煤氣凈化系統電捕除塵裝置研究

王嫣

摘 ? 要：文章簡單介紹了電捕除塵裝置的結構、工作原理以及在煤化工企業中的重要作用，詳細分析了國內電捕除塵裝置的研究現狀，包括它的研究趨勢，對它內部結構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的煤氣凈化系統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，保證了煤氣的質量。因此，電捕除塵裝置在煤化工廠的煤氣凈化系統中占有十分重要的作用。

1 ? ?電捕除塵裝置的結構及工作原理

國內焦化行業采用的電捕除塵裝置大多數是蜂窩式的，殼體是圓筒形，在殼體內部主要是沉降管，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，殼體內部結構的剖面如圖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構的不銹鋼管，這種結構能充分利用殼體的有效面積，增強凈化效果，并可以根據需要處理的煤氣量增加或減少蜂窩數[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定的高壓直流電源，它設在頂部的絕緣箱內。絕緣箱內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，蜂巢結構使高壓電場不均勻，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電暈微光，這個范圍就是電暈區。這時電暈區內的氣體就產生了電離現象，因此電暈區內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，在電場內焦油霧滴大部分與負離子、電子相結合，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的正離子結合，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、焦化和冶金等行業的氣體凈化中，很多煤化工企業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對氣體質量的要求，又提高了產品的回收率;既減少了后面工序的檢修次數，又達到了節能環保的目的，同時還明顯改善了操作的環境。因此，電捕除塵裝置在煤化工企業中廣泛應用，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研究的重點。

3 ? ?電捕除塵裝置的研究現狀

筆者在中國知網上分析了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年為一組進行數據分析（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，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，文章數目反而降至23篇。筆者認為這種現象與我國經濟發展和煤化工企業發展相關。1980—2018年我國經濟飛速發展，煤化工企業也快速發展，技術的進步是企業的發展的重要環節。因此，關于電捕除塵裝置的研究也是逐步上升的。2015—2019年文章數目的下降原因，應該有以下兩點。

（1）經過多年的研究，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）因數據限制，只統計到2019年3月，對文章數目的多少是有影響的。

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

本研究發現對電捕除塵裝置研究的機構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構和工作原理造成的。絕緣箱為電捕除塵裝置提供穩定的高壓直流電，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 ? ?結語

在煤化工企業的凈化環節中，電捕除塵裝置是不可或缺的重要環節。為了讓它能穩定、有效地工作，技術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.電捕焦油器的結構改造與性能優化研究[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.