恩德炉干法净化系统设计及应用

张锦海

（合肥合意环保科技工程有限公司，安徽 合肥 230000）

恩德炉气体现采用的主要净化方法为湿法净化技术，净化过程中除了会产生相当量较难处理废水还会腐蚀与烟气接触的设备、管道。这样就降低了湿法净化系统的稳定性，同时必须建设一套污水处理系统。而新型干法净化工艺，无需附带设置冷却水注入系统，避免产生相当含有酚、氰等毒害物质的废水，降低环境污染。

1 原有工艺系统

恩德炉煤粉气化技术的主要特点为投资省、煤种适应宽，且该技术对煤质要求低，适于褐煤、长焰煤，一般对煤中水分的设计要求为8%，最高为12%。现有的恩德炉对煤的活性具有一定的要求，且炉子的带出物多，粉尘分离量大，煤耗高。

恩德炉气体以前采用的主要净化方法是采取湿法净化技术，即在气化炉后采用旋风除尘器进行粗除尘后进入余热锅炉，自余热锅炉降温后烟气经过洗涤冷却塔后进入后续工段。采用洗涤冷却塔的湿法净化系统需要大量冷却水注入系统，因此需新建給水泵、給水管路等系统；同时在净化过程中会产生相当量废水，废水中含有酚、氰等毒害物质，且产生废水较难处理［1]。

2 新型干法净化工艺系统

为解决克服湿法净化技术的缺点，我们设计了新型干法净化工艺系统并运用在了内蒙古给通辽某公司化产车间内。系统主要包括过滤部分、安保系统、放散系统、置换系统及设备连接管道等。

2.1 过滤部分

过滤部分由若干过滤器组成，根据现场情况过滤器可以双排或单排布置。安保系统、放散系统和置换系统均设置于过滤器上。

过滤器箱体下部外壁上设置有进气口，箱体上部外壁上设置有出气口。含尘气体从进风均流管进入过滤器下部在导流装置的导流下，大颗粒的粉尘被分离，直接落入灰斗，而较细粉尘随气流均匀地进入过滤器中部后而富集在滤袋的外表面上，干净气体透过滤袋进入上箱体，并经各出气口外排。随着过滤工况的进行当设备阻力达到限定的阻力值（一般设定为1500Pa-2000Pa）时，由清灰控制装置按差压设定值或清灰时间设定值自动喷吹，利用滤袋变形及滤袋内外的压差剥落滤袋外表面上的粉尘至灰斗中并由排灰机构排出。

2.2 安保系统

为适应工艺系统的变换，避免恩德炉生产时短时间产生的高温、高湿度等特殊情况，系统需设置安保系统。安保系统在系统出产异常情况时可以快速及时的将系统与烟气隔离，从而避免有害烟气伤害系统及零部件。当烟气工艺参数趋于正常时阀门打开重新将系统投入工作［2]。安保系统包括分进气阀、出气阀，切换阀等部分，进气阀设置于进气总管上，出气阀设置于出气总管上，切换阀设置于连接管道上。正常工作时进、出气阀打开，切换阀关闭，一旦系统出现异常情况，则进、出气阀关闭，切换阀打开。因烟气中含有大量的一氧化碳，因此对于该部分的进、出气阀门的形式、质量、阀门工作时的泄露气体量提出了较高的要求。

2.3 置换系统

过滤系统的工作是以每一个过滤器的正常工作为基础的，正常工作时每一个过滤器均参与过滤工作。这样一方面可以保证每个过滤器内的部件均能正常工作，另一方面也可以降低过滤速度，从而降低系统的阻力。但当单个过滤器中出现故障时，则需人员进入过滤器及连接管道内部进行故障排查、维修。过滤器在检修时需将过滤器进口阀门和出口阀门同时关闭以隔绝烟气，避免对检修维护人员造成伤害。置换系统又氮气置换和空气置换两种置换气体，当进口阀门和出口阀门关闭后首先用氮气对过滤器进行置换，以排除气体爆炸的危险。当氮气置换完成后，开始用空气对过滤器进行置换。空气置换结束后，当过滤器中的氧气含量达到规定含量后检修人员方可进入过滤器。

2.4 放散系统

为保证系统安全运行，在设计过滤器及管道时还同时设置了放散系统。正常使用时放散系统上设置的阀门关闭，异常情况时过滤器进口阀门和出口阀门立即关闭。设置于过滤器上的放散阀门打开，置换系统中氮气充入过滤器。

因置换系统中的氮气压力高于过滤器中的压力，因此氮气不断的挤占过滤器空间，一氧化碳含量降低，从而避免过滤器或系统发生危险。充入过滤器的氮气混合过滤器中原有的系统烟气通过放散管路排放。

为防止气体中的一氧化碳对环境和周围人员造成伤害，放散管路端部设置了自动点火装置。自动点火装置中设置了高频点火头，通过高频点火头至少20HZ的频率将混合气体中一氧化碳点燃。

2.5 卸灰系统

烟气中的粉尘富集在滤料的外表面，通过定时／定阻清灰机构将粉尘清除。滤料外表面的粉尘清除后通过重力作用落到下部灰斗内，并在灰斗内暂时存储。

当灰斗内的积灰达到一定高度后，灰斗内的高料位计发出警报。卸灰系统开始卸灰，直至灰斗内的低料位计报警时停止。因每个过滤器为正压工作，因此对于卸灰系统的密封性提出了较高的要求。本系统为了提高系统卸灰的密封性，输灰系统采用了浓相气力输灰系统。它自动化程度高，利用PLC控制整个输送过程实行全自动控制。主要由进料装置、气动出料阀、泵体、气化装置、管路系统及阀门组成。

2.6 保温、防腐系统

因系统烟气中包含着相当量的水分，当烟气温度一旦降低则气体中的水份会 以液态的形式析出腐蚀壳体、堵塞滤料，从而造成系统的的不稳定运行甚至无法运行。为了防止烟气中的水份以液态析出因此必须对系统中的设备和管道部分进行保温。结合我公司所做的实际工程案例，本工程采用的保温材料为硅酸铝复合保温材料。其具有无毒无害、耐高温、耐水、收缩率低、质量稳定可靠、抗裂、抗震性能好、施工方便等优点。

2.7 检测、控制系统

恩德炉干法净化系统是一套完成的工业系统，其同样具有完备的检测及控制系统。在系统工作时，需要检测烟气中的水份、温度、CO含量、压力、阀门开闭情况等和设备运行阻力、系统气体流量、系统料位等。为保证系统运行的安全运行还需要检测放散系统的工作与否、系统周围环境中CO的含量等参数。同时，将这些检测数据及时的传输到整个系统的可编程控制器（PLC），可编程控制器通过将这些参数与预先设置的参数进行比对从而发出相应的指令和警报。

3 结语

恩德炉干法净化系统相较于湿法净化系统主要的优点有以下几点：

1）干法净化系统通过过滤器中的滤料时，粉尘会发生筛滤、惯性碰撞、拦截、扩散、静电、重力的协同效应，这样系统的排放浓度可以降低到10mg／m3，而湿法系统的粉尘浓度则要远超干法净化系统的粉尘浓度。2）干法净化系统在工作时，公辅介质，主要是压缩氮气和压缩空气等。系统中没有液态水的喷入，因此存在湿法系统中的冷却净化水系统、水泵等部件。这样系统投资和运行费用也比较低。3）干法净化系统在工作时，没有冷却净化水的喷入。因此不会存在冷却净化水溶解气体中的有机物，并腐蚀壳体和附件的情况。另外，由于没有冷却净化水喷入烟气中的显热可以通过后端增加换热器等传热部件加以利用。

有鉴于以上优点，我相信干法净化系统在烟气处理中所占有的份额会逐年提高，尤其是对于内蒙古、新疆等缺水、少水地区更加适用。除少数特殊工艺工况外，会逐渐取代湿法净化系统。另外，恩德炉干法净化系统在我公司进行设计、施工工作的同时已经申请发明专利，并获得专利授权（专利授权号：ZL201920536763.6）。