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【摘 要】本文简要介绍了煤气除尘设备的类型，分析了不同设备的基本工作原理，对煤气化工业中的分级除尘工艺流程进行了详细论述。
【关键词】除尘器 工作原理 分级除尘
一、前言
煤炭气化是以煤为原料，以氧气、水蒸气等为气化剂，在高温条件下经过一系列化学反应生成可燃气体的工艺过程[1-2]。粗煤气中含有大量的灰尘粒子，容易阻塞输气管道，磨损仪表管件，增加输送能耗，影响后期脱硫工艺，必须采取措施进行除尘。
二、除尘设备及工作原理
工业上一般使含尘气体通过除尘器来实现气尘分离。粗煤气含尘的粒径范围是0.001～500um。由于煤气温度高，流量大，易燃易爆，限制了除尘器的选择范围。常用的煤气除尘器有：旋风除尘器、陶瓷除尘器、文丘里除尘器，塔式除尘器和静电除尘器等。
（一）旋风除尘器
旋风除尘器又称旋风分离器，是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将尘粒从气流中分离出来的一种气、固分离装置。适用于净化粒径大于5～10um的非粘性非纤维性的干燥粉尘。这类除尘器结构简单，操作方便，价格低廉，除尘效率较高，最高可以达99.99%。
（二）陶瓷除尘器
陶瓷除尘器以陶瓷过滤为除尘方式，滤管为晶体结构的多孔陶瓷，过滤效率高达99.9%。可用于工作压力1.6MPa，温度800～1000℃条件下，每小时处理量最高可达20000m3以上[3]。缺点是滤料结构不稳定，煤气温度过高会导致陶瓷管断裂，压降较大，整体投资高。
（三）文丘里除尘器
常规的文丘里除尘器由引水装置、文丘里管和脱水器组成，其中文丘里管分为渐缩管、喉管和渐扩管三部分。其除尘过程主要分为雾化、凝聚和脱水三个步骤。含尘气体进入渐缩管后气速增大，在喉管达到最大值。洗涤水在收缩段与喉管变径处加入，在高速气流的冲击下，洗涤水发生雾化。雾化效果和喷嘴的结构有关，绝大部分水滴粒径在500um左右。气液两相在喉管内充分混合，尘粒和液滴凝聚成更大颗粒，在渐扩管段气速下降，最终进入脱水器，在重力作用下实现气体与尘粒的分离。
文丘里除尘器的效率较高、一般效率在95%以上，对粒径在1um以下的微细尘粒也有较高的脱除效率。相对于其它除尘设备体积较小、相应地投资也较少，在煤气化工艺中具有广泛的应用。缺点是耗水量较大，压力损失大。
（四）塔式除尘器
塔式除尘器又称水洗塔，按照塔内件的类型分为板式塔和填料塔两类。洗涤水自上而下与煤气错流接触，可以洗去煤气中的尘粒。水洗塔一方面对煤气除尘，另一方面还起到对煤气降温的作用。洗涤塔设备结构简单，维修方便，占地面积小，在煤气化工业中应用广泛。缺点是耗水量大，黑水含灰多，容易堵塞管道。
（五）静电除尘器
静电除尘器由本体和高压静电发生器组成。含尘气体在接有高压直流电的阴极线和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过，由于阴极发生电晕放电，气体被电离带负电荷，在电场力的作用下向阳极运动，途中与粉尘颗粒相碰使其带负电。带负电尘粒向阳极运动，沉积在阳极板上失去电荷，净化的气体排出除尘器。
静电除尘器的效率高，阻力小，消耗电能少。一般除尘效率可达90%～98%，能补集0.1um以上的细颗粒粉尘。阻力不超过200Pa，每处理1000m3煤气消耗0.4～0.5kWh，工作电压在35kV以上。适用于煤气流量大，温度不太高，粒径较小的环境。缺点是设备复杂，制造、安装和维护管理水平要求高，整体投资大。
三、分级除尘工艺流程
由于单独应用一种除尘方式难以达到工艺要求，工业上通常采用两种以上除尘设备分级除尘。工艺流程方案为五种不同除尘设备串联操作（如图1）。
除尘方案的设计思路如下：旋风分离器一般紧靠在煤气发生器即气化炉之后设置，此处煤气中含有大量含碳颗粒，需要收集回炉进行二次气化，故旋风分离器处在除尘流程最前。陶瓷除尘器需要定时进行反吹清灰操作，为了防止陶瓷管受热断裂，常使煤气先经过热量回收后再除尘，过滤出的细灰一般不回炉反烧，故布置位置靠后。文丘里除尘器和塔式除尘器耗水量大，工业上常将文丘里管和水洗塔连续布置，文丘里管在前，水洗塔在后，用塔身代替文丘里除尘器的脱水器，既能实现连续除尘，又节省了空间。静电除尘器处理煤气的温度不宜过高，故布置在塔式除尘器之后。
除尘工艺流程常常根据煤气生产工艺和最终用途有所差别。对比各类除尘器的优缺点可以发现，陶瓷除尘器和静电除尘器都属于定型设备，结构比较复杂，后期维护管理水平要求高，整体投资高。前者的除尘能力完全可以通过连续设置旋风分离器进行多级分离来弥补，后者以精除尘为目的，如果出水洗塔后的煤气含尘量满足后继工艺要求可以不设。综合以上论述，实际工业生产中，煤气的除尘工艺方案通常由旋风分离器、文丘里、水洗塔三种即可满足需求。
四、结语
煤气除尘不但可以提高煤气质量，改善后期应用，还有利于对粉尘中的碳收集进行二次气化，从而提高整体的碳砖化率，减少粉尘排放，改善环境卫生。随着国内煤气化技术的发展，煤气除尘技术将越来越受到重视。
参考文献：
[1]陈启文，李聪敏.煤化工工艺[M].北京：化学工业出版社，2009：124.
[2]郭树才.煤化工工艺学[M].北京：化学工业出版社，2009：217～218.
[3]徐振刚，步学朋.煤碳气化知识问答[M].北京：化学工业出版社，2008：162～164.
【关键词】除尘器 工作原理 分级除尘
一、前言
煤炭气化是以煤为原料，以氧气、水蒸气等为气化剂，在高温条件下经过一系列化学反应生成可燃气体的工艺过程[1-2]。粗煤气中含有大量的灰尘粒子，容易阻塞输气管道，磨损仪表管件，增加输送能耗，影响后期脱硫工艺，必须采取措施进行除尘。
二、除尘设备及工作原理
工业上一般使含尘气体通过除尘器来实现气尘分离。粗煤气含尘的粒径范围是0.001～500um。由于煤气温度高，流量大，易燃易爆，限制了除尘器的选择范围。常用的煤气除尘器有：旋风除尘器、陶瓷除尘器、文丘里除尘器，塔式除尘器和静电除尘器等。
（一）旋风除尘器
旋风除尘器又称旋风分离器，是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将尘粒从气流中分离出来的一种气、固分离装置。适用于净化粒径大于5～10um的非粘性非纤维性的干燥粉尘。这类除尘器结构简单，操作方便，价格低廉，除尘效率较高，最高可以达99.99%。
（二）陶瓷除尘器
陶瓷除尘器以陶瓷过滤为除尘方式，滤管为晶体结构的多孔陶瓷，过滤效率高达99.9%。可用于工作压力1.6MPa，温度800～1000℃条件下，每小时处理量最高可达20000m3以上[3]。缺点是滤料结构不稳定，煤气温度过高会导致陶瓷管断裂，压降较大，整体投资高。
（三）文丘里除尘器
常规的文丘里除尘器由引水装置、文丘里管和脱水器组成，其中文丘里管分为渐缩管、喉管和渐扩管三部分。其除尘过程主要分为雾化、凝聚和脱水三个步骤。含尘气体进入渐缩管后气速增大，在喉管达到最大值。洗涤水在收缩段与喉管变径处加入，在高速气流的冲击下，洗涤水发生雾化。雾化效果和喷嘴的结构有关，绝大部分水滴粒径在500um左右。气液两相在喉管内充分混合，尘粒和液滴凝聚成更大颗粒，在渐扩管段气速下降，最终进入脱水器，在重力作用下实现气体与尘粒的分离。
文丘里除尘器的效率较高、一般效率在95%以上，对粒径在1um以下的微细尘粒也有较高的脱除效率。相对于其它除尘设备体积较小、相应地投资也较少，在煤气化工艺中具有广泛的应用。缺点是耗水量较大，压力损失大。
（四）塔式除尘器
塔式除尘器又称水洗塔，按照塔内件的类型分为板式塔和填料塔两类。洗涤水自上而下与煤气错流接触，可以洗去煤气中的尘粒。水洗塔一方面对煤气除尘，另一方面还起到对煤气降温的作用。洗涤塔设备结构简单，维修方便，占地面积小，在煤气化工业中应用广泛。缺点是耗水量大，黑水含灰多，容易堵塞管道。
（五）静电除尘器
静电除尘器由本体和高压静电发生器组成。含尘气体在接有高压直流电的阴极线和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过，由于阴极发生电晕放电，气体被电离带负电荷，在电场力的作用下向阳极运动，途中与粉尘颗粒相碰使其带负电。带负电尘粒向阳极运动，沉积在阳极板上失去电荷，净化的气体排出除尘器。
静电除尘器的效率高，阻力小，消耗电能少。一般除尘效率可达90%～98%，能补集0.1um以上的细颗粒粉尘。阻力不超过200Pa，每处理1000m3煤气消耗0.4～0.5kWh，工作电压在35kV以上。适用于煤气流量大，温度不太高，粒径较小的环境。缺点是设备复杂，制造、安装和维护管理水平要求高，整体投资大。
三、分级除尘工艺流程
由于单独应用一种除尘方式难以达到工艺要求，工业上通常采用两种以上除尘设备分级除尘。工艺流程方案为五种不同除尘设备串联操作（如图1）。
除尘方案的设计思路如下：旋风分离器一般紧靠在煤气发生器即气化炉之后设置，此处煤气中含有大量含碳颗粒，需要收集回炉进行二次气化，故旋风分离器处在除尘流程最前。陶瓷除尘器需要定时进行反吹清灰操作，为了防止陶瓷管受热断裂，常使煤气先经过热量回收后再除尘，过滤出的细灰一般不回炉反烧，故布置位置靠后。文丘里除尘器和塔式除尘器耗水量大，工业上常将文丘里管和水洗塔连续布置，文丘里管在前，水洗塔在后，用塔身代替文丘里除尘器的脱水器，既能实现连续除尘，又节省了空间。静电除尘器处理煤气的温度不宜过高，故布置在塔式除尘器之后。
除尘工艺流程常常根据煤气生产工艺和最终用途有所差别。对比各类除尘器的优缺点可以发现，陶瓷除尘器和静电除尘器都属于定型设备，结构比较复杂，后期维护管理水平要求高，整体投资高。前者的除尘能力完全可以通过连续设置旋风分离器进行多级分离来弥补，后者以精除尘为目的，如果出水洗塔后的煤气含尘量满足后继工艺要求可以不设。综合以上论述，实际工业生产中，煤气的除尘工艺方案通常由旋风分离器、文丘里、水洗塔三种即可满足需求。
四、结语
煤气除尘不但可以提高煤气质量，改善后期应用，还有利于对粉尘中的碳收集进行二次气化，从而提高整体的碳砖化率，减少粉尘排放，改善环境卫生。随着国内煤气化技术的发展，煤气除尘技术将越来越受到重视。
参考文献：
[1]陈启文，李聪敏.煤化工工艺[M].北京：化学工业出版社，2009：124.
[2]郭树才.煤化工工艺学[M].北京：化学工业出版社，2009：217～218.
[3]徐振刚，步学朋.煤碳气化知识问答[M].北京：化学工业出版社，2008：162～164.