移動捕集技術(shù)及移動水密封對接技術(shù)在焦?fàn)t機側(cè)除塵上的應(yīng)用

黃 璞，全立明，陳盛建，劉愛瓊，朱亦男，鐘麗萍

（中鋼集團天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆?武漢 430205）

焦化是鋼鐵生產(chǎn)長流程中必不可少的工序。焦炭作為還原劑、熱源、料柱骨架和供碳劑進入高爐，參與鋼鐵生產(chǎn)。由于焦?fàn)t本身就是一個開放型的污染源，污染物排放量大，且具有溫度高、陣發(fā)性、沿焦?fàn)t縱向頻繁移動等特點，焦?fàn)t煙塵治理因此亦成為治理的重點、難點?，F(xiàn)有焦?fàn)t機側(cè)除塵多采用移動通風(fēng)槽技術(shù)、對接翻板閥技術(shù)等，有些焦?fàn)t機側(cè)甚至未設(shè)置除塵，對周圍環(huán)境和工人身心健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

通過對國內(nèi)已有的焦?fàn)t機側(cè)煙塵治理工藝的考察研究，分析現(xiàn)有工藝的優(yōu)缺點，考慮綜合因素后形成了一套能可靠、穩(wěn)定、經(jīng)濟、安全運行的焦?fàn)t機側(cè)多點吸塵集中罩移動捕集技術(shù)及管道移動水密封對接技術(shù)的工藝技術(shù)路線，滿足客戶的多方位需求，提供與不同焦?fàn)t爐型匹配的工藝參數(shù)和工程造價。

目前該技術(shù)已在福建三鋼、河南安鋼、湖北金盛蘭、新疆八鋼等國內(nèi)鋼廠廣泛應(yīng)用，煙氣捕集率、設(shè)備運行參數(shù)均達到了設(shè)計性能保證值，煙囪排放粉塵質(zhì)量濃度均滿足鋼鐵行業(yè)超低排放的要求（＜10 mg/m3）。

1 機側(cè)多點吸塵集中罩移動捕集技術(shù)

車載部分設(shè)計主要包括安裝在推焦車、側(cè)裝煤車上并隨推焦車行走移動的車載集塵罩、通風(fēng)管及管末端的U型彎管，見圖1。

1.1 車載集塵罩設(shè)計要點

在側(cè)裝煤車和推焦車上均設(shè)置固定車載集塵罩，利用集塵罩主風(fēng)管作為車載密封的頂板，主風(fēng)管設(shè)置在操作室上方，具體布置根據(jù)裝煤、推焦車的結(jié)構(gòu)形式確定。

圖1 裝煤（推焦車）車載除塵設(shè)備

1.1.1 煤車集塵裝置

裝煤車的車載集塵罩內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流板、兩側(cè)設(shè)擋風(fēng)板，布置于裝煤車與爐門之間的側(cè)面。設(shè)置2個吸口（頂部、側(cè)部），合并為一個主管路，并設(shè)置U型管與地面管道水封連接。

裝煤車集塵罩、兩側(cè)面擋風(fēng)板與爐柱之間的煙氣折流板形厚成密封空間，用于收集導(dǎo)引外溢爐頭煙，防止煙塵逃逸，并減少外部空氣的被吸入除塵系統(tǒng)。

1.1.2 推焦車集塵裝置

推焦車集塵罩設(shè)置三個吸塵點，分別為推焦產(chǎn)塵點和摘、裝爐門產(chǎn)塵點和余焦回收產(chǎn)塵點。推焦車集塵罩采用整體的大捕集罩形式，并根據(jù)推焦車工作情況進行設(shè)計。同時，為避免橫風(fēng)干擾，在推焦車兩側(cè)設(shè)置不不影響操作和檢修的擋風(fēng)板。爐口煙罩頂部和爐門罩的側(cè)面考慮操作人員檢修、操作空間。

在推焦車爐門前端設(shè)置的集塵大罩，并與爐柱之間設(shè)置的煙氣折流板間形成密封空間，防止煙塵逃逸，并減少外部空氣被吸入除塵系統(tǒng)。

1.2 除塵管道設(shè)計要點

側(cè)裝煤車上除塵管道通常會受到高度與裝煤空間限制，一般將其設(shè)置于車載集塵罩的側(cè)面。管道布置根據(jù)現(xiàn)場實際情況布置，不能影響生產(chǎn)操作。

從焦?fàn)t爐口收集的煙塵通過車載集塵罩從裝煤、推焦車上的除塵管道進入車載U型管，從而煙氣進入水封槽及除塵地面站。

每臺裝煤車或推焦車除塵主管設(shè)置1套切換閥門，采用電液動操作，起到系統(tǒng)切換運行。在除塵管道合適位置設(shè)置防爆閥，當(dāng)管道內(nèi)部壓力突然增大時，防爆閥工作，可以釋放壓力，保護設(shè)備。

1.3 U型管設(shè)計要點

由于U型管長期放置于水封槽的水道側(cè)，與水直接接觸，且考慮水的腐蝕性，U型管由厚不銹鋼板制作而成，并在其內(nèi)部采取合理的導(dǎo)流措施；另一方面，為減小U型管運動過程中產(chǎn)生的水阻，將U型管兩端設(shè)計成楔形結(jié)構(gòu)，見圖2。

2 水封系統(tǒng)

2.1 水封槽結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

水封槽是一個由鋼結(jié)構(gòu)焊接而成的整體槽體，槽體一部分為密封水槽，另一部分為氣路通道，見圖3。水槽主體與支架采用輥輪支撐結(jié)構(gòu)連接，保證槽體在一定程度上可以橫向和縱向自由伸縮。

圖3 水封槽結(jié)構(gòu)圖

圖2 U型管平立面圖

水封槽的安裝高度需根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整。在水封槽的端頭設(shè)置檢修位，并將中間密封板設(shè)計為可拆卸式結(jié)構(gòu)形式，方便檢修更換U型管。

水封槽末端設(shè)置平衡翻板閥，用以控制水封槽內(nèi)負壓，保護水槽。為防止水封槽底部污泥淤積，在水封槽底部間隔一定距離設(shè)置一個排淤斗，U型管上設(shè)置清掃裝置，隨著U型管移動，將底部淤積污泥清掃至排淤斗，定期進行排污，防止淤泥堵塞。

水封槽內(nèi)部設(shè)置水路和氣路。水路保證水位在工作高度時不會溢出；水封槽氣路預(yù)留壓力檢測接口，氣路保證在一定負壓狀態(tài)下不漏氣。水封槽氣路上設(shè)置壓力檢測點。氣路管道設(shè)置方便人進出的檢修孔。

水封槽需確保在推焦機、裝煤車運行時不能有水溢出進入氣路和U型管。水封槽設(shè)計要避免出現(xiàn)水封水被吸入布袋除塵器的現(xiàn)象。

水封槽體采用碳鋼材質(zhì)制作，根據(jù)與煙塵或水等介質(zhì)的接觸的部位不同，槽體鋼板厚度也不同。水體接觸面采用重防腐保護。

水封槽通過在兩端設(shè)有水位檢測裝置和在給排水管道上設(shè)置電動閥，以使其具有自動給排水功能。

水封槽要考慮防腐蝕和水汽影響布袋除塵器的問題，若在北方地區(qū)，還需要考慮防凍問題。

2.2 水封槽給排水設(shè)計要點

排污閥排水管路設(shè)置在水封槽排淤斗下方，一定距離設(shè)置一個，定期排水，減少水中粉塵沉積。排污閥通過電動控制，排水原則為邊放邊補，保證水位。

溢流口位置高出設(shè)計液位一定高度。水封槽一端設(shè)置供水管路，溢流口設(shè)置在另一端。在水封槽水側(cè)設(shè)置液位計，檢測水位，保證水封槽水位在設(shè)計范圍內(nèi)。補水設(shè)自動切斷閥，并與水位聯(lián)鎖。

水封槽主排水方式為：在水封槽下方設(shè)置排水管（溝），水封槽排水至集水坑，集水坑設(shè)置于水封槽端頭，泵送至廠區(qū)指定地點，沉淀后循環(huán)利用。

3 機側(cè)多點吸塵集中罩移動捕集和水封系統(tǒng)電控要求

3.1 車載部分電氣控制

1）現(xiàn)場取裝煤車托煤板后限位信號，該信號消失，裝煤車閥門打開，延時一定時間（可調(diào)）推焦車閥門關(guān)閉；有該信號，推焦車閥門打開，延時一定時間（可調(diào)）裝煤車閥門關(guān)閉。

2）現(xiàn)場取推焦車開門信號（擰螺絲松按鈕）按鈕按第一次風(fēng)機高速運行，關(guān)門信號（擰螺絲緊按鈕）按鈕按第一次風(fēng)機低速運行。

3）現(xiàn)場箱設(shè)置。推焦車：推焦車閥門開閥/關(guān)閥按鈕，開到位/關(guān)到位指示燈；風(fēng)機高速/低速切換按鈕，高速/低速指示燈。設(shè)置PLC現(xiàn)場箱和無線通訊裝置，用于閥門控制與除塵地面站無線通訊。裝煤車：設(shè)置PLC現(xiàn)場箱和無線通訊裝置，現(xiàn)場箱設(shè)置手動/自動切換旋鈕；裝煤車閥門開閥/關(guān)閥按鈕，開到位/關(guān)到位指示燈。用于閥門控制與推焦車運行的無線通訊。

4）設(shè)置電液動形式切換閥門，開到位和關(guān)到位。

3.2 水封槽系統(tǒng)

水封槽1個進水控制閥開啟，水封槽進水，直至水位達到一定高度，進水控制閥關(guān)閉。

系統(tǒng)正常運行后，自動控制液位。

設(shè)定水封槽正常高低液位，當(dāng)水封槽液面低于低液位時，打開補水控制閥向水封槽補水，同時PLC開始水位低報警；水位達到高液位時，補水控制閥關(guān)閉，停止水封槽給水；當(dāng)水封槽液面高于高液位時，水封槽通過溢流管向外溢流，同時PLC顯示水位高報警。

4 技術(shù)特點

1）可以滿足隨焦?fàn)t機側(cè)推焦車、裝煤車移動工作，通過工藝切換，實現(xiàn)捕集各工況產(chǎn)塵點的煙氣，作業(yè)率高。

2）通過在推焦車、裝煤車前端三面圍擋，可以強制導(dǎo)流煙氣進入吸塵罩內(nèi)，可以減少外界橫風(fēng)的影響，實現(xiàn)系統(tǒng)小風(fēng)量，捕集率高。

3）通過水封槽的固定與移動對接，且采用適當(dāng)高度的水進行煙氣密封，減少系統(tǒng)的漏風(fēng)率。

5 在焦?fàn)t機側(cè)除塵上的應(yīng)用

2018年應(yīng)用于福建三鋼閩光股份有限公司焦化廠焦?fàn)t機側(cè)裝煤推焦除塵系統(tǒng)升級改造總承包工程（見圖4），用以解決焦化廠2座4.3 m搗固焦?fàn)t在推焦、裝煤過程中焦?fàn)t機側(cè)爐頭產(chǎn)生的大量含焦油等有害物質(zhì)的煙氣，系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量12萬m3/h。2018年10月投運至今，煙氣捕集效果（捕集率達到95%）、設(shè)備運行參數(shù)、煙囪粉塵排放指標(biāo)（粉塵排放質(zhì)量濃度＜10 mg/m3）等均達到了設(shè)計性能保證值。

2019年應(yīng)用于安陽鋼鐵股份有限公司7 m焦?fàn)t機側(cè)地面除塵站工程（見圖5），用以解決7 m頂裝煤焦?fàn)t機側(cè)摘爐門、推焦、平煤等過程中產(chǎn)生的大量含焦油等有害物質(zhì)的煙氣。系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量30萬m3/h，從2019年9月投運至今，煙氣捕集效果（捕集率＞90%）、設(shè)備運行參數(shù)、煙囪粉塵排放指標(biāo)（顆粒物排放質(zhì)量濃度＜10 mg/m3）等均達到了設(shè)計性能保證值。

圖4 福建三鋼應(yīng)用情況

圖5 河南安鋼應(yīng)用情況

6 結(jié)論

多點吸塵集中罩移動捕集技術(shù)及管道移動水密封對接技術(shù)在焦?fàn)t機側(cè)除塵上的成功應(yīng)用：

1）可以大幅提高煙塵捕集率，減少外逸煙塵對周圍環(huán)境和工人身心健康的影響。

2）可以減小系統(tǒng)漏風(fēng)率，減小系統(tǒng)風(fēng)量，節(jié)省一次投資和運營成本。

3）取得了良好的環(huán)境效益和社會效益，具有良好的市場應(yīng)用前景。