161-羽根板式分離除霧器を用いた石油化学企業のプロセスタワーおよび熱電力施設のボイラー排ガス洗浄塔の改修案
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この投稿は、2022年11月30日16時54分にluoli519によって最終的に編集されました。この技術記事では、石油化学企業のプロセス装置にある主塔や、熱電力施設のボイラー用排ガス洗浄塔において、羽根式除霧器を導入することによる改良案について詳しく検討しています。
ここ2年間で、石油化学業界では既存の排ガス処理装置に対して、排出ガスの基準向上のための改修や潜在的なリスクの除去のための改修が相次いで行われている。特に、北方地域では冬場の気温が低く、排ガスの拡散条件が悪いため、こうした改修が急務となっている企業が多い。最近、華東や華南の一部の精製化学企業で、既存の煙ガス洗浄塔を技術的にアップグレードするために、羽根付き分離式除霧器の導入を求めるケースも増えてきています。そこで、ここでその汎用的な技術的要点について、まず最初に議論し分析してみることにする。
ここでは、華東地域のある企業が既存のプロセス用タワーおよびボイラーの排煙タワーに羽根式分離除霧器を導入して技術的なアップグレードを行った事例を例に挙げて詳しく説明します。これにより、このような装置が抱える課題や、羽根式分離除霧器を用いた解決策の要点を理解していただけます。
この投稿は、2020年9月11日16時50分にluoli519によって最終的に編集されました。添付されている画像は、華東地域のある石油化学企業がランホン環境保護会社を通じてノウェイエネルギー技術会社に依頼し、羽根式分離除霧器の特許技術を用いて設備を改良したことに関する文書の要約画像です
資料からわかるように、この装置は元々「充填材＋除霧器」方式を採用していました。これは、私たちが以前にスレッドで議論した、中国石油の精製・化学企業によるエクソン社の元WGSプロセスパッケージの導入案と類似しています。すなわち、タワーに流入した煙ガスはまず循環スラリーによる予備噴霧洗浄を受け、その後下から上へと充填層を通過する。その後再び二次噴霧洗浄を経て、洗浄塔の上部に半径方向に水平に設置された除霧器で固体や液体の懸濁物が処理される。
提供された資料にある元の除霧器の簡易図およびその配置方法から判断すると、元の除霧器は横置きで水平に設置されていた。元の案では、火力発電所の排ガス処理に用いられるWFGD方式の簡易シェブロン型折り返し板羽根、またはEF-25型充填材羽根が採用されていた。専用の独立した降液システムやガスシールシステムは設置されていない。
顧客から提供された基本工程データを見ると、元の案では煙ガスの質量流量の観点からのみ充填材の配置面積や充填層の厚さが考慮されており、内部部品の運転圧損をできるだけ小さくするという定性的な指標に重点が置かれているため、定量的な指標が欠如している。煙ガスの組成、運転条件における温度や圧力、気相の密度や粘度、洗浄液の液相の密度や粘度、液相の表面張力といった、動力学的な分離特性パラメータが気液固分離の運転に与える影響は考慮されていない。気流から液固混合相を分離する技術は、動力学的な分離技術に属し、煙ガスの質量流量のみに着目しているだけでは全く不十分であることに留意すべきである。
前述の煙道ガス処理に用いられる充填材ブレードは、分離効率が低く運転も不安定であるだけでなく、粉塵粒子が容易に堆積して内部の流路を塞ぎ、運転時の圧力損失が急激に上昇する。過去の関連技術に関する投稿で示された、装置が稼働した後のフィラー羽根と内部部品の分離状況を示す現場写真を見れば、実際の運用で直面する困難な問題を実感することができる。
華東のオーナーが文書で提供した元の主タワーの状況は以下の通りです：1、タワー径4500mm； 2、塔の高さ9400mm； 3、煙突の直径1800mm； 4、煙ガス処理量145.8t/h。 そのうち、元の充填材の高さは650mmです。元の充填式消泡器の高さは不明です。 図面の通り
当社が発注者と詳細に協議し、元の装置の状況をさらに把握した上で、実際の運用条件に合わせ、既存の洗浄塔のケーシングや充填材を十分に活用し、既存の配管や計装機器に変更を加えないことを前提として、NOVELの精密な動力学的分離計算およびコンフィギュレーション設計システムプラットフォームを用いて作成された羽根式分離除霧器の主な仕様は以下の通りです。一、羽根式分離除霧器の型番：NOVEL P4-177-73、全てSS316L材質です； 二、羽根板式除霧内部部品セットの型番：NOVEL P4-D BANK-144/4-60-EDP。サイフォン短絡に対抗する新形式の降液システムを備え、取り外し可能なモジュール式構造で設計されている； 三、オンライン清掃システム内部部品セットの型番：NOV-135-16W-120*4、回転噴射タイプ； 四、設計処理能力：運転条件における気相流量145.8t/hを設計処理能力とする； 五、分離効率の保証：通常の設計条件下において、直径12.05マイクロメートル以上の液滴に対する分離効率は99.99％に達し、セパレーターの出口ガス中に含まれる液滴量は0.1Gal/MMSCF未満となる； 六、羽根板式除霧器の運転圧損：通常の設計条件下では、運転圧損は0.064psiを超えない； 七、動作範囲：10%～130%。 ノーワイ・エナジー・テクノロジーズ社が提供する上記の装置である煙ガス洗浄塔用の目詰まり防止用羽根式除霧器は、一体型のスライドブロックとして供給されます。出荷前に全体検査が行われ、現場ではそのスライドブロックを洗浄塔内に設置します。これにより、洗浄塔内に設置される羽根式除霧器の構造や性能が出荷時のものと完全に同じであることが保証され、現場で部品を組み立てる際に、全体的な検査が行えないために生じるさまざまな構造的な欠陥や「潜在的な問題」を効果的に防ぐことができます。
この投稿は、2024年4月7日10時58分にluoli519によって最終的に編集されました。下の図は、ノウェイ・エネルギー技術社が、その精密な動力学解析およびコンフィギュレーション設計システムプラットフォームを用いて、発電所の主タワー専用に開発した羽根付き除霧装置に関する「数値データ一覧表」です
この投稿は最後にluoli519によって2020-9-11 17:56に編集されました。所有者はファイルに全く同じボイラータワーを2基含めています。ここでは1セットだけを例にして説明します。オーナーが提供した元のボイラータワーの状況は以下の通りです：1、タワー径2200mm； 2、タワーの高さ7070mm； 3、煙突の直径は不明； 4、煙ガス処理量32.5t/h。 そのうち、元の充填材の高さは650mmです。元の充填式消泡器の高さは不明です。 図面の通り
当社が発注者と詳細に協議し、元のボイラータワーの状況をさらに把握した上で、実際の運用条件に合わせ、既存の洗浄タワーのケーシングや充填材を十分に活用し、既存の配管や計装機器に変更を加えないことを前提として、NOVELの精密な動力学解析およびコンフィギュレーション設計システムプラットフォームを用いて作成された羽根式分離除霧器の主な仕様は以下の通りです。一、羽根式分離除霧器の型番：NOVEL P4-87-73、全てSS316L材質です； 二、羽根板式除霧内部部品セットの型番：NOVEL P4-D BANK-60/4-40-EDP。サイフォン短絡に対抗する新型降下液システムを搭載し、取り外し可能なモジュール式構造で設計されている； 三、オンライン清掃システム内部部品セットの型番：NOV-105-10W-120*4、回転噴射タイプ； 四、設計処理能力：運転条件における気相流量32.5t/hを設計処理能力とする； 五、分離効率の保証：通常の設計条件下において、直径12.33マイクロメートル以上のサイズの液滴に対する分離効率は99.99％に達し、セパレーターの出口ガス中に含まれる液滴量は0.1Gal/MMSCF未満となる； 六、羽根板式除霧器の運転圧損：通常の設計条件下では、運転圧損は0.057psiを超えない； 七、動作範囲：10%～130%。 ノウェイ・エナジー・テクノロジー社が提供する上記のボイラー排ガス洗浄塔用の目詰まり防止用フェザーブレード式除霧装置は、一体型のスライドブロックとして供給され、出荷前に全体検査が行われます。現場では、このフェザーブレード式除霧装置のスライドブロックをそのまま洗浄塔に設置します。
この投稿は、2024年4月7日10時58分にluoli519によって最終的に編集されました。下の図は、ノウェイ・エネルギー技術社がその精密な動力学解析およびコンフィギュレーション設計システムプラットフォームを用いて、顧客のボイラータワー用に開発した羽根付き除霧器に関する「数値データ一覧表」です
実際、オーナーが当初採用していた「充填材＋除霧器」方式は、20世紀90年代前後に多くの石油化学企業の工業プラントにおける排ガス処理や熱電ボイラーの排ガス処理で用いられていましたが、安定した運転期間が短い、充填材の詰まりが深刻である、運転時の圧力損失が大きい、分離効率が低い、排出される排ガスに水分が含まれて「雨のように」滴り落ちる、さらには排出基準が不安定で超過排出が起こる、そしてプラントの運用・保守コストが高騰し続けるといった技術的・経済的な問題がありました。
この投稿は、2023年9月26日16時05分にluoli519によって最終的に編集されました。現在、社会全体が環境保護や排出ガスの問題に注目し、装置の運用コストも重視されている中、各企業は、既存の排煙処理設備である「除霧器」を、より先進的な技術を用いて改良しています。これは、煙ガスの湿式洗浄塔内での詰まりを防ぐための特許技術を活用したものです。ウルムチ石油化学会社の年間150万トン規模の重触媒装置における排ガス湿式脱硫洗浄システムの問題解決プロジェクト、ドゥーシャンズィ石油化学第2統合工場の硫黄排ガス処理性能向上プロジェクト、ドゥーシャンズィ石油化学第3統合工場の硫黄排ガス処理性能向上プロジェクトなどでは、羽根状の分離装置や内部部品を用いた技術的改良が行われ、それにより継続的かつ効率的に安定した運転が実現している。
この投稿は、2020年9月11日18時31分にluoli519によって最終的に編集されました。ここには、羽根板式除霧器を導入して改良された重催装置の煙処理塔が長期にわたって安定して運転されている際のDCSの画像をいくつか掲載し、皆さんの分析や議論のために提供します
下図は、150万トン/年の重触媒装置の排ガス洗浄塔改修プロジェクトにおいて、羽根式分離除霧器を塔の各セクションに設置した後の写真です
この投稿は、2020年9月11日18時41分にluoli519によって最終的に編集されました。最後に、羽根板式除霧器を内蔵した洗浄塔の部品を元に戻した写真を掲載し、皆さんのご意見を伺います
羽葉式分離除霧器に関するさらなる技術情報については、ノウェイ・エナジー・テクノロジー（北京）有限公司のウェブサイトをご覧いただくか、直接同社にお問い合わせいただき、協力をご相談ください。