煤氣凈化系統(tǒng)電捕除塵裝置研究

王嫣

摘 ? 要：文章簡單介紹了電捕除塵裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理以及在煤化工企業(yè)中的重要作用，詳細分析了國內(nèi)電捕除塵裝置的研究現(xiàn)狀，包括它的研究趨勢，對它內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分進行了著重研究。

關鍵詞：電捕除塵裝置;蜂窩式;電暈極

電捕除塵裝置在煤化工業(yè)的煤氣凈化系統(tǒng)中又叫作電捕焦油器，該裝置在煤氣凈化的過程中用來捕集焦油霧，進而降低煤氣中的含焦油量，保證了煤氣的質(zhì)量。因此，電捕除塵裝置在煤化工廠的煤氣凈化系統(tǒng)中占有十分重要的作用。

1 ? ?電捕除塵裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

國內(nèi)焦化行業(yè)采用的電捕除塵裝置大多數(shù)是蜂窩式的，殼體是圓筒形，在殼體內(nèi)部主要是沉降管，也就是沉淀極。在沉降管的中心是由上下吊桿拉緊的電暈極導線，殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面如圖1所示。蜂窩式的電捕除塵裝置的沉淀極是六邊形類似蜂巢結(jié)構(gòu)的不銹鋼管，這種結(jié)構(gòu)能充分利用殼體的有效面積，增強凈化效果，并可以根據(jù)需要處理的煤氣量增加或減少蜂窩數(shù)[1]。沉淀極中心是用高強碳素鋼絲制作的電暈極，以便工作時形成電場。電捕除塵裝置工作時需要穩(wěn)定的高壓直流電源，它設在頂部的絕緣箱內(nèi)。絕緣箱內(nèi)有較高壓力的氮氣并且保持90～110 ℃溫度，主要用來防止煤氣中的雜質(zhì)冷凝沉積在絕緣子上。

電捕除塵裝置正常工作時，是將高壓直流電分別通入到兩個電極上，沉淀極接高壓直流電的正極，電暈極接高壓直流電的負極，這樣在沉淀極和電暈極之間就形成了高壓電場。但是，蜂巢結(jié)構(gòu)使高壓電場不均勻，并且離電暈絲越近，電場強度就越大。當電場強度達到一定值時，電暈絲的周圍有一定范圍就會出現(xiàn)電暈微光，這個范圍就是電暈區(qū)。這時電暈區(qū)內(nèi)的氣體就產(chǎn)生了電離現(xiàn)象，因此電暈區(qū)內(nèi)會有大量的正負離子和電子[2]。由于沉淀極接高壓直流電的正極，所以電暈區(qū)外也是電場大部分的空間是負離子和電子。

當帶有焦油霧滴的煤氣通過電捕除塵裝置時，在電場內(nèi)焦油霧滴大部分與負離子、電子相結(jié)合，帶上負電，在電場力的作用下向帶正電的沉淀極移動。少量的焦油霧滴與電暈區(qū)的正離子結(jié)合，帶上正電，在電場力的作用下向帶負電的電暈極移動。在電場力和重力的雙重作用下，焦油霧滴最終沿沉降管壁和電暈絲向下流動，最后排出到電捕除塵裝置外，從而達到分離焦油的目的。

2 ? ?電捕除塵裝置的作用

電捕除塵裝置可以用在化肥、焦化和冶金等行業(yè)的氣體凈化中，很多煤化工企業(yè)將電捕除塵裝置安裝在焦爐煤氣鼓風機前或鼓風機后。焦爐煤氣經(jīng)冷卻后再通過電捕除塵裝置，就使煤氣中的焦油霧、煤粒和粉塵等雜質(zhì)聚集并沉淀，從電捕除塵裝置下部排出，并且能夠進行回收。電捕除塵裝置的凈化作用既保證了后面工序?qū)怏w質(zhì)量的要求，又提高了產(chǎn)品的回收率;既減少了后面工序的檢修次數(shù)，又達到了節(jié)能環(huán)保的目的，同時還明顯改善了操作的環(huán)境。因此，電捕除塵裝置在煤化工企業(yè)中廣泛應用，并起著十分關鍵的作用。所以，提高和改進電捕除塵裝置的性能是每個煤化工企業(yè)研究的重點。

3 ? ?電捕除塵裝置的研究現(xiàn)狀

筆者在中國知網(wǎng)上分析了1980—2019年近40年關于電捕除塵裝置的研究文獻。其中，以電捕焦油器為主題的文章共227篇，以5年為一組進行數(shù)據(jù)分析（見圖2）。由圖2可以看到，從1980—2014年對捕除塵裝置研究基本成逐步上升的狀態(tài)，其中最多的集中在2010—2014年，達到了63篇，最少的是1985—1989年僅4篇，其中，1985—1987年沒有以電捕焦油器為主題的文章，而到了2015—2019年，文章數(shù)目反而降至23篇。筆者認為這種現(xiàn)象與我國經(jīng)濟發(fā)展和煤化工企業(yè)發(fā)展相關。1980—2018年我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，煤化工企業(yè)也快速發(fā)展，技術(shù)的進步是企業(yè)的發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。因此，關于電捕除塵裝置的研究也是逐步上升的。2015—2019年文章數(shù)目的下降原因，應該有以下兩點。

（1）經(jīng)過多年的研究，電捕除塵裝置性能有了很大的改善，已基本適用工藝的要求。（2）因數(shù)據(jù)限制，只統(tǒng)計到2019年3月，對文章數(shù)目的多少是有影響的。

另外，筆者還注意到，在中國知網(wǎng)以電捕焦油器為主題進行搜索，當分布項是“機構(gòu)”時，一共出現(xiàn)了40個機構(gòu)名稱，對這些機構(gòu)進行分析，得到的分析結(jié)果如圖3所示。

本研究發(fā)現(xiàn)對電捕除塵裝置研究的機構(gòu)主要是各焦化廠和鋼鐵集團，這也從另一個方面證明了電捕除塵裝置在煤化工企業(yè)中的重要作用以及電捕除塵裝置改進的必要性。

在中國知網(wǎng)以電捕焦油器為主題的227篇文章中，有58篇是對電學部分的研究，其中，主要包括絕緣箱、電暈極或電暈線、電磁場和可控硅電源四大部分，各部分所占比重如圖4所示。由圖4可以看到，絕緣箱和電暈極分別各占38%和36%，而電磁場和可控硅電源兩部分都沒有占到三分之一。由此可見，電學部分需要注意的是絕緣箱和電暈極，這是由電捕除塵裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理造成的。絕緣箱為電捕除塵裝置提供穩(wěn)定的高壓直流電，而電暈極是高壓電場的負極，這兩部分都是重要的電學部分，它們的性能直接影響電捕除塵裝置的凈化效果，因此，對這兩部分進行重點研究也是情有可原。

4 ? ?結(jié)語

在煤化工企業(yè)的凈化環(huán)節(jié)中，電捕除塵裝置是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。為了讓它能穩(wěn)定、有效地工作，技術(shù)人員進行了大量的研究工作，取得了明顯的成效。特別是對其電學部分的研究，保障了工作效率，減少了維修頻次，大大提高了電捕除塵裝置的安全性。

[參考文獻]

[1]王靈果，宗俊華，解利芹.電捕焦油器的結(jié)構(gòu)改造與性能優(yōu)化研究[J].河南建材，2014（1）：13-14.

[2]杜剛.淺談電捕焦油器工作原理及電氣故障分析[J].冶金設備，2017（2）：371-373.