煤气净化系统电捕除尘装置研究

王嫣

摘   要：文章简单介绍了电捕除尘装置的结构、工作原理以及在煤化工企业中的重要作用，详细分析了国内电捕除尘装置的研究现状，包括它的研究趋势，对它内部结构部分进行了着重研究。

关键词：电捕除尘装置;蜂窝式;电晕极

电捕除尘装置在煤化工业的煤气净化系统中又叫作电捕焦油器，该装置在煤气净化的过程中用来捕集焦油雾，进而降低煤气中的含焦油量，保证了煤气的质量。因此，电捕除尘装置在煤化工厂的煤气净化系统中占有十分重要的作用。

1    电捕除尘装置的结构及工作原理

国内焦化行业采用的电捕除尘装置大多数是蜂窝式的，壳体是圆筒形，在壳体内部主要是沉降管，也就是沉淀极。在沉降管的中心是由上下吊杆拉紧的电晕极导线，壳体内部结构的剖面如图1所示。蜂窝式的电捕除尘装置的沉淀极是六边形类似蜂巢结构的不锈钢管，这种结构能充分利用壳体的有效面积，增强净化效果，并可以根据需要处理的煤气量增加或减少蜂窝数[1]。沉淀极中心是用高强碳素钢丝制作的电晕极，以便工作时形成电场。电捕除尘装置工作时需要稳定的高压直流电源，它设在顶部的绝缘箱内。绝缘箱内有较高压力的氮气并且保持90～110 ℃温度，主要用来防止煤气中的杂质冷凝沉积在绝缘子上。

电捕除尘装置正常工作时，是将高压直流电分别通入到两个电极上，沉淀极接高压直流电的正极，电晕极接高压直流电的负极，这样在沉淀极和电晕极之间就形成了高压电场。但是，蜂巢结构使高压电场不均匀，并且离电晕丝越近，电场强度就越大。当电场强度达到一定值时，电晕丝的周围有一定范围就会出现电晕微光，这个范围就是电晕区。这时电晕区内的气体就产生了电离现象，因此电晕区内会有大量的正负离子和电子[2]。由于沉淀极接高压直流电的正极，所以电晕区外也是电场大部分的空间是负离子和电子。

当带有焦油雾滴的煤气通过电捕除尘装置时，在电场内焦油雾滴大部分与负离子、电子相结合，带上负电，在电场力的作用下向带正电的沉淀极移动。少量的焦油雾滴与电晕区的正离子结合，带上正电，在电场力的作用下向带负电的电晕极移动。在电场力和重力的双重作用下，焦油雾滴最终沿沉降管壁和电晕丝向下流动，最后排出到电捕除尘装置外，从而达到分离焦油的目的。

2    电捕除塵装置的作用

电捕除尘装置可以用在化肥、焦化和冶金等行业的气体净化中，很多煤化工企业将电捕除尘装置安装在焦炉煤气鼓风机前或鼓风机后。焦炉煤气经冷却后再通过电捕除尘装置，就使煤气中的焦油雾、煤粒和粉尘等杂质聚集并沉淀，从电捕除尘装置下部排出，并且能够进行回收。电捕除尘装置的净化作用既保证了后面工序对气体质量的要求，又提高了产品的回收率;既减少了后面工序的检修次数，又达到了节能环保的目的，同时还明显改善了操作的环境。因此，电捕除尘装置在煤化工企业中广泛应用，并起着十分关键的作用。所以，提高和改进电捕除尘装置的性能是每个煤化工企业研究的重点。

3    电捕除尘装置的研究现状

笔者在中国知网上分析了1980—2019年近40年关于电捕除尘装置的研究文献。其中，以电捕焦油器为主题的文章共227篇，以5年为一组进行数据分析（见图2）。由图2可以看到，从1980—2014年对捕除尘装置研究基本成逐步上升的状态，其中最多的集中在2010—2014年，达到了63篇，最少的是1985—1989年仅4篇，其中，1985—1987年没有以电捕焦油器为主题的文章，而到了2015—2019年，文章数目反而降至23篇。笔者认为这种现象与我国经济发展和煤化工企业发展相关。1980—2018年我国经济飞速发展，煤化工企业也快速发展，技术的进步是企业的发展的重要环节。因此，关于电捕除尘装置的研究也是逐步上升的。2015—2019年文章数目的下降原因，应该有以下两点。

（1）经过多年的研究，电捕除尘装置性能有了很大的改善，已基本适用工艺的要求。（2）因数据限制，只统计到2019年3月，对文章数目的多少是有影响的。

另外，笔者还注意到，在中国知网以电捕焦油器为主题进行搜索，当分布项是“机构”时，一共出现了40个机构名称，对这些机构进行分析，得到的分析结果如图3所示。

本研究发现对电捕除尘装置研究的机构主要是各焦化厂和钢铁集团，这也从另一个方面证明了电捕除尘装置在煤化工企业中的重要作用以及电捕除尘装置改进的必要性。

在中国知网以电捕焦油器为主题的227篇文章中，有58篇是对电学部分的研究，其中，主要包括绝缘箱、电晕极或电晕线、电磁场和可控硅电源四大部分，各部分所占比重如图4所示。由图4可以看到，绝缘箱和电晕极分别各占38%和36%，而电磁场和可控硅电源两部分都没有占到三分之一。由此可见，电学部分需要注意的是绝缘箱和电晕极，这是由电捕除尘装置的结构和工作原理造成的。绝缘箱为电捕除尘装置提供稳定的高压直流电，而电晕极是高压电场的负极，这两部分都是重要的电学部分，它们的性能直接影响电捕除尘装置的净化效果，因此，对这两部分进行重点研究也是情有可原。

4    结语

在煤化工企业的净化环节中，电捕除尘装置是不可或缺的重要环节。为了让它能稳定、有效地工作，技术人员进行了大量的研究工作，取得了明显的成效。特别是对其电学部分的研究，保障了工作效率，减少了维修频次，大大提高了电捕除尘装置的安全性。

[参考文献]

[1]王灵果，宗俊华，解利芹.电捕焦油器的结构改造与性能优化研究[J].河南建材，2014（1）：13-14.

[2]杜刚.浅谈电捕焦油器工作原理及电气故障分析[J].冶金设备，2017（2）：371-373.