焦?fàn)t推焦粉塵治理工藝選擇及設(shè)備配置

姜乃斌，邢顯昌

（西安華江環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，西安 710021）

焦?fàn)t中約1000℃的焦炭在經(jīng)推焦機(jī)向爐外推焦時(shí)，會(huì)氧化燃燒，特別是在落入熄焦車的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

為使焦?fàn)t推焦時(shí)排放的粉塵達(dá)到國(guó)家《煉焦大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）的排放標(biāo)準(zhǔn)，必須對(duì)該過程產(chǎn)生的粉塵采取治理措施。

1 焦?fàn)t出焦粉塵治理的主要環(huán)節(jié)

1.1 煙塵收集

在粉塵逸散的部位安置粉塵收集裝置。收集裝置包括隨攔焦車一起移動(dòng)的大型集塵罩和設(shè)置在攔焦車導(dǎo)焦欄上方收集出焦時(shí)爐頭逸散煙塵的小型集塵罩。

1.2 煙塵輸送

將收集起來的煙塵送至地面除塵系統(tǒng)時(shí)，需設(shè)置煙塵輸送裝置。煙塵輸送裝置是集塵罩與地面站連接的導(dǎo)通設(shè)備。根據(jù)工藝要求分為皮帶提升小車式、翻板閥式和水封式。本文選用皮帶提升小車式進(jìn)行論述。

1.3 粉塵濾除

對(duì)含塵氣體進(jìn)行濾凈處理，設(shè)置除塵系統(tǒng)。煙塵進(jìn)入除塵器前經(jīng)過預(yù)處理裝置（高溫?zé)焿m冷卻分離阻火器）對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行降溫和預(yù)除塵，從而達(dá)到降低煙氣溫度和減小袋式除塵器負(fù)荷的目的。除塵裝置采用袋式除塵器，通過濾袋的過濾達(dá)到氣體凈化的要求。袋式除塵器具有高效而且穩(wěn)定可靠的分離能力，能夠滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求；袋式除塵器為干式除塵裝置，對(duì)工況適應(yīng)能力強(qiáng)，維護(hù)檢修方便。

2 出焦除塵工藝

出焦除塵系統(tǒng)工藝流程（見圖1）。

圖1 出焦除塵系統(tǒng)工藝流程

當(dāng)攔焦車行走至待出焦的炭化室，完成摘爐門和導(dǎo)焦柵前移，達(dá)到規(guī)定位置后，由PLC控制系統(tǒng)向地面站發(fā)出指令，通風(fēng)機(jī)由變頻器控制開始由低速向高速運(yùn)行，然后推焦機(jī)進(jìn)行推焦，出焦時(shí)熄焦車上方會(huì)產(chǎn)生大量陣發(fā)性煙塵，該部分煙塵在熱浮力及風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，被收入安裝在攔焦機(jī)上的大型集氣罩。焦側(cè)爐頭煙被吸入設(shè)置在焦?fàn)t焦側(cè)爐頭的小集塵罩內(nèi)。被吸收的煙塵通過皮帶密封干管將煙氣送入地面除塵站。出焦煙氣通過集塵干管送入陣發(fā)性高溫?zé)焿m冷卻阻火分離阻火器進(jìn)行冷卻并粗分離，該設(shè)備內(nèi)裝有特殊結(jié)構(gòu)的冷卻板組，煙塵在冷卻板和冷卻器壁的作用下，經(jīng)過碰撞、換熱，大顆粒焦粉沉降下來，帶火星的焦粉被熄滅，煙氣攜帶的熱量被冷卻板蓄積，溫度迅速降至120℃以下，隨后煙氣進(jìn)入阻火型脈沖袋式除塵器，通過濾袋進(jìn)行凈化。該脈沖袋式除塵器是專為焦?fàn)t煙氣凈化設(shè)計(jì)的新式專用設(shè)備，其應(yīng)用的多項(xiàng)技術(shù)成果對(duì)煙氣粉塵大顆粒沉降，降低進(jìn)風(fēng)流速，均勻中部廂體氣流起了積極作用。為延長(zhǎng)濾袋的使用壽命，濾袋采用防油、拒水、抗靜電材料制作，并根據(jù)寬袋距、降塵空間結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)綜合進(jìn)行設(shè)計(jì)。煙氣由除塵器箱體底部進(jìn)入側(cè)面氣路分配箱后，沿上下兩個(gè)方向進(jìn)入濾袋室，下路煙氣量較少，但含塵量較大，經(jīng)灰斗180°迴轉(zhuǎn)后仍有較大顆粒粉塵二次沉降下來，剩余對(duì)濾袋無損傷的粉塵煙氣通過濾袋凈化后，經(jīng)除塵器上箱體迴轉(zhuǎn)下折后，由側(cè)面出氣口經(jīng)過離心式通風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)出口消音器，最后經(jīng)煙囪排入大氣。出焦結(jié)束后，推焦桿縮回，同時(shí)向地面站排煙機(jī)發(fā)出低速運(yùn)行訊號(hào)。地面除塵系統(tǒng)接收電訊號(hào)，PLC控制系統(tǒng)向地面站發(fā)出指令，變頻器控制通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)入低速運(yùn)行。

隨著濾袋表面粉塵層的增厚，除塵器的阻力逐漸升高，當(dāng)設(shè)備阻力達(dá)到限定的阻力值（一般設(shè)定為1600Pa左右）或達(dá)到清灰時(shí)間設(shè)定值時(shí)，開始清灰。由PLC控制清灰裝置按設(shè)定程序進(jìn)行逐室噴吹清灰，氣包中的壓縮空氣高速射入濾袋，使濾袋出現(xiàn)瞬間的抖動(dòng)與鼓脹，發(fā)生變形，迫使濾袋上的粉塵脫落，進(jìn)入除塵器下部的灰斗中。各灰斗中的灰通過雙層卸灰閥落入刮板輸送機(jī)，由刮板輸送機(jī)送入貯灰倉(cāng)，經(jīng)加濕處理后外運(yùn)。

3 根據(jù)粉塵治理工藝要求進(jìn)行的設(shè)備配置

3.1 攔焦車集塵罩

攔焦車集塵罩是收集出焦粉塵的主要設(shè)備，在設(shè)計(jì)中必須充分考慮攔焦車導(dǎo)焦柵和熄焦車熄焦欄的尺寸，在定點(diǎn)接焦的狀態(tài)下達(dá)到攔焦車全封閉并使集塵罩與熄焦車熄焦欄之間的距離最小，從而達(dá)到充分收集熄焦車上方煙氣的目的。

3.2 焦側(cè)爐頭煙塵收集裝置

焦側(cè)爐頭的煙氣收集，采用安裝在攔焦車導(dǎo)焦柵上方的小型集塵罩并采用耐磨式軸流風(fēng)機(jī)將煙氣一并送入集塵干管。

3.3 皮帶提升小車式集塵干管（見圖2）

圖2 皮帶提升小車式集塵干管示意

皮帶式集塵干管是由沿焦側(cè)布置的上部開口有密封皮帶覆蓋的管道和沿管道行走的皮帶提升小車組成，皮帶與攔焦車設(shè)計(jì)為一體。皮帶小車的作用是通過車上安裝的四個(gè)導(dǎo)向皮帶輥在密封的皮帶集塵管上打開一個(gè)與攔焦車上吸風(fēng)管道連接的可移動(dòng)的封口。當(dāng)焦?fàn)t出焦時(shí)，攔焦車移動(dòng)至待出焦的爐，與之一起移動(dòng)的皮帶提升小車將集塵干管上覆蓋的密封用皮帶頂起，使攔焦車的除塵罩與集塵干管導(dǎo)通，使出焦煙塵進(jìn)入干管。皮帶提升小車的機(jī)架與攔焦車集塵罩相連，本身沒有動(dòng)力裝置，由攔焦車帶動(dòng)，使整機(jī)在皮帶集塵干管上與攔焦車同步走行。皮帶提升小車的煙氣入口與攔焦車集塵罩上部的出氣口相連，出入口須配合制作，皮帶提升小車的煙氣出口在密封槽架的下面，與皮帶集塵干管相通。皮帶集塵干管的密封皮帶繞在皮帶提升小車上下部的四個(gè)輥筒上，將集塵干管上覆蓋的這部分皮帶提起，即可打開煙氣通往干管的通道，使煙氣由入口經(jīng)密封槽車進(jìn)入皮帶密封干管。

3.4 高溫?zé)焿m滅火式冷卻器

高溫?zé)焿m滅火式冷卻器一方面可降低焦?fàn)t出焦的煙氣溫度，使進(jìn)入除塵器的煙氣溫度降至低于120℃，以保證除塵器的正常工作；另一方面具有蓄熱和預(yù)除塵作用。滅火式冷卻器主要由箱體、灰斗、冷卻板組、進(jìn)（出）風(fēng)管、卸灰裝置、防爆裝置、框架等組成。焦?fàn)t出焦時(shí)產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓诔龎m風(fēng)機(jī)的作用下，由管道進(jìn)入出焦滅火式冷卻器中，穿過冷卻器板組，在慣性碰撞、重力沉降的作用下，使煙氣中的大顆粒粉塵及火星類物質(zhì)直接進(jìn)入灰斗，并在冷卻板的作用下，煙氣溫度得以迅速降低至120℃以下，從而保證了除塵器的正常使用。出焦完成后，管路旁通冷風(fēng)閥恢復(fù)開啟，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，使室外空氣進(jìn)入滅火冷卻器中，將冷卻板組蓄積的熱量帶入除塵器中，使除塵器保持一定的溫度，同時(shí)也使冷卻板組的溫度得到降低，為下一次的出焦冷卻做好準(zhǔn)備。

3.5 袋式除塵器

袋式除塵器主要由上箱體、中箱體、灰斗、進(jìn)（出）風(fēng)管、進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、出風(fēng)口閥門、濾袋及噴吹裝置、卸灰裝置、框架、平臺(tái)等組成。含塵空氣從除塵器中部的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入各分室，氣體中的大顆粒物質(zhì)在離心力的作用下，與除塵器殼體內(nèi)壁發(fā)生碰撞，直接落入灰斗，氣體中的微小粉塵被濾袋截留，凈化氣體透過濾袋經(jīng)過風(fēng)量調(diào)節(jié)閥和排風(fēng)管從上部排出。隨著濾袋表面粉塵層的增厚，除塵器的阻力逐漸升高，當(dāng)設(shè)備阻力達(dá)到限定的阻力值（一般設(shè)定為1600Pa左右）或達(dá)到清灰時(shí)間設(shè)定值時(shí)，開始清灰。由PLC控制清灰裝置按設(shè)定程序進(jìn)行逐室噴吹清灰，氣包中的壓縮空氣高速射入濾袋，使濾袋出現(xiàn)瞬間的抖動(dòng)與鼓脹而發(fā)生變形，迫使濾袋上的粉塵脫落后進(jìn)入除塵器下部的灰斗中。各灰斗中的塵灰通過雙層卸灰閥落入刮板機(jī)輸送機(jī)，最后排入貯灰倉(cāng)中。

除塵器在設(shè)計(jì)中必須考慮濾袋的材質(zhì)，一般應(yīng)選擇防靜電聚脂針刺氈。含塵氣體工作溫度應(yīng)＜120℃，設(shè)備阻力≤1500Pa，設(shè)備耐負(fù)壓在5300Pa。

除塵器性能要求：

（1）可連續(xù)清灰，要求清灰時(shí)間、清灰間隔和清灰的周期可根據(jù)用戶實(shí)際需求調(diào)節(jié)；

（2）除塵器電源為380V/220V，三相，50Hz；

（3）可集中控制和機(jī)旁控制；

（4）除塵器設(shè)防爆孔；

（5）所配脈沖閥的膜片壽命＞100萬次；（6）所配電磁閥的額定輸入電壓AC220V；

（7）所配雙層氣動(dòng)卸灰閥的額定輸入電壓AC220V；

（8）常年連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.6 風(fēng)機(jī)及調(diào)速系統(tǒng)

焦?fàn)t煉焦過程中由于出焦時(shí)間是有間隔的，所以產(chǎn)生的煙塵是間斷的。為了滿足焦?fàn)t煉焦工藝除塵的需要，同時(shí)考慮節(jié)能，因而需要對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。根據(jù)出焦除塵的工藝特點(diǎn)，采用變頻器調(diào)速系統(tǒng)完全能夠滿足工藝要求。

（1）變頻調(diào)速器技術(shù)性能：傳遞功率及調(diào)速范圍與風(fēng)機(jī)配套。

（2）變頻調(diào)速系統(tǒng)采用“高-高”方式。高壓直接輸入到整流變壓器，并通過每個(gè)單元輸出的電壓疊加成高壓輸出。

（3）控制方式為：1）就地（手動(dòng)）控制方式：通過柜門按鈕和觸摸屏直接控制；2）遠(yuǎn)程控制（自動(dòng)控制）方式：通過變頻器內(nèi)置PLC的I/O接口，與遠(yuǎn)程開關(guān)量信號(hào)相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

（4）變頻器調(diào)速系統(tǒng)有故障分析、判斷功能。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障變頻器不能正常工作時(shí)，可采用手動(dòng)或自動(dòng)方式進(jìn)入旁路而使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。

（5）經(jīng)過風(fēng)機(jī)后，干凈達(dá)標(biāo)的氣體經(jīng)煙囪排入大氣。

3.7 刮板輸送機(jī)及加濕卸灰機(jī)

粉塵經(jīng)過除塵器濾除后經(jīng)刮板輸送機(jī)進(jìn)入貯灰倉(cāng)，從貯灰倉(cāng)外運(yùn)前要經(jīng)過加濕卸灰機(jī)進(jìn)行加濕，以避免粉塵出現(xiàn)二次揚(yáng)塵。加濕后的粉塵裝入汽車外運(yùn)。

4 結(jié)語

焦?fàn)t煉焦過程中產(chǎn)生的粉塵嚴(yán)重污染環(huán)境，根據(jù)多年的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，通過使用本工藝和依據(jù)本工藝配置的設(shè)備進(jìn)行焦?fàn)t出焦粉塵的治理，達(dá)到了國(guó)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。 ■