CN211726167U - 一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，包括集气罩、稳压罐、电离捕集器、排风机、烟囱和污油泵；集气罩设置在油渣输送机上方，用于收集油渣输送机上油渣喷水冷却时产生的大量湿烟气；集气罩的出口连接稳压罐的顶部入口；稳压罐的底部出气口连接电离捕集器的入口；电离捕集器的气体出口通过排风机连接烟囱，电离捕集器的排污油水管口连接污油泵。本实用新型综合解决烟气的除油、除渣、去水雾、去VOCs的技术问题，净化后烟气可以直排大气。

Description

一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置

【技术领域】

本实用新型属于VOCs烟气净化处理领域，特别涉及一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置。

【背景技术】

煤焦油是煤热解过程的主要产品之一，是一种多组分的混合物，构成煤焦油主要元素有五种：C、H、O、N、S。根据煤热解加工过程温度的不同，所得到的煤焦油通常被分为低温煤焦油(500～600℃)、中温(700～900℃)煤焦油和高温(900～1100℃)煤焦油。

兰炭生产技术作为洁净煤技术的有机组成部分，它可以实现煤炭资源高效、清洁利用、节约能源；特别是利用侏罗纪煤，既解决了长期以来的煤炭资源不平衡问题，因此陕北地区、宁夏及内蒙古等煤炭区域建设了大量的兰炭生产企业。兰炭生产属于低温热解，是在隔绝空气和氧气的条件下，将煤加热在600℃左右，使其分解生成煤焦油、兰炭和兰炭煤气。因此兰炭行业生产得到的煤焦油属于低温煤焦油，低温煤焦油中含有较多的含氧化合物及链状烃，其中酚及其衍生物含量可达10％～30％，烷状烃大约20％，同时重油(焦油沥青)的含量相对较少，比较适合采用加氢技术生产车用发动机燃料油和化学品。

因此煤焦油加氢技术得到了大力发展，通过对煤焦油的预处理和加氢裂化工序，得到轻质的轻馏分油产品(如石脑油，柴油等)，煤焦油中的杂质和焦油分馏过程中加入的催化剂反应后剩余的物质等物形成重质的粘稠状的油渣，经链排机成型后可直接销售。

煤焦油加氢裂化后剩余的油渣温度高达300℃，在链排机成型时必须喷水冷却，高温油渣遇水后产生大量的烟气，烟气中含有水蒸汽，油类雾滴，多环芳香烃类物质等，属于一种VOCs烟气，该烟气组成复杂，既有煤焦油挥发组分凝结成的固体和液体微粒，又有蒸汽状态的有机物，部分有机物是高分子聚合物，会对环境造成严重污染。含有的多种有机物包括碳环烃、环烃衍生物及其它化合物是致癌和强致癌物质，有不少对人身健康有危害作用。因此必须对该VOCs烟气进行收集集中进行净化处理，将其中的有害物质及油类物质收集下来才能排入大气当中。

煤焦油加氢裂化后的油渣冷却产生的湿烟气简称煤焦油加氢焦油渣烟气，属于一种混合类气体，其中多环芳香烃类物质属于VOCs废气，焦油、尘粒是挥发性冷凝物，十分细微，粒径属于μm级别。由于烟气中含有焦油雾滴，采用常规除尘器(如袋除尘器，电除尘器等)收集，焦油易粘敷在内部零件上无法长期使用不能达到环保要求，其它方法如活性炭吸附法也会因为焦油缘故很快会粘敷吸附剂表面而污染，使其失效无法长期使用或再生成本过高等工艺技术不能使用；焚烧法也因为烟气中含水量大耗能太大运行不经济不宜采用。

因此，实有必要开发一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，以更加有效的净化VOCs烟气。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，综合解决烟气的除油、除渣、去水雾、去VOCs的技术问题，净化后烟气可以直排大气。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，包括集气罩、稳压罐、电离捕集器、排风机、烟囱和污油泵；集气罩设置在油渣输送机上方，用于收集油渣输送机上油渣喷水冷却时产生的大量湿烟气；集气罩的出口连接稳压罐的顶部入口；稳压罐的底部出气口连接电离捕集器的入口；电离捕集器的气体出口通过排风机连接烟囱，电离捕集器的排污油水管口连接污油泵。

进一步的，电离捕集器包括筒体；筒体的底部一侧设有进气口；筒体内中部通过固定板固定设置若干沉淀极管，沉淀极管的截面为正六边形，若干沉淀极管呈蜂窝状分布；每根沉淀极管中心穿过一根电晕线；若干电晕线的顶部连接位于沉淀极管上方的上导电板，底部连接位于沉淀极管下方的下导电板。

进一步的，筒体顶部设有绝缘支撑，上导电板通过绝缘支撑悬吊在筒体中；下导电板下部连接陶瓷材质的重锤，在陶瓷材质的重锤的作用下，电晕线被拉紧拉直位于沉淀极管中心。

进一步的，上导电板连接外接高压电源。

进一步的，筒体的顶部还设有出气口；筒体的上部侧壁设有检查人孔。

进一步的，筒体底部浇筑有一个斜面，斜面的最低点设在筒体底部的排污油水管口处。

进一步的，筒体底部有蒸汽加热盘管。

进一步的，筒体内下部进气口位置设置倒锥形气流分布锥板，在气流分布锥板上部1.5米处设置扁钢编织的格栅状气流分布层。

进一步的，高压电源采用三相脉冲高压电源。

本实用新型提出了一种烟气净化装置，其关键设备为高效、稳定的超洁净净化用电离捕集器，提高传统电捕焦油器的净化效率，可以广泛应用于冷乳、油页岩、褐煤提质、燃气蒸汽联合循环发电等多种行业可燃气体的超洁净净化。

本实用新型采用的技术方案是：“通风系统+净化系统”为核心工艺来处理该废气。

本实用新型中，采用顶吸式集气罩利用烟气自然上升的现象，以较小的抽排风量即可实现较好的捕集效果，在不影响操作的情况下四周加软帘封闭可实现更加的收集效果

稳压罐具有烟气汇合，平稳气流压力，同时还有预处理功能，大颗粒焦油和水雾滴在碰到折流板和钢丝网后速度降低被截留下来，逐渐组成大颗粒降落到罐底。

经收集之后的低湿度烟气进入到电离捕集器中，电离捕集器顶部的高压脉冲电源采用高压脉冲放电的原理释放出低温等离子体，即大量高能电子、正负离子、具有强氧化性能的高能激发态粒子和羟基自由基，产生臭氧。当烟气通过时，烟气中的尘埃和焦油在电荷力作用下与上述低温等离子体接触，短时间内发生分解反应，VOCs气体被臭氧氧化分解成低分子化合物、水等无害物质；带有电荷属性的水雾滴和焦油颗粒向带有电荷的金属线和管壁运动，并失去电荷，在重力的作用下，落到电离捕捉器底部流出，从而使污染物得以降解去除。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型将烟气收集装置、烟气颗粒净化与VOCs气体净化装置巧妙地组合在一体，共同完成煤焦油加氢油渣冷却VOCs烟气当中的粘性粉尘颗粒物、液态焦油、气态VOCs超洁净净化，脱水除油去VOCs效率高达99％以上，不但解决了煤焦油加氢生产剩余油渣冷却过程中产生VOCs烟气所造成的环境污染问题，还回收了烟气中的焦油，实现煤炭资源高效、清洁利用，节能、环保。

本实用新型可以持续运行，始终保证稳定的净化效率。真正实现无害化处理工艺，降解有害成分，废气净化最终产物为二氧化碳和水，无二次污染。

本实用新型装置设计理念先进，既收集去除了粘性粉尘颗粒物、液态焦油、又分解了气态VOCs。

本实用新型装置回收沥青呈焦油状且溶于苯或环已烷，可返回生产系统或作燃料使用。

本实用新型装置的工艺流程短，设备结构紧凑、体积小，系统阻力小，能耗低，运行费用低。

本实用新型装置操作易简单，容易清洗维护。

【附图说明】

图1是本实用新型专利一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置的结构示意图。

图2是本实用新型电离捕集器的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型提供一种煤焦油加氢油渣冷却VOCs烟气净化装置，包括集气罩1、稳压罐3、电离捕集器4、排风机5、烟囱6和污油泵7。

集气罩1设置在油渣输送机2上方，用于收集油渣输送机2上油渣喷水冷却时产生的大量湿烟气。根据油渣输送机2的长度可以设置多个集气罩出口，用管道将集气罩1收集的烟气统一汇总从稳压罐3的顶部通入，湿烟气在稳压罐3中大颗粒的油水雾滴被阻挡收集下来通过排污管汇入油水池，收集大颗粒水滴后的烟气从稳压罐3下部出气口再进入电离捕集器4当中。

请参阅图2所示，电离捕集器4包括筒体43；筒体43的底部一侧设有进气口42；筒体43内中部通过固定板固定设置若干沉淀极管45，沉淀极管45的截面为正六边形，若干沉淀极管45呈蜂窝状分布。每根沉淀极管45中心穿过一根电晕线44；若干电晕线44的顶部连接位于沉淀极管45上方的上导电板，底部连接位于沉淀极管45下方的下导电板。筒体43顶部设有绝缘支撑46，上导电板通过绝缘支撑46悬吊在筒体43中；下导电板下部连接陶瓷材质的重锤，在陶瓷材质的重锤的作用下，电晕线44被拉紧拉直位于沉淀极管45中心。上导电板连接外接高压电源。静电捕集技术是一种利用高压电场使气体中的粉尘、水雾等物质荷电，在电场作用下分离以达到收集粉尘、水、焦油等物质的目的。其工作原理为高压直流电源产生的负高压经过绝缘箱接入电晕线44，电晕线44与沉淀极管45之间因为高压而产生强电场。通过电场的烟气中的水雾、焦油、粉尘等颗粒物在强电场中荷电，荷电后的颗粒物在电场力的作用下向沉淀极运动。到达沉淀极管45后，由于沉淀极管45属于阳极，带负电的颗粒物与带正电的沉淀极管45发生中和反应，中和后的颗粒物首先吸附于沉淀极管45，然后依靠自身重力沿沉淀极板下落。从而烟气中的水雾、焦油、粉尘等颗粒物从煤气中分离。

筒体43的顶部还设有出气口47；筒体43的上部侧壁设有检查人孔48。

电晕线44为一表面光滑的多股不锈钢钢丝，多股丝线直径小放电性能好，360度范围内放电均匀，光滑的表面易使焦油和尘粒掉落。

筒体43底部用水泥等物浇筑成一斜面，最低点设在排污油水管口处。这样设置的目的在于方便油水流出。同时筒体43底部还设计安装有蒸汽加热盘管41，由于收集下来的焦油、沥青状物质为粘稠液体，温度低时及冬季流动性特别差，对其进行加热可以提供其流动性方便流出。

筒体43内下部进气口42位置设置倒锥形气流分布锥板，在其上部1.5米处再设置扁钢编织的格栅状气流分布层。采用导流双层配气系统,气体经两次导流配气，均匀进入电场工作区，以而保证电场的稳定性，解决电捕设备直径大,气流易发生偏流的现象。

高压电源采用三相脉冲高压电源,在电场内产生的高压能量既能使油水滴等物荷电便于其收集，同时又产生低温等离子体，可以分解VOCs,具有静电捕集和等离子体净化双重功效。

烟气进入电离捕集器4后从下向上在电场内流动过程中焦油水滴获得能量被收集到阳极板上靠重力流下来，VOCs被分解成无害物质，干净环保的烟气从电离捕集器4顶部出气口排出，然后通过排风机5和烟囱6排入大气；电离捕集器4底部收集的油水等液体通过污油泵7汇入油水池。

本实用新型主要利用静电捕集技术基本原理和低温等离子体技术进行结构设计，并结合煤焦油加氢工艺特点对其结构优化设计，从而建立起专门的针对煤焦油加氢焦油渣冷却烟气高效净化装置。利用静电捕集焦油和水雾尘等，利用低温等离子体技术净化废气。

低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加脉冲电压达到气体的放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。

等离子体反应区富含极高的物质，如高能电子、离子、自由基和激发态分子等，废气中的污染物质可与这些具有较高能量的物质发生反应，使污染物质在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到讲解污染物的目的。与传统的电晕放电技术相比较，等离子体技术放电量是电晕放电的50倍，放电密度是电晕放电的100多倍。所以,等离子体技术是提高工业化处理VOCs废气治理的最新工艺技术。

等离子体去除污染物的基本过程

过程一：高能电子的直接轰击；

过程二：O原子或臭氧的氧化O₂+e→2O；

过程三：OH自由基的氧化H₂O+e→OH+H；

H₂O+O→2OH；

H+O₂→OH+O；

过程四：分子碎片+氧气的反应。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (9)

1.一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，其特征在于，包括集气罩(1)、稳压罐(3)、电离捕集器(4)、排风机(5)、烟囱(6)和污油泵(7)；

集气罩(1)设置在油渣输送机(2)上方，用于收集油渣输送机(2)上油渣喷水冷却时产生的大量湿烟气；集气罩(1)的出口连接稳压罐(3)的顶部入口；稳压罐(3)的底部出气口连接电离捕集器(4)的入口；

电离捕集器(4)的气体出口通过排风机(5)连接烟囱(6)，电离捕集器(4)的排污油水管口连接污油泵(7)。

2.根据权利要求1所述的一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，其特征在于，电离捕集器(4)包括筒体(43)；筒体(43)的底部一侧设有进气口(42)；筒体(43)内中部通过固定板固定设置若干沉淀极管(45)，沉淀极管(45)的截面为正六边形，若干沉淀极管(45)呈蜂窝状分布；每根沉淀极管(45)中心穿过一根电晕线(44)；若干电晕线(44)的顶部连接位于沉淀极管(45)上方的上导电板，底部连接位于沉淀极管(45)下方的下导电板。

3.根据权利要求2所述的一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，其特征在于，筒体(43)顶部设有绝缘支撑(46)，上导电板通过绝缘支撑(46)悬吊在筒体(43)中；下导电板下部连接陶瓷材质的重锤，在陶瓷材质的重锤的作用下，电晕线(44)被拉紧拉直位于沉淀极管(45)中心。

4.根据权利要求2所述的一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，其特征在于，上导电板连接外接高压电源。

5.根据权利要求2所述的一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，其特征在于，筒体(43)的顶部还设有出气口(47)；筒体(43)的上部侧壁设有检查人孔(48)。

6.根据权利要求2所述的一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，其特征在于，筒体(43)底部浇筑有一个斜面，斜面的最低点设在筒体(43)底部的排污油水管口处。

7.根据权利要求2所述的一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，其特征在于，筒体(43)底部有蒸汽加热盘管(41)。

8.根据权利要求2所述的一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，其特征在于，筒体(43)内下部进气口(42)位置设置倒锥形气流分布锥板，在气流分布锥板上部1.5米处设置扁钢编织的格栅状气流分布层。

9.根据权利要求2所述的一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置，其特征在于，高压电源采用三相脉冲高压电源。

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