粉煤热解油气的除尘技术研究
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摘 要：随着我国能源产业的不断发展，我国煤炭企业对于粉煤热解工艺的需求不断攀升，然而粉煤热解过程中粉焦和油气的分离已经成为当前的主要技术性难题。由于粉煤热解过程中产生的热解油气，携带的粉尘密度小、颗粒细严重影响分离效果，油品的质量难以得到充足的保障，给下一步的深层次加工利用带来了巨大的难题。本文通过对粉煤热解产物的性质、特点进行分析，以粉煤热解油气的除尘技术为主要研究课题，探索粉煤热解在油气除尘技术方面的相关问题。
关键词：粉煤热解；含尘干馏气；油气除尘技术
我国目前面临的能源危机为我国煤炭产业实施清洁型产业优化提出了更高的要求，煤炭热解技术是提升煤炭分质高效清洁转化利用的重要途径之一，因此，提升煤炭热解的转化率就成为了当前煤炭产业的主要发展方向。煤炭热解分为块煤热解和粉煤热解，由于我国80%的煤炭开采量为粉煤成分，故以粉煤为原材料的煤炭热解将成为未来我国煤热解的主流工艺。然而，粉煤在进行热解的过程中含尘挥发分的除尘技术是粉煤热解工艺普遍遇到的技术难题，大大阻碍了我国粉煤热解技术的发展进程，因此，如何有效解决粉煤热解过程中油气的除尘技术已经成为当前煤炭热解工业化进程中亟待解决的根本问题，也是未来煤炭热解技术发展的主要研究方向。
1 粉煤热解油气除尘技术概述
1.1 粉煤热解产物分析
在煤炭热解工艺进程中，含尘干馏气的除尘工艺占有十分重要的地位。粉煤热解的含尘干馏气主要由热解粉焦、煤粉和热解油气组成，其中粉尘的粒度较小且含量较高，容易沉积堵塞管道和设备，由于含尘干馏气的组成成分较为复杂，其在分离设备中易产生后续反应而产生结焦和析碳问题，油气对温度的敏感度反应较大，易由气、固两相变为气、液、固三相，造成整体的分离难度较大。
1.2 粉煤热解油气除尘工艺对除尘器的要求
1.2.1 干法除尘
结合粉煤热解油气除尘工艺的要求，热解后的含尘干馏气通过除尘设备与粉尘分离时要保证不发生冷凝，因此，干法式除尘是煤热解工艺除尘较为合理的选择。
1.2.2 除尘器内热解气停留时间短
粉煤热解后的热解气要尽可能的缩短冷凝停留时间，进而实现焦油产率的提升，热解气在除尘器中滞留时间很大程度上影响到热解油气的二次裂解，所以热解产生的油气必须迅速通过除尘器，以防止焦油蒸汽发生二次裂解而转化为烃类小分子气体，从而保证有较高的焦油产率。
1.2.3 除尘器内油气的温度变化小
粉煤热解后产生的油气对温度的变化反应十分敏感，容易造成气固两相转变成为气液固三相，这就会造成除尘的过程中油气变相后除尘难度的较大提升。因此，通常情况下油气穿过除尘器时的温度要保持在400℃以上，并且除尘器内油气的温度变化要尽可能小，避免油气中所含重质焦油组分在除尘器内冷凝，与油气中夹带的粉尘一同黏附于除尘器或连接管道内壁，从而影响除尘系统长时间稳定运行。
1.2.4 除尘器具有较高的过滤精度
一旦除尘器除尘效率不高，就会造成油气中未除去的细粉尘颗粒进入后续焦油冷却回收工段，导致煤焦油中灰分偏高，焦油品质差，无法达到煤焦油深加工的質量指标。
1.2.5 除尘器能耐高温，具有较好的抗腐蚀性
粉煤热解中油气的温度一般维持在400℃以上，因此热解挥发分除尘工艺要求除尘设备能耐高温，保证除尘设备在400℃以上高温工作环境下能连续稳定运行。
2 当前我国粉煤热解油气除尘技术的应用分析
虽然我国目前开发出了多项多联产工艺的粉煤热解工艺，但是热解气除尘依然是当前粉煤热解工艺开发的主要难题，其中尤以粉煤热解油气的除尘工艺问题最为突出。虽然我国科研单位多年致力于研发粉煤热解油气的除尘工艺，但并无工业上成功的应用范例，当前的粉煤热解油气的除尘工艺多采用以下几种除尘技术：
2.1 旋风除尘技术
旋风分离器的工作原理是利用油气气体与粉尘尘粒之间的离心力不同来通过气体旋转进行除尘，这也是当前被工业企业应用最为广泛的油气除尘技术，特别适用于高压、高温、强腐蚀性以及含尘浓度较高等环境。
2.2 静电除尘技术
静电除尘技术就是利用高压电场对粉煤热解油气进行气体电离，油气中的粉尘颗粒受到离子撞击而携带负点，进而通过负电极的强大吸力来实现除尘效果。静电除尘一般可分为四个阶段：气体电离、粉尘获得离子而带电、带电粉尘向电极移动和清除电极上的粉尘。
2.3 金属过滤材料除尘技术
金属过滤材料除尘技术顾名思义就是利用具有明显孔隙特征的金属材料来实现粉煤热解油气的过滤除尘过程。
2.4 颗粒床除尘技术
颗粒床除尘技术是利用兼具化学和物理稳定性质的一种固体颗粒组成过滤层，进而实现对粉煤热解油气中含尘颗粒的拦截、扩散沉积、惯性碰撞、静电吸引以及重力沉积等，进而实现粉煤热解油气除尘的效果。
综上所述，粉煤热解产生的油气具有十分复杂的组成成分，其中粉尘含量较大且呈不规则形状，由于其对温度变化的反应十分敏感，这都给粉煤热解油气的除尘技术提出了更高的要求，煤炭企业和科研机构要充分结合粉煤热解油气中除尘颗粒的重要特点，采用多种除尘技术有机结合的组合方式，才能实现粉煤热解油气的有效除尘，进而实现我国粉煤热解技术的全面提升。
参考文献：
[1]梁鹏，曲旋，毕继诚.炉前煤低温干馏的工艺研究[J].燃料化学学报，2008，36（4）：401-405.
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