除尘器

焦炉除尘技术及除尘改造方案

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-05-10 10:09:32

摘要:焦炉烟气排放对于颗粒物有严格的要求,目前节能、环保要求严格,焦炉烟气原始颗粒物量远远超过了排放限值标准,因此必须采取除尘设施。结合焦炉烟气特点,本课题主要提出了两种高效烟气除尘技术:高效除尘除雾技术和湿式电除尘器。依据装置的特点,考虑各方面因素,本改造项目采用更换高效除尘除雾装置的方案。

关键词:焦炉烟气;除尘技术;颗粒物;除雾技术

焦炉烟气排放对于颗粒物有严格的要求,目前节能、环保要求严格,焦炉烟气原始颗粒物量远远超过了排放限值标准,因此必须采取除尘设施。山西省太原、阳泉、长治、晋城、临汾、晋中“4+2”城市辖区所有焦化企业,焦炉烟囱烟气排放均按照《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)标注中特别排放限值要求的规定,按要求设置大气污染物治理设施。烟气净化处理按照《炼焦化学工业污染物排放标准》中的特别限值排放标准(SO2≤30mg/Nm3,NOx≤150mg/Nm3,颗粒物≤15mg/Nm3)进行装置设计。

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1 烟气除尘技术

目前,除尘技术发展迅速,不同的除尘技术适用于各种不同的生产领域。焦炉烟气排放量大、含尘量低是焦炉烟气最大的德天,这就决定了焦炉烟气除尘相对较难。在焦炉烟气除尘方面,被推崇的高效烟气除尘技术主要包括高效除尘除雾技术和湿式电除尘器技术。

1.1 高效除尘除雾器

这种高效的烟气除尘技术是集除尘和除雾一体的。主要是利用高效设备将焦炉出口烟气中的颗粒物和雾滴同时除去,以达到净化烟气和达标排放的目的。这种除尘技术是通过特殊的高效除尘设备,使焦炉出口的烟气流速增加,运动加剧,并充分混合达到湍流状态,主要利用凝结、捕获和消灭的方法,将焦炉烟气中的颗粒物和雾滴去除。其中凝结是通过高速混合、碰撞将焦炉烟气中的雾滴结合在一起,变成含有大量颗粒物的水滴,以达到脱除烟尘和雾滴的目的;捕获主要发生在高效除尘器的湍流器的持液层中,指的是焦炉烟气进入持液层后,其中的雾滴夹带着颗粒物进入持液层后,被持液层吸收而去除;消灭主要也是发生在高效除尘器的湍流器中,高速旋转运动的烟气中的雾滴夹带着颗粒物被甩到湍流器器壁上,在器壁上附着并形成液滴而脱除。

高效除尘和除雾器主要是相对于常规的屋脊式的除尘器而言的。常规的除尘器由于其技术的限制,无法去除15μm以下的小颗粒物,而焦炉烟气中细小颗粒物的含量较高,因此这种高效的除尘和除雾技术更为适用。

相对于普通的屋脊式除尘器,高效除尘器主要有以下特点:

(1)投资少,运行稳定,效率高,运行和维护费用低;

(2)占地面积小,在除尘改造方面有更大的优势;

(3)设备的阻力降小,运行负荷低,节能效果好,其阻力降≤350Pa;

(4)设计模块化,适用的领域广,可以单独设置,也可以设置在现有的设备内部,除尘效果好;

(5)其内部自带冲洗设施,可2h冲洗一次,水耗很小。

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1.2 湿式电除尘器

这种高效的湿式电除尘技术也是通过静电来达到除尘的目的,与传统的电除尘技术的除尘原理是一致的。湿式电除尘和传统的电除尘技术不同之处在于,湿式电除尘技术是湿除尘,也就是烟气为湿烟气;传统电除尘技术烟气为干烟气。这种湿除尘技术除尘效率高,适用于含尘率低、除尘效率高的情况,或者用于多级除尘中最后一级。

湿式高效电除尘设备由电源、绝缘器、阳极部分和阴极部分组成。其阳极部分称为沉淀级;阴极部分称为电晕级。湿式高效电除尘器工作电源为几万伏的直流高压电源,在阴阳极之前形成一个强大的电场,阴极部位就会形成电晕,附近的空气迅速电离产生数量庞大的阴离子和很少量的阳离子。焦炉烟气进入这个强大的电场环境中,烟气中的雾滴和颗粒物与电场中的阴阳离子发生碰撞而带电,带电后的颗粒物和雾滴在电场力的作用下就会向两级运动,数量庞大的带电阳离子向阴极运动,达到阴极后与阴离子结合中和倍吸附除去。

高效湿式静电除尘器和传统的电除尘器相比,特点和优势主要有:

(1)湿式高效静电除尘器的工作环境为湿式饱和烟气,这种情况下的烟尘雾滴在电场中带电性能好、带电电量大,带电的雾滴和颗粒运行稳定,因此其除尘和除雾的效率比传统的电除尘高很多;

(2)湿式高效静电除尘设施清灰时采用水清灰,传统的电除尘技术采用阴阳极的振动设施清灰,相比之下,湿式高效静电除尘不会出现二次扬尘的现象,这样就能保证焦炉烟气排放的含尘量达标;

(3)由于湿式高效静电除尘器采用的是饱和湿烟气,因此对很小的颗粒物甚至PM2.5都有很好的脱除效果,并且会将SO3、NH3等形成气溶胶去除,因此对脱硫脱硝也有很好的效果,因此若将这种湿式的高效电除尘设施布置在脱硫系统之后,可以有效的控制小颗粒物(如PM2.5)、SO3、NH3、重金属、一些气溶胶、二噁英等污染物的排放;

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(4)湿式高效静电除尘器烟气流速比传统的电除尘要高很多,其设施的体积小,占地面积小,在新建除尘设施和除尘改造中都有很大的优势。

目前的湿式高效电除尘技术的核心主要是其收尘板。目前收尘板(阳极)的材质根据使用不同的场合而不同,主要有:玻璃钢、不锈钢、多空泡沫金属、柔性织物。根据使用在不同的场合,其结构型式和材质的组合型式主要有:立式蜂窝式玻璃钢型式、立式矩形柔性型式、立式径流式泡沫金属型式、卧式平板式金属型式。

立式蜂窝式玻璃钢湿式高效电除尘器,主要用于化工、建材、石油、冶金等行业,主要用于脱除颗粒物(如PM2.5)、SO3等,最早是用在化工行业的,是70年代从日本引进的技术;立式径流式高效电除尘顾名思义就是收尘板(阳极)时垂直于烟气流动方向的,电场的方向和引风的方向是一致的,这样就使得烟尘在风力和电场力的共同作用下被除去,因此其除尘效率更高,能够用于高比电阻的情况下,并且由于引风力这一物理拦截作用,使得达到同样效果的除尘器,其收尘板数量减少;泡沫金属型式的高效静电除尘器采用的材料为镍基材料,这种材料价格较高,但其耐高温、防腐蚀性能好,因此主要用于高温除尘场合,其气体温度可以达到550~700℃,并适用于有腐蚀性气体的场合。这种泡沫金属是一种多孔结构,其孔隙率可达到98%甚至更高,这种几乎完全通透的结构使得径流式高效除尘器的阻力降大大减小,因为其为多孔结构,因此表面积很大,除尘效率大大增加。

2 改造方案简述和改造内容

目前现有的除尘设施除尘效率设计为99.9%,除尘器出口烟尘排放浓度设计<20mg/Nm3,布袋除尘器为外滤式、在线或离线清灰、在线检修。除尘系统改造实施后,烟气中烟尘排放要达到排放标准,即烟尘排放浓度≤15mg/Nm3。要达到烟尘浓度≤15mg/Nm3的排放标准,就必须在原有除尘设施的基础上,采用高效除尘工艺,提高除尘效率(表1)。

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对于本项目除尘系统超低排放改造的方案主要有以下两种:

(1)更换高效除尘除雾装置。拆除原有的除尘除雾装置,更换高效除尘除雾装置。同时,改造除雾器冲洗水管路,用于高效除尘除雾器的冲洗。

(2)增加湿式静电除尘器。湿式电除尘安装方式有两种:一是安装在吸收塔顶部;二是安装在净烟道中间。由于是改造项目,湿式电除尘自身荷载很大,安装在吸收塔顶部需要对吸收塔本体进行加固,对净烟道整体抬高,由于净烟道入口固定位置,因此不具备改造条件。

结合本项目特点,增加湿式静电除尘器不具备改造条件。同时在考虑初投资、维护费用、改造周期的长短、改造措施经济、合理、有效以及设备检修维护方便性等各方面因素,采用更换高效除尘除雾装置方案。需要改造的系统包括:(1)吸收塔系统;(2)烟气系统;(3)水系统。

3 结论及建议

(1)考虑项目的实际情况本改造项目采用更换高效除尘除雾装置方案;

(2)改造后的烟尘满足特别《炼焦化学工业污染物排放标准》中的特别限值排放标准(颗粒物≤15mg/Nm3)的要求。

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