搗固焦?fàn)t裝煤時煙塵處理設(shè)備及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

張慶梅（太原重工工程技術(shù)有限公司，山西 太原 030024）

引言

焦?fàn)t是煉焦的生產(chǎn)設(shè)施，是焦化行業(yè)的主要污染源，煙塵是焦?fàn)t排放最主要的污染物。 由于焦?fàn)t生產(chǎn)具有排污環(huán)節(jié)較多、強度較高、污染物種類雜、毒性大等特點，焦?fàn)t煙塵治理多年來一直是污染控制的重點和難點。 裝煤過程中，搗固煤餅從機(jī)側(cè)爐門裝入炭化室，焦煤突遇高溫產(chǎn)生大量黃煤氣和煙氣，炭化室內(nèi)壓力突增，噴出大量煙塵，這些煙塵主要來自于爐頂和機(jī)側(cè)爐門，如何處理裝煤時的大量煙塵， 就以下幾種除塵設(shè)備做一個介紹以及一些技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

一、消煙除塵車

消煙除塵車是裝煤出焦時合用的捕塵、 除塵的移動除塵設(shè)備。 它提高了焦?fàn)t的裝備水平，減少了煙塵的排放。 該車直接從爐頂導(dǎo)入裝煤時炭化室的煙塵，經(jīng)燃燒和除塵處理后排放；該車還可以接入攔焦車捕塵罩捕集的出焦煙塵， 經(jīng)除塵處理后排放。 消煙除塵車的布置見圖1

消煙除塵車的結(jié)構(gòu)由以下幾部分組成：

車體、行走裝置、燃燒室、三通閥、噴淋室、文丘里管組、旋風(fēng)分離器、升降導(dǎo)套以及伸縮套、水泵及給水系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、排水系統(tǒng)、煤氣助燃管路等。

1.設(shè)備的工作原理：消煙除塵車在裝煤時，導(dǎo)套對準(zhǔn)炭化室頂部導(dǎo)煙孔將煙塵捕集，依次進(jìn)入燃燒室、三通閥、噴淋室、文丘里管、旋風(fēng)分離器、風(fēng)機(jī)排到大氣；出焦時，設(shè)于裝煤除塵系統(tǒng)風(fēng)管上的電氣控制的三通閥關(guān)閉，切斷裝煤的塵源，而打開設(shè)于出焦除塵系統(tǒng)風(fēng)管上的通道，出焦時的煙氣經(jīng)吸風(fēng)罩、噴淋室、文丘里管、旋風(fēng)分離器、風(fēng)機(jī)排向大氣。 出焦時的煙塵不經(jīng)過燃燒室直接進(jìn)入噴淋室。 燃燒室中的燃燒是靠吸入煙塵中的煤氣和空氣相混合而進(jìn)行的。 空氣的混入在導(dǎo)套內(nèi)進(jìn)行，在導(dǎo)套上設(shè)有混風(fēng)口。 從燃燒室出來的煙氣進(jìn)入 噴淋室、文丘里管、旋風(fēng)分離器。噴淋室有兩個作用：除塵和降溫。文丘里除塵器體積小，構(gòu)造簡單，布置靈活。 由于煙氣溫度高、占地面積有限，所以在此選用文丘里管。 噴淋室、文丘里管、旋風(fēng)分離器均為濕式除塵，因此設(shè)有給排水系統(tǒng)，水泵設(shè)兩臺，一開一備。 在消煙除塵車上，還設(shè)有電氣控制室、走行電機(jī)、風(fēng)機(jī)和水泵用的電機(jī)。

2.工作程序：走行到位后，使消煙除塵車的導(dǎo)套對準(zhǔn)裝煤炭化室的排煙孔，使導(dǎo)套下降到位，三通閥切斷出焦的塵源，凈化系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)通道接通，然后開啟水泵及風(fēng)機(jī)，處理裝煤時產(chǎn)生的煙塵，經(jīng)燃燒、凈化后排入大氣。 裝煤結(jié)束，炭化室機(jī)側(cè)爐門關(guān)閉，提升導(dǎo)套，在排煙孔蓋復(fù)位后，再關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)，之后再關(guān)閉水泵，裝煤的除塵程序結(jié)束。

出焦時：走行到位后，三通閥切斷裝煤的塵源，伸縮套到位與攔焦車連通，在水泵及風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)下，處理出焦時產(chǎn)生的煙塵，經(jīng)凈化后排入大氣。 出焦結(jié)束，使伸縮套、三通閥復(fù)位，出焦的除塵程序結(jié)束。 消煙除塵車在不工作時， 應(yīng)開到端部休息平臺。 消煙除塵車走行與升降導(dǎo)套、伸縮套設(shè)置聯(lián)鎖。 除塵風(fēng)機(jī)與水泵具有安全聯(lián)鎖。

3.主要設(shè)備：（1）燃燒室：燃燒室由爐體、橫煙管、耐火材料等組成。 爐體是裝煤時的煙塵發(fā)生燃燒的部位，在它的內(nèi)部填充有耐火材料，底部設(shè)有分流器，頂部有防爆口即手動放散口，在爐體中部設(shè)有觀察孔；橫煙管：橫煙管是煙塵通過的管路，在三個裝煤孔上均設(shè)有三個吸風(fēng)管路， 中間吸風(fēng)口的煙塵直接進(jìn)入燃燒室，在吸風(fēng)道內(nèi)壁填充有耐火材料。 耐火材料主要有：陶瓷纖維、耐火磚、耐火泥等，陶瓷纖維質(zhì)量優(yōu)良、密度小、富有彈性，便于安裝，解決了燃燒室的耐火材料易于脫落的問題。 （2）三通閥、噴淋室、文丘里管組：從燃燒室出口的煙氣依次進(jìn)入三通閥、噴淋室、文丘里管組，由于有高溫?zé)煔馔ㄟ^，在這三個部件中，都有循環(huán)水冷卻裝置，冷卻高溫?zé)煔?，以達(dá)到降溫除塵的目的。 （3）旋風(fēng)分離器及風(fēng)機(jī)： 該裝置能使經(jīng)過濕式降溫除塵的高溫?zé)煔膺M(jìn)行進(jìn)一步的除塵，在內(nèi)設(shè)置有柵板，使煙氣在行進(jìn)的過程中，濕式塵粒碰撞下落至底部的管路中， 經(jīng)過除塵后的煙氣則由出口進(jìn)入風(fēng)機(jī)。 風(fēng)機(jī)是專為焦化除塵車配套的專用風(fēng)機(jī)，采用整體機(jī)座。 機(jī)身和葉輪均采用不銹鋼制做。

4.注意事項：（1）消煙除塵車嚴(yán)禁在水泵缺水使用。 （2）在除塵過程開始時，先開水泵，后開鼓風(fēng)機(jī)，在除塵過程結(jié)束，先關(guān)鼓風(fēng)機(jī)，后關(guān)水泵。（3）在各導(dǎo)套復(fù)位后，再能行走。（4）消煙除塵車除檢修時間外，盡量連續(xù)使用，如果長時間放置不用會導(dǎo)致溫度的驟冷驟熱，容易引起耐火材料的剝離、脫落，影響使用。 （5）排放集灰水管，在水泵正常運轉(zhuǎn)時，12 小時排放積灰一次。（6）燃燒室及燃燒管路不能濺水，否則引起起耐火材料爆裂損壞。

5.技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析：消煙除塵車是我國焦化設(shè)備除塵初期大量采用的一種設(shè)備， 包括現(xiàn)在國外一些國家印度等也還在大量使用這類設(shè)備，這個設(shè)備的特點是：濕式除塵，結(jié)構(gòu)緊湊，改善了大量冒黑煙的情況， 但是排放濃度相對較高。 由于該類設(shè)備投資小，占地少，所以至今為止還有很多廠家在使用。

二、燃燒式導(dǎo)煙車

燃燒式導(dǎo)煙車是將裝煤時的煙塵通過燃燒后， 再進(jìn)行混風(fēng)冷卻， 然后輸送進(jìn)集氣總管由高溫風(fēng)機(jī)送入地面站進(jìn)行后一級除塵的移動集塵設(shè)施。 它提高了焦?fàn)t的裝備水平，減少了煙塵的排放。 燃燒式導(dǎo)煙車的布置見圖2。

燃燒式導(dǎo)煙車由車體、行走裝置、燃燒室、主管、電磁揭爐蓋裝置、平移導(dǎo)套、升降導(dǎo)套、電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)等組成。

1.設(shè)備的工作原理：導(dǎo)煙車是裝煤時用的移動集塵設(shè)備，電磁揭爐蓋系統(tǒng)將爐蓋揭起，對準(zhǔn)炭化室頂部導(dǎo)煙孔將煙塵捕集，依次進(jìn)入燃燒室、主管、平移導(dǎo)套進(jìn)入集塵總干管，并在主管上設(shè)有混風(fēng)口，用于降溫。 燃燒室的內(nèi)襯是耐火材料。 三個導(dǎo)煙孔上部設(shè)置三個導(dǎo)套，裝煤時對準(zhǔn)炭化室頂部導(dǎo)煙孔將煙塵捕集，中間導(dǎo)套捕集的煙塵直接進(jìn)入燃燒室。 導(dǎo)煙孔上部的導(dǎo)套以及燃燒室都設(shè)有耐火襯，所有導(dǎo)套（導(dǎo)煙孔上部、與地面站連接）均使用液壓缸驅(qū)動。 電磁揭爐蓋裝置是利用電磁鐵吸住爐蓋，使其成懸掛狀態(tài)，通過液壓缸操作使?fàn)t蓋閉合和揭開。 該裝置即可實行單元自動控制，也可手動按鈕操作。 平移導(dǎo)套用于和集塵主管的對接，分揭蓋機(jī)構(gòu)和導(dǎo)套移動機(jī)構(gòu)。 升降導(dǎo)套用于和爐頂除塵孔的對接。

2.工作程序：走行到位后，使導(dǎo)煙車的導(dǎo)套對準(zhǔn)炭化室的排煙孔，電磁揭爐蓋裝置將爐蓋揭起，導(dǎo)套下降到位，同時，平移導(dǎo)套也平移到位，地面站風(fēng)機(jī)啟動，將煙氣經(jīng)過燃燒后輸送到集塵總管。 裝煤結(jié)束后，各導(dǎo)套復(fù)位，電磁揭爐蓋裝置將爐蓋關(guān)閉，導(dǎo)煙車才能行走。 導(dǎo)煙車在不工作時，應(yīng)開到端部休息平臺。 導(dǎo)煙車走行與升降導(dǎo)套設(shè)置聯(lián)鎖。 導(dǎo)煙車走行與平移導(dǎo)套設(shè)置聯(lián)鎖。

3.主要設(shè)備：(1) 燃燒室：燃燒室的結(jié)構(gòu)同上相似，在此不在詳述。 （2）主管：從燃燒室出口的煙氣進(jìn)入主管，由于從燃燒室出來的煙氣有很高的溫度，所以在此部件中，管道內(nèi)壁全部設(shè)有耐火材料，在管道的中間設(shè)有混風(fēng)冷卻口冷卻高溫?zé)煔?，混風(fēng)冷卻分六個口以調(diào)節(jié)混冷風(fēng)量， 具體調(diào)節(jié)的風(fēng)量由現(xiàn)場根據(jù)地面站的風(fēng)機(jī)負(fù)壓和實際使用情況來進(jìn)行。 （3）平移導(dǎo)套從主管出來的煙氣通過平移導(dǎo)套進(jìn)入地面站的集塵干管， 平移導(dǎo)套連接主管和集塵干管。 集塵干管的揭蓋是由本機(jī)構(gòu)的揭蓋機(jī)構(gòu)來完成，由液壓缸驅(qū)動，通過鉸軸將蓋打開，導(dǎo)套的移動也是由液壓缸驅(qū)動和干管對接，在導(dǎo)套上設(shè)置彈簧，用于對接口的連接緩沖，在導(dǎo)套的兩側(cè)和底部還設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來保證導(dǎo)套的移動正確。 （4）電磁啟閉爐蓋系統(tǒng)：電磁揭爐蓋裝置是利用電磁鐵吸住爐蓋，使其成懸掛狀態(tài)，通過液壓缸操作使?fàn)t蓋閉合和揭開。 該裝置即可實行單元自動控制，也可手動按鈕操作。 揭蓋機(jī)是通過框架組、導(dǎo)軌吊架與車輪組連結(jié)，在導(dǎo)軌上運動。 揭蓋機(jī)分為外臺車、內(nèi)臺車，內(nèi)臺車裝在外臺車上隨之運動。 揭蓋機(jī)由油缸通過杠桿、松緊螺栓沿導(dǎo)軌上下、前后移動。 爐蓋的配研，通過油缸和內(nèi)臺車的限位開關(guān)的組合進(jìn)行自行搖動，裝煤爐口稍有偏位時，通過內(nèi)外臺車的組合，也能夠?qū)t蓋配研合適，搖動角度可通過限位開關(guān)碰鐵的位置變動來調(diào)整。 揭蓋機(jī)的上下由導(dǎo)軌吊架的調(diào)節(jié)螺栓，左右由框架組的調(diào)節(jié)螺栓，前后由松緊螺套，組成可全方位調(diào)整的構(gòu)造，以適應(yīng)各裝煤孔的熱態(tài)變化。

4.注意事項：（1）正常情況下不許解除電氣聯(lián)鎖操作，如遇特殊情況，首先要確認(rèn)各機(jī)構(gòu)處于走行安全位置，方可解除電氣聯(lián)鎖操作。 （2）停電或電壓下降及檢修時，要拉下電氣總開關(guān)，各操作開關(guān)和主令控制器手柄都必須處于零位。 （3）導(dǎo)煙車嚴(yán)禁在混冷風(fēng)口未打開的情況下使用。 （4）在各導(dǎo)套復(fù)位后，再能行走。（5）定期清理燃燒室、煙道和主管中的積塵。

5. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析： 該類設(shè)備是裝煤除塵設(shè)備的一級除塵設(shè)施，它能將煙塵先進(jìn)行燃燒，然后再冷卻后輸送進(jìn)地面除塵站，提高了煙塵捕集率，延長了地面除塵站布袋除塵器的使用壽命，提高了除塵效果。 該設(shè)備的設(shè)計在吸收消煙除塵車設(shè)備優(yōu)點的基礎(chǔ)上為了加強捕塵效果，在管路上設(shè)置了插板閥，便于調(diào)節(jié)煙氣各環(huán)路的阻力平衡并且在主管上還設(shè)置了可調(diào)風(fēng)量的混風(fēng)閥用于高溫?zé)煔獾慕禍亍?這種導(dǎo)煙車使捕塵、集塵、除塵達(dá)到高效的結(jié)合，摒棄了循環(huán)水降溫的原理，利用空氣降溫，節(jié)省了能源、水資源。 現(xiàn)在為很多的焦化專業(yè)廠家在廣泛使用。

三“U”型管導(dǎo)煙車

“U” 型管導(dǎo)煙車是將裝煤時產(chǎn)生的煙塵通過導(dǎo)煙車上的U型管連通裝煤炭化室與臨近高溫炭化室的除塵孔， 利用臨近高溫炭化室橋管上高壓氨水噴射所產(chǎn)生的抽力， 將裝煤炭化室因裝煤而產(chǎn)生的含煤塵煙氣及荒煤氣， 引導(dǎo)至臨近炭化室頂部空間，利用其高溫將其焚燒凈化，并從對應(yīng)上升管進(jìn)入集塵管道，從而實現(xiàn)除塵目的。 該類型的導(dǎo)煙車是消化吸收德國技術(shù)，自行設(shè)計制造的一種目前廣泛采用的除塵設(shè)備。 設(shè)備布置見圖3

整個導(dǎo)煙車分為鋼結(jié)構(gòu)、行走裝置、導(dǎo)套及提升裝置、上升管裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。

1.設(shè)備的工作原理：裝煤時，將導(dǎo)套對準(zhǔn)相關(guān)除塵孔，提升液壓缸下降到位，提桿機(jī)構(gòu)開始動作，先將提蓋液壓缸下降到位，然后開啟機(jī)爪油缸完成抓蓋動作，提蓋液壓缸回收將爐蓋提起，開始導(dǎo)煙。 導(dǎo)煙完成時提蓋液壓缸下降，然后機(jī)爪油缸動作放下爐蓋，提蓋液壓缸回撤，同時導(dǎo)套提升液壓缸提起，整個導(dǎo)套機(jī)構(gòu)離開水封槽。車體走行，進(jìn)行下次導(dǎo)煙。整個動作自動完成，但鑒于爐頂特殊情況，加上裝煤工況不一樣，所以增加點動功能。各個動作由司機(jī)操作。從而更能滿足實際需要。此套除塵工藝不僅能提高焦?fàn)t的裝備水平，減少了煙塵的排放，同時將部分能量和煙氣回收循環(huán)利用，更符合環(huán)保要求。

2.設(shè)備的工作程序：裝煤時，導(dǎo)煙車走行到位后，將導(dǎo)煙車的導(dǎo)套對準(zhǔn)裝煤炭化室和臨近兩爐距以及臨近四爐距的高溫炭化室的除塵孔， 導(dǎo)套中心與除塵孔中心的偏差不應(yīng)大于10mm，使導(dǎo)套下降到位（所有導(dǎo)套提升油缸伸出），所需的其中兩個的機(jī)爪開閉機(jī)構(gòu)閉合（ 機(jī)爪開閉油缸縮回）、所需的其中兩個爐蓋提升機(jī)構(gòu)提升（爐蓋提升油缸縮回），裝煤完畢，爐門掛上后，爐蓋提升機(jī)構(gòu)下降（爐蓋提升油缸伸出），機(jī)爪開閉機(jī)構(gòu)打開（ 機(jī)爪開閉油缸伸出），導(dǎo)套上升到位（導(dǎo)套提升油缸縮回）。 導(dǎo)煙車在非工作狀態(tài)時，應(yīng)停在端部平臺休息。 具體流程圖如下：

走行→走行制動→揭蓋油缸伸出→機(jī)爪油缸后退→導(dǎo)套提升油缸伸出→揭蓋油缸縮回→開始導(dǎo)煙→揭蓋油缸伸出→導(dǎo)套提升油缸縮回→機(jī)爪油缸伸出，落蓋→揭蓋油缸縮回→走行，進(jìn)行下個循環(huán)。

3.主要設(shè)備：（1）導(dǎo)套及提升裝置：導(dǎo)套裝置是將裝煤爐煙氣導(dǎo)入臨近結(jié)焦末期炭化室的連通器。 裝煤時，將導(dǎo)套對準(zhǔn)相關(guān)除塵孔，提升液壓缸下降到位，提桿機(jī)構(gòu)開始動作，先將提蓋液壓缸下降到位，然后開啟機(jī)爪油缸完成抓蓋動作，提蓋液壓缸回收將爐蓋提起，開始導(dǎo)煙。 導(dǎo)煙完成時提蓋液壓缸下降，然后機(jī)爪油缸動作放下爐蓋， 提蓋液壓缸回撤， 同時導(dǎo)套提升液壓缸提起，整個導(dǎo)套機(jī)構(gòu)離開水封槽。車體走行，進(jìn)行下次導(dǎo)煙。整個動作自動完成，但鑒于爐頂特殊情況，加上裝煤工況不一樣，所以增加點動功能。 各個動作由司機(jī)操作。 從而更能滿足實際需要。（2）上升管操作裝置：上升管操作裝置主要實現(xiàn)出焦及裝煤時上升管蓋、橋管翻板閥以及相鄰炭化室高壓氨水開閉等動作。 各動作由液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)。 實現(xiàn)高低壓氨水、上升管蓋等的自動操作功能。

4.注意事項：（1）正常情況下不許解除電氣聯(lián)鎖操作，如遇特殊情況，首先要確認(rèn)各機(jī)構(gòu)處于走行安全位置，方可解除電氣聯(lián)鎖操作。 （2）停電或電壓下降及檢修時，要拉下電氣總開關(guān)，各操作開關(guān)和主令控制器手柄都必須處于零位。 （3）導(dǎo)套下降時（導(dǎo)套提升油缸伸出）一定要使機(jī)爪開閉油缸處于伸出狀態(tài)。 （4）導(dǎo)套處于下降狀態(tài)時（導(dǎo)套提升油缸伸出，嚴(yán)禁走行）。 在各導(dǎo)套復(fù)位后，才能行走。

5.技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析：此類設(shè)備在當(dāng)今的搗固焦?fàn)t除塵設(shè)備中，是多家使用單位選擇的一種除塵設(shè)備。 該導(dǎo)煙裝置不需要地面站處理，地面站處理不僅投資大，而且只能除塵，對裝煤時產(chǎn)生的煙塵所含的有害物質(zhì)處理不徹底，還會對大氣造成污染。 U 型管導(dǎo)煙車能將有害物質(zhì)焚燒凈化，達(dá)到消煙除塵的目的。 此類設(shè)備投資小，煙塵處理效果好， 因此被很多廠家在采用。

結(jié)束語

本文從以上幾種設(shè)備來比較搗固焦?fàn)t裝煤時各種煙塵處理的工藝思路、設(shè)備布置、設(shè)備組成以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，每種設(shè)備都各有特點，對治理焦化行業(yè)生產(chǎn)的“高污染”現(xiàn)象有了較大改觀，同時各種除塵設(shè)備在實踐中不斷發(fā)展完善，趨于成熟，在大氣環(huán)境越發(fā)受到重視的今天， 焦化行業(yè)的除塵技術(shù)有更大的發(fā)展空間。

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[1]胡學(xué)義 薄以勻. 焦?fàn)t煉焦除塵 北京 化學(xué)工業(yè)出版社2010.4

[2]蘇宜春煉焦工藝學(xué) 北京 冶金工業(yè)出版社1994.5

[3] 孫一堅〈工業(yè)通風(fēng)〉 北京 中國建筑工業(yè)出版社1985，12

[4][蘇] 馬伊西斯、 維格多羅契克唐曾樂 譯 〈煤氣燃燒裝置〉 天津科學(xué)技術(shù)出版社1988，5