套内通入稳定的蒸汽，并与退气疏水器连接，在夹套的外面再加一定厚度的石棉保温毡，以减少热量向外界的散失。并在绝缘箱的顶部制作了防雨棚，以减轻雨雪天气对绝缘箱温度的影响。

6 效果

6.1 电捕运行稳定性明显提高

在改造之前，从2008年5月份到9月份共发生因电晕丝短路而造成电捕停止运行的事故5次，平均每月发生一次，严重影响了电捕的开工率，改造之后，从2009年5月份至今，再没有发生过因电晕丝短路而发生的电捕停运事故，运行稳定性明显提高。

6.2 二次电压明显提高，焦油捕集效果明显增加

6.2.1 电捕改造前后二次电压的统计对比见表1。

由表1可见，改造后二次电压明显提高。

6.2.2 通过现场调查，改造完成后硫磺质量明显提高，纯度由原来的80%提高到98%，颜色也由原来的黑色变成黄色；硫铵工序酸焦油的外排量也由原来的每天0.4 t降为现在的0.05 t，煤气中焦油含量大幅度降低，效果明显。

表1 统计对比表

6.3 绝缘箱温度稳定性提高

电捕改造前后2#电捕绝缘箱温度的统计对比见图2。由图2可见，改造后温度的稳定性明显提高。

图2 温度统计对比图

7 结论

7.1 通过对电捕焦油器的改造，保证了电捕焦油器的运行率。二次电压明显提高，焦油雾捕捉率明显增强。

7.2 电捕焦油器的运行率的提高，保证了脱硫、硫铵工序的顺行；硫磺、硫铵产品产量、质量进一步提高。

7.3 本次对电捕焦油器的改造还有不足之处，如电捕焦油器煤气管道出口在其上侧面，离氨水清扫喷头装置太近，清扫时煤气管道进水，造成鼓风机运行电流波动，有待进一步改进。

（收稿2010－03－20责编崔建华）

[1]杨建华，王永林，沈立嵩.焦炉煤气净化[M].北京：化学工业出版社，2005.163~169.

[2]何建平，李辉.炼焦化学产品回收技术[M].北京：冶金工业出版社，2006.57~60.

Modification of Electrical Tar Precipitator

He Gang

There are many problems during the running of electrical tar precipitator:positive and negative poles are easy to short-circuit due to bad internal support force provided by single-point suspension of corona-class components;unstable factors exist in the power supply system;low secondary voltage and current affect tar catching effect.Technical modification is carried out to change the single-point suspension type into four-point support type and thyristor power supply into constant current power supply.The electrical catching effect is improved remarkably,laying a foundation for the recovery of subsequent process.

tar mist,electrical tar precipitator,catching,constant current power,modification

何钢，工程师，1996年毕业于华北工学院精细化工专业，现在天铁集团焦化厂从事煤化工化产回收工作。