粉煤熱解油氣的除塵技術研究
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摘 要：隨著我國能源產業的不斷發展，我國煤炭企業對于粉煤熱解工藝的需求不斷攀升，然而粉煤熱解過程中粉焦和油氣的分離已經成為當前的主要技術性難題。由于粉煤熱解過程中產生的熱解油氣，攜帶的粉塵密度小、顆粒細嚴重影響分離效果，油品的質量難以得到充足的保障，給下一步的深層次加工利用帶來了巨大的難題。本文通過對粉煤熱解產物的性質、特點進行分析，以粉煤熱解油氣的除塵技術為主要研究課題，探索粉煤熱解在油氣除塵技術方面的相關問題。
關鍵詞：粉煤熱解；含塵干餾氣；油氣除塵技術
我國目前面臨的能源危機為我國煤炭產業實施清潔型產業優化提出了更高的要求，煤炭熱解技術是提升煤炭分質高效清潔轉化利用的重要途徑之一，因此，提升煤炭熱解的轉化率就成為了當前煤炭產業的主要發展方向。煤炭熱解分為塊煤熱解和粉煤熱解，由于我國80%的煤炭開采量為粉煤成分，故以粉煤為原材料的煤炭熱解將成為未來我國煤熱解的主流工藝。然而，粉煤在進行熱解的過程中含塵揮發分的除塵技術是粉煤熱解工藝普遍遇到的技術難題，大大阻礙了我國粉煤熱解技術的發展進程，因此，如何有效解決粉煤熱解過程中油氣的除塵技術已經成為當前煤炭熱解工業化進程中亟待解決的根本問題，也是未來煤炭熱解技術發展的主要研究方向。
1 粉煤熱解油氣除塵技術概述
1.1 粉煤熱解產物分析
在煤炭熱解工藝進程中，含塵干餾氣的除塵工藝占有十分重要的地位。粉煤熱解的含塵干餾氣主要由熱解粉焦、煤粉和熱解油氣組成，其中粉塵的粒度較小且含量較高，容易沉積堵塞管道和設備，由于含塵干餾氣的組成成分較為復雜，其在分離設備中易產生后續反應而產生結焦和析碳問題，油氣對溫度的敏感度反應較大，易由氣、固兩相變為氣、液、固三相，造成整體的分離難度較大。
1.2 粉煤熱解油氣除塵工藝對除塵器的要求
1.2.1 干法除塵
結合粉煤熱解油氣除塵工藝的要求，熱解后的含塵干餾氣通過除塵設備與粉塵分離時要保證不發生冷凝，因此，干法式除塵是煤熱解工藝除塵較為合理的選擇。
1.2.2 除塵器內熱解氣停留時間短
粉煤熱解后的熱解氣要盡可能的縮短冷凝停留時間，進而實現焦油產率的提升，熱解氣在除塵器中滯留時間很大程度上影響到熱解油氣的二次裂解，所以熱解產生的油氣必須迅速通過除塵器，以防止焦油蒸汽發生二次裂解而轉化為烴類小分子氣體，從而保證有較高的焦油產率。
1.2.3 除塵器內油氣的溫度變化小
粉煤熱解后產生的油氣對溫度的變化反應十分敏感，容易造成氣固兩相轉變成為氣液固三相，這就會造成除塵的過程中油氣變相后除塵難度的較大提升。因此，通常情況下油氣穿過除塵器時的溫度要保持在400℃以上，并且除塵器內油氣的溫度變化要盡可能小，避免油氣中所含重質焦油組分在除塵器內冷凝，與油氣中夾帶的粉塵一同黏附于除塵器或連接管道內壁，從而影響除塵系統長時間穩定運行。
1.2.4 除塵器具有較高的過濾精度
一旦除塵器除塵效率不高，就會造成油氣中未除去的細粉塵顆粒進入后續焦油冷卻回收工段，導致煤焦油中灰分偏高，焦油品質差，無法達到煤焦油深加工的質量指標。
1.2.5 除塵器能耐高溫，具有較好的抗腐蝕性
粉煤熱解中油氣的溫度一般維持在400℃以上，因此熱解揮發分除塵工藝要求除塵設備能耐高溫，保證除塵設備在400℃以上高溫工作環境下能連續穩定運行。
2 當前我國粉煤熱解油氣除塵技術的應用分析
雖然我國目前開發出了多項多聯產工藝的粉煤熱解工藝，但是熱解氣除塵依然是當前粉煤熱解工藝開發的主要難題，其中尤以粉煤熱解油氣的除塵工藝問題最為突出。雖然我國科研單位多年致力于研發粉煤熱解油氣的除塵工藝，但并無工業上成功的應用范例，當前的粉煤熱解油氣的除塵工藝多采用以下幾種除塵技術：
2.1 旋風除塵技術
旋風分離器的工作原理是利用油氣氣體與粉塵塵粒之間的離心力不同來通過氣體旋轉進行除塵，這也是當前被工業企業應用最為廣泛的油氣除塵技術，特別適用于高壓、高溫、強腐蝕性以及含塵濃度較高等環境。
2.2 靜電除塵技術
靜電除塵技術就是利用高壓電場對粉煤熱解油氣進行氣體電離，油氣中的粉塵顆粒受到離子撞擊而攜帶負點，進而通過負電極的強大吸力來實現除塵效果。靜電除塵一般可分為四個階段：氣體電離、粉塵獲得離子而帶電、帶電粉塵向電極移動和清除電極上的粉塵。
2.3 金屬過濾材料除塵技術
金屬過濾材料除塵技術顧名思義就是利用具有明顯孔隙特征的金屬材料來實現粉煤熱解油氣的過濾除塵過程。
2.4 顆粒床除塵技術
顆粒床除塵技術是利用兼具化學和物理穩定性質的一種固體顆粒組成過濾層，進而實現對粉煤熱解油氣中含塵顆粒的攔截、擴散沉積、慣性碰撞、靜電吸引以及重力沉積等，進而實現粉煤熱解油氣除塵的效果。
綜上所述，粉煤熱解產生的油氣具有十分復雜的組成成分，其中粉塵含量較大且呈不規則形狀，由于其對溫度變化的反應十分敏感，這都給粉煤熱解油氣的除塵技術提出了更高的要求，煤炭企業和科研機構要充分結合粉煤熱解油氣中除塵顆粒的重要特點，采用多種除塵技術有機結合的組合方式，才能實現粉煤熱解油氣的有效除塵，進而實現我國粉煤熱解技術的全面提升。
參考文獻：
[1]梁鵬，曲旋，畢繼誠.爐前煤低溫干餾的工藝研究[J].燃料化學學報，2008，36（4）：401-405.
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