U-GAS氣化爐高點放空廢氣排放系統(tǒng)優(yōu)化

劉明忠

【摘? 要】論文主要講述河南能源義馬煤業(yè)綜能新能源有限責(zé)任公司使用的U-GAS氣化爐在點火開工時，煤氣中含有大量粉塵，采用高點放空直接排放會對環(huán)境造成嚴重污染。為滿足環(huán)保要求，論文對氣化爐點火開工高點放空廢氣的處理方法進行介紹，以期進行交流推廣，為今后的施工提供借鑒。

【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.

【關(guān)鍵詞】U-GAS氣化爐;廢氣粉塵;文丘里洗滌除塵器

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

【中圖分類號】TQ545? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）07-0190-02

1 引言

河南能源義馬煤業(yè)綜能新能源有限責(zé)任公司使用的U-GAS氣化爐在點火開工時，煤氣中含有大量粉塵，采用高點放空和直接排放會對環(huán)境造成嚴重污染，為滿足環(huán)保要求，需要對U-GAS氣化爐開工點火時高點放空廢氣進行處理，采用了噴淋洗滌塔進行處理，煙氣進入噴淋洗滌塔，在塔內(nèi)循環(huán)水噴淋將廢氣中的粉塵洗滌下來，但運行下來效果不好，出口廢氣中粉塵含量超標，煙囪有冒黑煙的現(xiàn)象。需要對現(xiàn)有設(shè)備進行優(yōu)化改造，以滿足排放標準，解決煙囪冒黑煙的現(xiàn)象，項目涉及3套U-GAS氣化爐點火開工時高空排放廢氣的處理，范圍為噴淋洗滌塔改造。

2 規(guī)范及標準

項目實施后排放標準各項技術(shù)要求必須符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準。

3 工藝說明

①U-GAS氣化爐高點放空廢氣的運行參數(shù)：氣體組分：H2、CO、CO2、N2、CH4、O2、水蒸氣、少量焦油;流量：15000～20000Nm3/h;粉塵含量：29～91.5g/Nm3;溫度：160～190℃;壓力：微正壓（小于50kPa）。

②在現(xiàn)有U-GAS氣化爐噴淋洗滌塔基礎(chǔ)上進行以下改造：

第一，在廢氣進噴淋洗滌塔入口前增加文丘里洗滌除塵器。

第二，在噴淋洗滌塔的上部增加旋流板除霧器。

③工藝原理：文丘里洗滌除塵器是一種具有高除塵效率的濕式除塵器。文丘里除塵器包括收縮段、喉管和擴散段。除塵原理如下：含塵氣體進入收縮段后，流速增大，進入喉管氣速達到最大值。洗滌液從收縮段或喉管加入，氣液兩相間相對流速很大，液滴在高速氣流下霧化，氣體濕度達到飽和，塵粒被水濕潤。塵粒與液滴或塵粒之間發(fā)生激烈碰撞和凝聚。在擴散段，氣液速度減小，壓力回升，以塵粒為凝結(jié)核的凝聚作用加快，凝聚成直徑較大的含塵液滴，從而將粉塵除去[1]。

文丘里洗滌除塵器的具有以下優(yōu)點：

第一，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、占地少、價格低。

第二，既可以使高溫氣體降溫，同時，對小于0.1μm的細小粉塵也有較好的除塵效果。

高溫廢氣中噴淋洗滌塔內(nèi)降溫飽和，排出時廢氣中帶有大量液滴，需要除霧器將廢氣中液滴除去。旋流板除霧器原理如下：旋流板除霧器由導(dǎo)流錐、環(huán)繞在導(dǎo)流錐四周均勻分布的多個旋流葉片、圍繞在葉片外端的罩欄以及與塔壁固定的支撐件所組成。氣流在穿過板葉片間隙時變成旋轉(zhuǎn)氣流，其中的液滴在慣性作用下，以一定的仰角射出做螺旋運動而被甩向外側(cè)，匯集流到溢流槽內(nèi)，達到除霧的目的[2]。

④工藝流程：高點放空的廢氣首先進入文丘里洗滌除塵器內(nèi)，含塵氣體進入收縮段之后，流速增大至最大值。在收縮段或喉管加入洗滌液，液滴在高速氣流下逐步霧化，氣體濕度逐漸達到飽和狀態(tài)，塵粒被水濕潤后與液滴或塵粒發(fā)生激烈碰撞和凝聚現(xiàn)象。擴散段中氣液速度減小的同時，壓力回升，以塵粒為凝結(jié)核的凝聚作用速度加快，并形成直徑較大的含塵液滴，從而實現(xiàn)將粉塵除去的目的[3]。

經(jīng)過洗滌除塵器的廢氣進入噴淋洗滌塔，含塵廢氣向上運動。噴淋水通過循環(huán)泵送至塔中不同高度布置的噴淋層的噴嘴，從噴嘴噴出的噴淋水霧形成分散的小液滴向下運行，與廢氣逆流接觸，廢氣中的部分粉塵顆粒與液滴接觸而被捕集。

經(jīng)過噴淋洗滌后的廢氣進入除霧器中，在除霧器將廢氣攜帶的小液滴除去。除霧后干凈廢氣從塔頂煙囪排出。

工藝流程如圖1所示。

工藝參數(shù)中進出口廢氣參數(shù)如下：

進口：氣體流量：20000（m3n/h濕基），溫度：180℃，壓力：20kPaG，粉塵量：90000mg/Nm3。

出口：氣體流量：21526（m3n/h濕基），溫度：75℃，壓力：5kPaG，粉塵量：小于100mg/Nm3。

⑤處理效果：廢氣經(jīng)過洗滌塔洗滌、強化組件除塵后，廢氣中粉塵含量小于100mg/Nm3，煙囪排放煙氣不存在黑煙現(xiàn)象，外排環(huán)保指標達標。

⑥消耗指標：工藝水：26m3/h，電：40kW·h/h，儀表空氣：10Nm3/h。

⑦系統(tǒng)改造新增設(shè)備：文丘里除塵器1臺、旋流板除霧器1臺、除塵循環(huán)泵1臺。并依托U-GAS氣化爐廠區(qū)公用工程0.45～0.65Pa（G）儀表空氣，0.4MPa（G）工藝水，380V/220V工業(yè)用電。

4 三廢情況

改造后的本系統(tǒng)用于U-GAS氣化爐點火開工時，運行過程中會產(chǎn)生廢氣及廢水，氣化爐正常運行時，本裝置停止運行。

①廢氣排放情況對比

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

②本系統(tǒng)噴淋洗滌塔的塔底定時排出少量含塵廢水，廢水排放采用間歇式排放，根據(jù)噴淋洗滌塔液面高度決定排放時間。廢水排放的平均速度：24.2m3/h，含塵量：5%，pH值：6～9。

5 結(jié)語

U-GAS氣化爐高點放空廢氣排放系統(tǒng)優(yōu)化改造后，開車點火運行時高點放空廢氣粉塵排放濃度明顯降低，滿足國家要求的外排環(huán)保指標。文丘里洗滌除塵器該次在U-GAS氣化爐中外排廢氣處理上的應(yīng)用，系循環(huán)流化床氣化爐中的首次應(yīng)用，為國內(nèi)氣化爐開工點火運行時高點放空廢氣排放環(huán)保指標的達標處理有著重要的驗證意義。

【參考文獻】

【1】周艷民，孫中寧，谷海峰，等.自吸式文丘里洗滌器引射特性及其影響因素[J].化工學(xué)報，2015（01）：99-104.

【2】孔雅彬.文丘里洗滌器的應(yīng)用及結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].機械管理開發(fā)，2009，24（03）：89+91.

【3】胡金榜，陳志強，宗潤寬，等.文丘里洗滌器除塵操作參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計與工程實踐[J].環(huán)境工程，1999（05）：35-38.