电捕焦油器故障的原因及改进措施
王广思（山东市枣庄燃气总公司 277100） 黄长胜
李成峰（山东兖矿国际焦化有限公司 272100）
山东兖矿国际焦化有限公司是由兖矿集团有限公司、日本伊藤忠和巴西CVRD三家合资建设的年产200万吨焦炭和20万吨甲醇的煤化工企业，该企业拆迁了德国凯萨斯图尔焦化厂的7.63m焦炉及其配套的煤气净化系统，新建了年产20万吨用焦炉煤气制甲醇的生产装置。焦炉于2006年6月投产，甲醇装置也于同年12月16日投产，通过一年多的运行，对焦炉的运行认识逐步加深，相应的配套装置也在逐步完善。
由于在德国原设计的焦炉煤气只用作燃料燃烧，而我公司需将剩余的焦炉煤气用于生产甲醇，因此对焦炉煤气的质量要求就更高。从实际运行情况看，煤气净化程度不能达到生产甲醇的要求，为进一步提高焦炉煤气的净化程度，我们一方面选择技改项目的技术方案，另一方面对现有的煤气净化系统进行了优化，尽可能地达到原设计的操作指标。众所周知，电捕焦油器操作的好坏对煤气净化起到十分关键的作用，为此。我们对电捕焦油器投产以来所出现的问题进行了总结和分析，并采取了相应的改进措施。实践表明，改进后的电捕焦油器达到了长期稳定运行的目标。现将我们的体会介绍于后，供同行参考。
电捕焦油器的规格
我公司有3台电捕焦油器，3台全开，不设备品。每台直径Φ4210mm ，高13000mm，内装蜂窝210个，镍铬吊丝直径Φ5mm， 重锤7.5kg , 有2层气体分布板。电捕焦油器的进出口煤气管直径DN1200，下进上出。氨水冲洗管直径Φ15mm，斜板冲洗管直径DN50，顶部冲洗管直径DN100，6个喷嘴。绝缘箱用电加热，顶部通入氮气，温度80～100℃，氮气保护使用0.4MPa的常温氮气减压，蒸汽间接加热到80℃加入到绝缘箱，流量50m3/h，电捕焦油器阻力 500Pa，焦炉煤气处理量42065Nm3/h，设计压力为±0.03MPa，工作压力为－0.011MPa，设计温度120℃，绝缘箱工作温度90℃，煤气温度21～28℃。额定二次电压55.2kV，额定二次电流840mA。电加热器电压500V，功率4.8kW。顶部清洗喷洒液压力0.3MPa。电捕焦油器筒体使用10mm厚的Q235A钢板焊接而成，焊缝系数0.85，设计风压400Pa，地震烈度7度。
工艺连锁条件有：煤气中氧含量2.0％（V%）、初冷器前煤气吸力2.8kPa，电捕焦油器下部压力－0.5kPa，绝缘箱温度70℃。煤气含氧量测定由煤气鼓风机出口两个顺磁氧分析仪提供，电捕焦油器工艺管道布置见图1。
图1
电捕焦油器工艺管道布置图
存在问题及解决办法 2.1 焦油堵塞
在电捕焦油器的运行过程中，到达沉淀极内壁的焦油沿壁往下流，当焦油的流动性好时会流到底部，并经液封槽和回液总管排出。由于我公司电捕焦油器捕集下来焦油的流动性很差，即使斜板冲洗氨水管正常冲洗，约一周后仍会出现内部放电，并发出异常声响。出现这种情况时，我们就安排电捕焦油器的冲洗，即将出口煤气阀门关闭，从电捕焦油器顶部喷洒热氨水，用热氨水冲洗蜂窝和气体分布板，每次冲洗都能排出大量焦油，每次冲洗操作约需1h，再经约2 h的自然降温后，打开煤气出口阀门投入正常运行。每班还需安排液封槽的冲洗，通过下窥镜可看到管道是否畅通和管内焦油的积累情况。当电捕焦油器底部或管内出现焦油堵塞时，可采取以下两种方式解决。
一是关闭下冲洗管出口阀门，通过斜板冲洗管向电捕焦油器通入热氨水，经上冲洗管排入液封槽，这样可较好地加热和冲洗电捕焦油器底部积存的焦油，同时可清楚地判断上下冲洗管线的情况，这也是处理上下冲洗管堵塞的有效办法。二是关闭上冲洗管的出口阀门，热氨水通入上冲洗管直接冲洗电捕焦油器内部，经下冲洗管排入液封槽。当液封槽中累积的焦油较多时，关闭上下冲洗管的阀门，切断与电捕焦油器的联系，用热氨水单独冲洗液封槽。
由于上述原因，电捕焦油器运行一直不正常，运行周期短，除每班必须冲洗一次液封槽外，每周还必须停车冲洗一次电捕焦油器，且每次都能冲洗出很多焦油。说明电捕焦油器底部的焦油不能正常地排出，而是粘附在蜂窝壁和气体分布板上。每次打开电捕焦油器检查也验证了上述判断。 2.2
绝缘为零问题
在电捕焦油器出现问题后，我们最初均是先用氮气保压试验，并在煤气进出口加盲板进行隔绝，隔绝之后再打开人孔检查，处理完毕后进行氮气置换，置换合格后抽盲板，然后开阀门投入运行，每次处理的时间一般需要16 h，不顺利时则需要48h，既费时又费力，安全也不能完全保证。如果阀门关闭不严，抽堵盲板时会出现煤气中氧气含量升高的情况。改造电晕极丝后，每次处理断丝的判断比较直观，处理也非常迅速。后来我们只做保压试验，只要保压试验正常，即使置换不彻底也进行人孔的拆卸，但人孔拆卸时必须严格执行先打开上人孔，再打开下人孔的顺序，其目的是防止电捕自身形成烟囱效应，效果较好，处理快捷安全，还大大节约了维修成本，最快的一次仅用了160min。下面介绍几种我们处理绝缘为零的情况。
（1）电晕极断丝。氮气加热系统正常时，还会频繁出现电晕丝断裂的问题。我们于2007年3月20日对3号电捕焦油器进行了改造，用Φ4mm不锈钢丝绳替代镍铬丝, 电晕极的自然垂直度有了明显好转，较好地纠正了镍铬丝不垂直带来的偏差问题。但2008年仍先后出现过6次电晕极断丝的情况。
电晕极断丝有两种情况，一种情况是打开人孔后，通过下人孔可以发现气体分布板上有重锤或者一段带着吊环的极丝，根据位置可以准确地判断蜂窝的位置，然后带着长管面具从上人孔探身到内部，利用钩子将挂在吊架上的断极丝吊出，更换新极丝，测量绝缘合格后即可封堵人孔。另一种情况是打开人孔后不能发现重锤或带吊环的极丝，测量电捕焦油器内部的绝缘合格，但开启电捕焦油器时的二次电压仍剧烈波动。仔细检查发现电晕极丝断裂后，重锤和带着吊环的断极丝没有脱落，而是被下固定环卡住了，故难以发现断极丝。悬挂的上段极丝在不加电时仍处于垂直状态，不碰壁，故绝缘很好，但一加电就与蜂窝壁相碰而造成接地。
（2）绝缘套管击穿。虽然电捕焦油器出现绝缘为零、直接接地时，大部分是因电晕极断丝造成的，但也有两次是由于电气进线的穿墙套管损坏引起的。
（3）绝缘子绝缘低。2008年8月22日曾出现内部绝缘为零的情况，打开人孔发现电捕焦油器没有冲洗，并发现有一根电晕极出现断丝，处理后测量绝缘为5MΩ。装上人孔并冲洗后，绝缘仍为零。当时怀疑是极丝的检查不彻底，随即对内部的每根电晕极丝检查确认，同时清理了顶部的伞帽，打开上部的三个绝缘箱，擦拭了三个绝缘箱内的绝缘子，但绝缘仍然为零。拆开穿墙套管测量罐体内部也合格，而绝缘套管绝缘仍为零。后来发现由于检修时切断了绝缘子的加热电源，其温度仅为35℃。接通绝缘子的加热电源，当温度上升到80℃后发现绝缘子的绝缘就合格了，从而说明绝缘子的温度控制也十分重要。
11月18日，电捕焦油器停车冲洗后再次出现绝缘为零的情况，经8h后绝缘恢复到约5 MΩ。当时以为冲洗不彻底，经再次冲洗后绝缘仍是零。其原因是因公司空分装置停车，停止了绝缘箱保护用的氮气供给，电捕焦油器在冲洗时水蒸汽和萘蒸汽进入绝缘箱，并在绝缘子上冷凝而使其绝缘降低，经自然干燥后绝缘逐步恢复，在电捕焦油器冲洗18h时后，绝缘达到了30 MΩ，运行正常。
3 电捕焦油器的改进措施
（1）出于工艺处理可靠的考虑，进出口应尽可能设置水封，便于安全生产，即使需要加盲板也是在水封之后进行，更加安全，也符合当前的安全生产的总体要求。
（2）在电晕极丝距离蜂窝底部出口处增加一个套环（图2），可以减少电晕极丝在气流波动时瞬时接触沉淀极而打断极丝。并在电晕极下端、吊环以上加装内径4～5mm、壁厚2.5～4mm、长200～300mm的不锈钢套管，保护电晕极，以延长其使用寿命。
图2
电晕极加装套环和保护套管
（3）由于目前的煤气处理气量较小，电捕焦油器没有备用设备，一旦出现问题矛盾就更加突出，计划新增1台6万m3/h 的电捕焦油器, 4台电捕并联运行。
（4）由于净煤气中含焦油等杂质的影响，甲醇装置的压缩机运行周期短，故障率高。为此，我们在气柜后又新建了2台电捕焦油器，以改善煤气压缩机的运行条件。改造后的焦炉煤气净化流程见图3。
图3
改造后的焦炉煤气净化流程示意图
（5）为避免绝缘子因受潮而引起击穿等事故，用氮气保护绝缘箱的绝缘子十分重要，可采用电加热，也可采用蒸汽加热，氮气出口温度约80℃，氮气用量约50m3/h。如果没有氮气，笔者认为也可用净化后的焦炉煤气加热后作为保护气。
4 结论
本公司的生产实践表明，为使煤气净化系统稳定运行，在电捕焦油器除去焦炉煤气中焦油、粉尘等杂质时，不仅电捕焦油器的选型十分重要，而且摸索实际生产中的冲洗的频次、清洗方式、氮气加热方式和用气量等规律更为重要。
电捕焦油器氧分析仪和焦炉煤气氧分析仪在焦化厂恶劣环境中的应用现状
