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组合式燃油加热炉烟气除尘装置的技术研究

2012年第3期(总第160期)
王建宏(中国石化集团管道储运公司鲁宁输油处,山东 邹城 273500)
 
【摘 要】 原油加热炉烟尘主要是由燃烧不完全的油滴、沥青、碳黑及杂质等组成,具有容重小、易飞扬、易粘连等特点。除尘器结构布袋除尘并采用创新的模块组合设计理念,根据总处理量的要求,对模块进行有机组合。依据该研究试制的原油加热炉除尘装置,已在输油管道加热炉上应用并已取得了显著的环保效果。 

【关键词】 原油加热炉;除尘装置;研究X701

 

1 原油加热炉排烟状况分析

我国在原油输送过程中需要加热炉将原油加热,为提高加热炉效率,需定时对运行中的加热炉进行吹灰作业,一般规定每8h吹扫一次,时间为30min,在吹扫过程中,会有大量的烟尘飘落到输油站站区周围,尘粒可达15mm,呈粒状或片状,对环境造成了严重污染,有些输油站多次被地方环保部门责令停产整顿,单次罚款高达10万余元;烟尘散落在农田,也严重影响了农作物的生长,为此经常与当地居民发生纠纷,输油站每年要拿出上百万资金赔付给周围农户。因此,必须对燃油加热炉的烟尘采取有效的治理措施。

2 项目的技术难点和现场条件分析

.1技术难点

原油加热炉烟尘的捕集与燃煤炉相比难度较大。原油加热炉的烟尘主要是由燃烧不完全的油滴、沥青、碳黑及杂质等组成,容重小、易飞扬、易粘连。要求加热炉的烟气除尘装置最大限度地将这些颗粒物捕集起来。另一个技术问题是在现有炉上改造,要求尽量减少烟气的阻力,不影响加热炉原有的运行指标。烟尘收集后不能造成二次污染,同时要保证加热炉烟气除尘系统能长期可靠地工作。国外原油一般不需要加热。国内只有石油系统有原油加热炉,无借鉴技术。

.2 现场条件分析

在现有的条件下安装烟气除尘装置有许多限制:(1)治理工艺要求针对性强,要符合已有生产工艺要求。(2)场地有限,要求结构紧凑,占地要少,便于室内安装。(3)烟气除尘装置自控系统须与加热炉控制系统合理配套。(4)整套烟气除尘系统应尽可能降低造价。

3 原油加热炉烟尘特性及考核指标

.1  原油加热炉烟尘成份特殊性

原油加热炉以原油为燃料,烟尘成份十分复杂。烟尘取样分析结果显示:

含油气成份:0.1%0.2%;粉尘粒径:0.05µm1µm

部分颗粒碳黑:100µm3cm

堆积密度:1.02g/cm3;真密度:2.2g/cm3

烟尘附着性:600800Pa(煤粉300Pa);

加热炉烟尘排放温度:130230

数据表明烟尘含有微量的油气成份,粉尘粒径较小,粉尘附着性属强性,在排烟温130230℃情况下若彻底治理烟尘难度很大。

.2 主要考核指标

烟尘排放:符合GB9078-1996《工业炉窑烟尘排放标准》[1]

除尘效率:98%±0.5

环境温度:-30℃~70℃;

烟尘最高温度:230℃;

除尘系统不妨碍加热炉正常运行。

4 技术方案的选择

烟气除尘装置

主要有静电除尘器、普通袋式除尘器、水膜湿式除尘器以及旋风分离器等。专用于8000kW直接式原油加热炉的烟气除尘装

国内未见报道。

 

根据调研情况和方案比较,确定以下技术原则:

根据烟尘特性和场地布局,除尘器结构采用创新的模块组合设计理念,根据总处理量的要求,对模块进行有机组合;

将过滤袋采用先进的方法作拒水防油处理,除尘系统内设高温防腐材料;

结合PLC自动控制技术编制除尘系统模型图,选定控制参数;

单元模块采用方形结构设计,采用侧开门方式,可以使整组滤袋同时安装和抽出。

5 烟气除尘装置方案的技术设计

.1 滤袋过滤面积滤袋数量计算

该研究是为了解决额定热负荷为8000kW的某原油加热炉的除尘问题。经计算(计算过程略)该炉正常加热时烟气排放量V=15373m3/h,考虑到吹灰作业时,有一些吹扫空气加入。为了保险起见,取V=18000m3/h。风速L=1.0m/min。则:过滤面积为192m2。每个滤袋过滤面积0.75 m2 。滤袋总数为:192m2÷0.75 m2256个。采用4个单元模块组合。每个分室滤袋数为:  256÷464个。

.2烟气除尘装置内部结构及布置

烟气洁净装置结构按方形设计,每个滤袋在各模块内垂直安装;烟尘进口不便设置旋风分离装置。除尘器内部结构及各部分功能:含尘气流进入烟气洁净装置后,大颗粒及凝聚尘粒必须进行一次简单分离,以防止大颗粒及凝聚尘粒堵塞滤袋或增大滤袋负载。含尘气流进入除尘器后,烟尘通过的截面积突然增大,流速突然减小。流速减小的部位是储灰斗附近,由于流速突然减小,烟尘首先导入储灰斗上方,此时气流流速最低。大颗粒及凝聚尘粒等沉落在灰斗底部。

.3烟尘过滤过程

当烟尘进入过滤室底部时,折向进入装有滤袋的过滤室。然后烟尘经过各室过滤,粉尘被捕集在过滤袋的外表面,过滤后的气体成为洁净气体经过滤室上部进入除尘室。烟气经出风管通过引风机排出。沉落在灰斗内大颗粒及凝聚尘粒等粉尘汇集到储灰斗底部被收集走。

5.4滤袋的脉冲除尘与自动控制

经过一段时间的运行后,在过滤袋的外表面将捕集较多粉尘。烟尘进入过滤室的阻力增大,影响除尘效果。故必须定时清扫。采用脉冲高压风反吹方式完成这一任务。脉冲高压风反吹程序采用PLC控制完成,PLC实现从吹灰、除尘、脉冲、储灰斗出灰等全过程的自动控制。

5.5烟尘除尘装置设计参数

环境温度:-3070℃;

处理风量:18000m3/h(加热炉排烟量取最大值);

除尘方式:多模块袋式除尘法;

清灰方式:脉冲阀分室循环清灰;

排灰方式:机械式密封下料器;

控制方式:PLC全自动控制。

原油加热炉烟尘除尘装置已研制成功并已投入运行,经现场测试,原油加热炉烟尘除尘装置除尘后的烟气达到了文献[1]的要求。该产品的推广应用,能够有效防止加热炉对输油系统及周边区域的环境的污染,达到了文明生产,保护环境的目的,提高了企业的社会形象。

 

参考文献

[1]GB90781996 工业炉窑大气污染物排放标准[s].

[2]GB90781996 工业炉窑大气污染物排放标准[s]. 

   
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