炼焦炉烟尘治理装置的工艺设计与应用探讨

龚友平

摘要：

炼焦炉烟尘治理装置在焦炉炉顶设导烟车 (配套辅助功能) , 并采用拦焦集尘罩进行高温烟气的收集。在装煤、出焦过程中产生的烟尘、粉尘等污染物经炉顶导烟车转送至烟气输送风管, 再经管道输送到地面除尘系统, 经净化处理后排放。经实际运行监测, 出口烟气浓度符合炼焦化学工业污染物排放标准。

关键词：烟气收集;导烟车;除尘系统;

由于焦炭生产具有排污环节多、污染物种多、毒性大等特征, 导致焦炉烟尘污染的治理是一项污染控制的重难点问题。本文对焦炉烟尘特征、危害以及某焦炉烟尘治理措施进行详细地阐述。

1焦炉烟尘的产生特点

焦炉在装煤、炼焦、推焦和熄焦的过程中, 会产出大量的煤尘、焦尘以及一些有毒有害的气体, 对生态环境产生了严重的污染。焦炉产生的烟尘主要可以分为两部分:一部分是在炼焦期间, 焦炉散出的散烟, 排放是不连续、无组织的;另一部分是在机械设备操作的过程中产生的烟尘, 这种烟尘主要是在装煤、推焦以及拦焦的过程中产生的, 这种烟尘的特征是:烟尘是间接性排放的, 烟气的湿度比较大, 温度较高, 并且含有大量的可燃性气体以及焦油, 产尘点会在长距离上进行频繁性的移动, 同时还具备固定源的特点。焦炉在生产的过程中, 排污环节比较多, 并且易变、强度比较高、炼焦污染类型多而复杂、毒性相对比较大等显著特点。因此, 烟尘治理是污染控制的一个重点也是难点问题。

2焦炉生产的烟尘治理概况及改造的必要性

长源焦化厂焦炉年产焦炭120万t, 采用捣固侧装给煤炼焦生产工艺。在推焦过程中会散发大量以焦尘为主, 并含有CO2、氮氧化合物、硫化物、BaP等有害物的烟尘, 经推焦烟尘经烟罩、导烟管收集至地面除尘站处理后, 可实现达标排放。

装煤过程中烟尘, 经炉顶的消烟除尘车燃烧洗涤后放空。该车的工作过程, 是采用燃烧和洗涤的湿式除尘组合, 离心式鼓风机处于系统末端, 抽吸产生系统负压, 将烟尘吸入燃烧室燃烧和沉降, 形成高温干废气, 这种高温干废气经低阻文丘里洗涤器喷淋降温、雾化除尘, 后经旋风除尘器强制气水、气尘分离等过程将烟尘净化, 最后经鼓风机、烟囱排放。由于侧装煤的工艺特性是煤饼从焦炉的机侧慢慢推进到炭化室, 煤饼在炭化室中的运动轨迹类似于活塞运动, 造成装煤时炭化室中的压力明显高于外部大气压, 在煤饼送入1/3至最后这段时间尤为明显。而消烟车在设计时,装煤时区域粉尘浓度达到1000 mg/m3左右, 对人与环境造成严重的危害。

3拟改技术的核心原理

经多方考察后认为,依托德国夏尔克 (Schalke) 烟尘净化技术进行改造完善后的工艺技术较为理想, 决定选用该技术。该技术工艺方案是将装煤产生的烟气导吸入荒煤气净化回收系统, 达到净化空气保护环境、增加煤气等副产品产率的双重目的。

装煤除尘采用3.6Mpa高压氨水喷射，使相应炭化室产生约600 Pa的负压环境,将装煤时产生的一部分烟尘通过本孔（n）上升管吸入集气管；另一部分烟尘通过双U型管式烟气转换车的两组U型管与炉顶带水封盖的导烟孔连接导入相邻（n-1）和（n+2）处于结焦中末期的炭化室，再通过（n-1）和（n+2）孔上升管吸入集气管。并通过集气系统进入煤气净化回收工段。

4 主要改造范围

4.1在原两台消烟除尘车上增加设备

(1) 侧导管, 作用是将烟气导流至相邻的处于结焦末期的n-1与n+2的炭化室后进入荒煤气净化系统; (2)侧吸管、引风机, 与机侧二次集烟罩配合, 作用是收集大炉门密封上部与炉顶肩台部位的空隙之间逸散的烟气, 再利用厢式布袋除尘器净化除尘后放空; (3)厢式布袋除尘器, 作用是滤除烟气中的颗粒物、悬浮物, 以便达标排放。

4.2在两台装煤车上增加设备

(1)大炉门密封装置, 作用是对装煤号机侧炉口进行密封, 缩小炭化室与外界的通路; (2) 箱式布袋除尘器、引风机、烟罩、管路, 作用是收集滤除煤饼与大炉门密封之间的空隙逸散的烟气中的颗粒物、悬浮物, 以便达标排放。

4.3在拦焦车上增加集尘装置

(1) 导焦栅两侧增设挡尘板。导焦栅顶部及前端与炉框相接触部位的正上方及上部侧面位置设置了吸尘罩。

(2) 焦侧增加了捕烟尘挡罩，以捕集摘焦侧炉门和推焦时从拦焦机烟尘罩和炉柱缝隙间泄漏的烟尘。在焦侧炉门打开前就位，抽吸炉门打开后炭化室正上方散发的烟尘及炉门处于清扫位置时散发的烟尘。

5 该技术的关键点

5.1 将侧导管集气、大炉门密封、高压氨水喷射及DCS煤气压力模糊自动调控技术合理集成, 形成了此侧装捣固焦炉装煤烟气回收净化工艺和装置。

5.2 侧吸管装置采用了双球面密封, 即依靠炭化室孔盖、座间的球面, 在侧吸管套筒中增加双球面密封装置。由于球面密封有“万向密合”的优点, 使得侧吸管能够很方便地对中、密封。经试验, 双球面密封效果相当明显, 基本达到炉顶烟气零排放;采用合理的高压氨水开放顺序及合理的高压氨水压力, 使装煤时高压氨水产生的吸力小于装煤时由于炉体与煤饼温度差等产生炉口外逸烟气的力, 使得外界空气中的氧难以进入集气管, 集气管的氧含量不超标。

5.3 双U型管式烟气转换车还设置了一些辅助功能：有上升管清扫、机械手关闭上升管盖、机械切换高低压氨水三通球阀联动打开水封阀、炉顶清扫、自动揭盖（导烟孔水封盖和吸尘孔盖）、减少了炉顶的污染。

6 焦炉烟尘的控制措施和治理技术应用

6.1 炼焦期间散烟的控制

6.1 炉顶烟尘的控制

炉顶烟尘主要来源是由于装煤孔盖、上升管与炉顶连接处以及桥管与水封阀连接处密封不严而导致烟尘外溢。我国现阶段主要采取以下两项措施:一是装煤孔盖泥封。即将泥浆浇灌在孔盖周边加以密封。人工或装煤车机械浇泥, 需要采用泥料SiO2>80%、体积密度<1.3 t/m2的耐火粉, 加水搅拌成密度为1.1~1.2 t/m3、黏度>40 c P、p H<8的泥浆进行浇灌, 才能保证装煤孔盖的密封性。二是上升管与炉顶联接处封堵。采用耐火材料泥浆、石棉绳和耐火粉料与精矿粉混合泥浆封堵, 承插口处采用氨水水封, 要求悬浮性好、收缩性好, 干燥后容易脱落。

6.2 炉门烟尘的控制

炉门刀边与炉框镜面接触不严密将使炉内烟气泄漏, 随着生产技术地发展不断优化, 空冷式炉门的出现很好地解决了炉门刀边与炉框镜面接触不严密的问题, 炉门冒烟的现象得到了很好的控制。而近年来气封炉门技术的出现, 则进一步控制了炉门烟尘。

6.3 设置焦炉顶面自动吸尘清扫设备

煤粉的存在使得运输过程中会产生大量的扬尘, 可以考虑设置焦炉顶面自动吸尘清扫设备, 清除吸附在路面上的煤粉。

结语

现阶段我国焦炉烟尘造成的污染问题依然较为严重, 但随着相关部门对焦炉烟尘环保问题重视力度的加大, 在焦炉烟尘控制措施和治理方面必将取得更大的成就。而为了不断降低焦炉烟尘的污染, 我国需要从政策、法律、管理和技术等层面对焦炉烟尘排放进行严格控制, 从而实现可持续发展。

参考文献

[1]钱虎林, 汪高强, 韩学祥, 等.焦炉烟尘放散污染及治理控制措施[J].安徽冶金科技职业学院学报, 2014 (增刊1) :104-107.

[2]任全军.焦炉荒煤气导出系统烟尘治理实践[J].河北冶金,2018(03):98.