焦油是煤氣生產(chǎn)過程中在高溫下產(chǎn)生的一種復(fù)雜的高分子聚合體。煤氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的焦油的一部分以極其微小的霧滴狀態(tài)懸浮于煤氣中,其霧滴粒徑為1~7μm。焦油霧會在后續(xù)的洗滌等煤氣在經(jīng)過電捕焦油器凈化過程中被洗滌下來進(jìn)入溶液或吸附于管道和設(shè)備上,造成溶液污染,產(chǎn)品質(zhì)量降低,設(shè)備及管道堵塞。為后續(xù)凈化系統(tǒng)的正常運(yùn)行,在煤氣凈化工序的開始應(yīng)先行焦油霧的脫除。
一.瀝青拌合站電捕焦油器介紹
捕集煤氣中的焦油霧的設(shè)備有機(jī)捕焦油器和瀝青拌合站電捕焦油器,我國目前主要采用瀝青拌合站電捕焦油器捕集煤氣中的焦油霧。
瀝青拌合站電捕焦油器都是利用在高壓靜電的作用下產(chǎn)生正負(fù)極,使煤氣中的焦油霧在隨煤氣通過瀝青拌合站電捕焦油器時,由于受到電場的作用被捕集下來。瀝青拌合站電捕焦油器可設(shè)于焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)之前或后。瀝青拌合站電捕焦油器與機(jī)械除焦油器相比，具有捕焦油效率高、阻力損失小、氣體處理量大等特點。不僅可保后續(xù)工序?qū)怏w質(zhì)量的要求，提高產(chǎn)品回收率，而且可明顯改良操作環(huán)境。
瀝青拌合站電捕焦油器按其沉淀極的結(jié)構(gòu)形式可分為管式、蜂窩式、同心圓式和板式等類型。無論哪種結(jié)構(gòu)，其工作原理，即在金屬導(dǎo)線與金屬管壁〔或極板〕間施加高壓直流電，以維持足以使氣體產(chǎn)生電離的電場，使陰陽極之間形成電暈區(qū)。
按電場理論，正離子吸附于帶負(fù)電的電暈極，負(fù)離子吸附于帶正電的沉淀極；所有被電離的正負(fù)離子均充滿電暈極與沉淀極之間的整個空間。當(dāng)含焦油霧滴等雜質(zhì)的煤氣通過該電場時，吸附了負(fù)離子和電子的雜質(zhì)在電場庫倫力的作用下，移動到沉淀極后釋放出所帶電荷，并吸附于沉淀極上，從而達(dá)到凈化氣體的目的，通常稱為荷電現(xiàn)象。當(dāng)吸附于沉淀極上的雜質(zhì)量增加到大于其附著力時，會自動向下流趟，從瀝青拌合站電捕焦油器底部排出，凈氣體則從瀝青拌合站電捕焦油器上部離開并進(jìn)入下道工序。
二.瀝青拌合站電捕焦油器氧含量監(jiān)測的必要性
在通常情況下氣體是不導(dǎo)電的，但在高壓電場的作用下氣體內(nèi)部的電子便會獲得足夠的能量成為自由電子而導(dǎo)電，被稱為自發(fā)性電離現(xiàn)象。氣體的自發(fā)性電離是建立在非均勻性電場中。在均勻性電場中，隨著電壓的增加，只要其間任一點發(fā)生電離，兩極間將立即充滿帶電離子，整個空間的氣體被擊穿。此時電流急劇增加而形成火花放電，類似雷電形成過程。
由于煤氣為易燃易爆氣體,瀝青拌合站電捕焦油器須保安全操作。瀝青拌合站電捕焦油器由于電極間有電暈,可能發(fā)生火花放電現(xiàn)象。如果煤氣中混有氧氣,當(dāng)煤氣與氧氣的混合比例達(dá)到爆炸極時會發(fā)生爆炸。煤氣中的氧氣主要來源于制造過程中設(shè)備及管道密封不嚴(yán)泄漏進(jìn)入的空氣,或來自燃料氣化用氣化劑過剩或短路。人工煤氣在生產(chǎn)過程中,有時會有相當(dāng)量的空氣進(jìn)入煤氣中,為保混入的空氣與煤氣混合后不達(dá)到爆炸極,應(yīng)控制煤氣中的氧氣含量。《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》(GB 50028-2006)規(guī)定,當(dāng)干餾煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)大于1%時,瀝青拌合站電捕焦油器應(yīng)發(fā)出報警信號,當(dāng)氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到2%時,應(yīng)有能立即切斷電源的措施。《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程 GB6222-2005》中也詳細(xì)規(guī)定了煤氣氧含量達(dá)到1%，瀝青拌合站電捕焦油器須能夠及時切斷電源。
三.煤氣中的氧含量與爆炸極的關(guān)系
對于焦?fàn)t煤氣、直立爐煤氣、油制氣,當(dāng)達(dá)到煤氣的爆炸上限,煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)為12%~13.5%(即煤氣中空氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)60%左右)時才能形成爆炸性氣體。對于發(fā)生爐煤氣及水煤氣,當(dāng)煤氣中空氣體積分?jǐn)?shù)達(dá)到30%左右,即煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到6%以上時才能達(dá)到爆炸極。
四.電捕焦氧含量的測量方法
按照測量原理分類，目前常用的在線測量氧氣的原理主要有以下幾種：
激光氧含量測量原理、電化學(xué)氧含量測量原理、順磁氧含量測量原理、氧化鋯氧含量測量原理。
由于氧化鋯測量原理對樣品氣的溫度有要求，故一般不會在電捕焦的工況下使用。
而根據(jù)取樣方式來分類主要分為原位測量和抽取式測量。
原位式測量方式目前只能夠采用激光的原理，一般采用雙法蘭對射式結(jié)構(gòu)設(shè)計，即在被測工藝管道一側(cè)安裝激光發(fā)射單元，另一側(cè)安裝接收傳感單元，為保發(fā)射單元和接收單元光路對接，需要嚴(yán)格保設(shè)備安裝的同軸度并進(jìn)行復(fù)雜的光路調(diào)節(jié)工作。
抽取式測量方式一般先通過取樣探頭將樣氣抽取到工藝管道的外部，然后由管線將樣氣輸送到氣體凈化單元處理后，后進(jìn)入分析儀表測量。