U-GAS气化炉高点放空废气排放系统优化

刘明忠

【摘  要】论文主要讲述河南能源义马煤业综能新能源有限责任公司使用的U-GAS气化炉在点火开工时，煤气中含有大量粉尘，采用高点放空直接排放会对环境造成严重污染。为满足环保要求，论文对气化炉点火开工高点放空废气的处理方法进行介绍，以期进行交流推广，為今后的施工提供借鉴。

【Abstract】This paper mainly describes that when the U-GAS gasifier used by YMCIG-SES New Energy Company Limited of Henan Energy ignition and starting-up， the coal gas contains a lot of dust， and the adoption of the direct emission by high-point venting will cause serious pollution to the environment. In order to meet the requirements of environmental protection， the paper introduces the treatment methods of high-point venting waste gas after ignition and starting-up of gasifier， so as to carry out communication and promotion， and provide a reference for future construction.

【关键词】U-GAS气化炉;废气粉尘;文丘里洗涤除尘器

【Keywords】U-GAS gasifier; waste gas and dust; venturi washing washing precipitator

【中图分类号】TQ545                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）07-0190-02

1 引言

河南能源义马煤业综能新能源有限责任公司使用的U-GAS气化炉在点火开工时，煤气中含有大量粉尘，采用高点放空和直接排放会对环境造成严重污染，为满足环保要求，需要对U-GAS气化炉开工点火时高点放空废气进行处理，采用了喷淋洗涤塔进行处理，烟气进入喷淋洗涤塔，在塔内循环水喷淋将废气中的粉尘洗涤下来，但运行下来效果不好，出口废气中粉尘含量超标，烟囱有冒黑烟的现象。需要对现有设备进行优化改造，以满足排放标准，解决烟囱冒黑烟的现象，项目涉及3套U-GAS气化炉点火开工时高空排放废气的处理，范围为喷淋洗涤塔改造。

2 规范及标准

项目实施后排放标准各项技术要求必须符合国家现行有关标准。

3 工艺说明

①U-GAS气化炉高点放空废气的运行参数：气体组分：H2、CO、CO2、N2、CH4、O2、水蒸气、少量焦油;流量：15000～20000Nm3/h;粉尘含量：29～91.5g/Nm3;温度：160～190℃;压力：微正压（小于50kPa）。

②在现有U-GAS气化炉喷淋洗涤塔基础上进行以下改造：

第一，在废气进喷淋洗涤塔入口前增加文丘里洗涤除尘器。

第二，在喷淋洗涤塔的上部增加旋流板除雾器。

③工艺原理：文丘里洗涤除尘器是一种具有高除尘效率的湿式除尘器。文丘里除尘器包括收缩段、喉管和扩散段。除尘原理如下：含尘气体进入收缩段后，流速增大，进入喉管气速达到最大值。洗涤液从收缩段或喉管加入，气液两相间相对流速很大，液滴在高速气流下雾化，气体湿度达到饱和，尘粒被水湿润。尘粒与液滴或尘粒之间发生激烈碰撞和凝聚。在扩散段，气液速度减小，压力回升，以尘粒为凝结核的凝聚作用加快，凝聚成直径较大的含尘液滴，从而将粉尘除去[1]。

文丘里洗涤除尘器的具有以下优点：

第一，结构简单紧凑、体积小、占地少、价格低。

第二，既可以使高温气体降温，同时，对小于0.1μm的细小粉尘也有较好的除尘效果。

高温废气中喷淋洗涤塔内降温饱和，排出时废气中带有大量液滴，需要除雾器将废气中液滴除去。旋流板除雾器原理如下：旋流板除雾器由导流锥、环绕在导流锥四周均匀分布的多个旋流叶片、围绕在叶片外端的罩栏以及与塔壁固定的支撑件所组成。气流在穿过板叶片间隙时变成旋转气流，其中的液滴在惯性作用下，以一定的仰角射出做螺旋运动而被甩向外侧，汇集流到溢流槽内，达到除雾的目的[2]。

④工艺流程：高点放空的废气首先进入文丘里洗涤除尘器内，含尘气体进入收缩段之后，流速增大至最大值。在收缩段或喉管加入洗涤液，液滴在高速气流下逐步雾化，气体湿度逐渐达到饱和状态，尘粒被水湿润后与液滴或尘粒发生激烈碰撞和凝聚现象。扩散段中气液速度减小的同时，压力回升，以尘粒为凝结核的凝聚作用速度加快，并形成直径较大的含尘液滴，从而实现将粉尘除去的目的[3]。

经过洗涤除尘器的废气进入喷淋洗涤塔，含尘废气向上运动。喷淋水通过循环泵送至塔中不同高度布置的喷淋层的喷嘴，从喷嘴喷出的喷淋水雾形成分散的小液滴向下运行，与废气逆流接触，废气中的部分粉尘颗粒与液滴接触而被捕集。

经过喷淋洗涤后的废气进入除雾器中，在除雾器将废气携带的小液滴除去。除雾后干净废气从塔顶烟囱排出。

工艺流程如图1所示。

工艺参数中进出口废气参数如下：

进口：气体流量：20000（m3n/h湿基），温度：180℃，压力：20kPaG，粉尘量：90000mg/Nm3。

出口：气体流量：21526（m3n/h湿基），温度：75℃，压力：5kPaG，粉尘量：小于100mg/Nm3。

⑤处理效果：废气经过洗涤塔洗涤、强化组件除尘后，废气中粉尘含量小于100mg/Nm3，烟囱排放烟气不存在黑烟现象，外排环保指标达标。

⑥消耗指标：工艺水：26m3/h，电：40kW·h/h，仪表空气：10Nm3/h。

⑦系统改造新增设备：文丘里除尘器1台、旋流板除雾器1台、除尘循环泵1台。并依托U-GAS气化炉厂区公用工程0.45～0.65Pa（G）仪表空气，0.4MPa（G）工艺水，380V/220V工业用电。

4 三废情况

改造后的本系统用于U-GAS气化炉点火开工时，运行过程中会产生废气及废水，气化炉正常运行时，本装置停止运行。

①废气排放情况对比

治理前：排放浓度：90000mg/Nm3;治理后排放浓度：小于等于100mg/Nm3。

②本系统喷淋洗涤塔的塔底定时排出少量含尘废水，废水排放采用间歇式排放，根据喷淋洗涤塔液面高度决定排放时间。废水排放的平均速度：24.2m3/h，含尘量：5%，pH值：6～9。

5 结语

U-GAS气化炉高点放空废气排放系统优化改造后，开车点火运行时高点放空廢气粉尘排放浓度明显降低，满足国家要求的外排环保指标。文丘里洗涤除尘器该次在U-GAS气化炉中外排废气处理上的应用，系循环流化床气化炉中的首次应用，为国内气化炉开工点火运行时高点放空废气排放环保指标的达标处理有着重要的验证意义。

【参考文献】

【1】周艳民，孙中宁，谷海峰，等.自吸式文丘里洗涤器引射特性及其影响因素[J].化工学报，2015（01）：99-104.

【2】孔雅彬.文丘里洗涤器的应用及结构设计[J].机械管理开发，2009，24（03）：89+91.

【3】胡金榜，陈志强，宗润宽，等.文丘里洗涤器除尘操作参数的优化设计与工程实践[J].环境工程，1999（05）：35-38.