焦化廠(chǎng)除塵系統(tǒng)改造方案研究

聶 娟，楊大維，劉海波

（1.凌源鋼鐵集團(tuán)設(shè)計(jì)研究有限公司；2.凌源鋼鐵集團(tuán)焦化廠(chǎng)，遼寧朝陽(yáng) 122500）

引言

在焦炭生產(chǎn)過(guò)程中，煤粉的不完全燃燒會(huì)外溢大量黃煙和煤塵，煙塵中含有大量的硫單質(zhì)及其化合物、碳氮氧化物、苯比芘及其它多環(huán)芳香烴等有害成分。［1］這些可燃性成分和有害氣體散發(fā)量約占焦?fàn)t污染的60%，煙塵有害物既嚴(yán)重危害車(chē)間及廠(chǎng)內(nèi)職工的健康，也殃及周?chē)傩盏纳眢w健康。因此治理焦?fàn)t煙塵污染不僅是國(guó)家法規(guī)要求，同時(shí)也是我們自身利益和健康的需要［2］。

1 除塵系統(tǒng)現(xiàn)狀

焦化廠(chǎng)現(xiàn)有裝煤、出焦除塵系統(tǒng)采用翻板式對(duì)接，由于使用年限長(zhǎng)，設(shè)備老舊，排放標(biāo)準(zhǔn)已不符合國(guó)家最新要求，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有裝煤、出焦除塵系統(tǒng)進(jìn)行分析整理，發(fā)現(xiàn)主要存在以下問(wèn)題：

（1）裝煤車(chē)、攔焦車(chē)與除塵器之間為翻板轉(zhuǎn)換閥連接，這種連接方式隨著使用年限的增長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換閥變形和密封圈老化等問(wèn)題，且該連接方式漏風(fēng)率過(guò)大。

（2）3 臺(tái)焦?fàn)t非同期建成，各焦?fàn)t熱態(tài)膨脹量與沉降量不一致，導(dǎo)致裝煤車(chē)對(duì)接套筒與翻板轉(zhuǎn)換閥對(duì)接時(shí)間隙過(guò)大。

（3）攔焦車(chē)集塵罩破損嚴(yán)重，出焦除塵效果差，逸塵嚴(yán)重。

（4）裝煤、出焦除塵系統(tǒng)處理風(fēng)量偏低，焦?fàn)t過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵抽不干凈。

（5）現(xiàn)有除塵器過(guò)濾面積不足，濾袋過(guò)濾效果達(dá)不到國(guó)家超低排放要求。

（6）現(xiàn)有刮板輸灰老化，粉塵泄漏嚴(yán)重。

2 除塵系統(tǒng)改造方案

針對(duì)上述問(wèn)題結(jié)合焦?fàn)t現(xiàn)有除塵系統(tǒng)實(shí)際情況，從投資、可操作性等多方面進(jìn)行綜合考慮，選擇合理除塵方式，并對(duì)現(xiàn)有除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造，最終滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 裝煤除塵系統(tǒng)

新建裝煤除塵器，除塵風(fēng)量擴(kuò)容至100 000 m3/h。將原裝煤除塵出風(fēng)口管道移位到1#、2#焦?fàn)t中間，在3#焦?fàn)t的裝煤除塵管道位置重新鋪設(shè)除塵干管與除塵器入口連接。在每座焦?fàn)t裝煤除塵管道間設(shè)置隔斷閥，一座焦?fàn)t裝煤作業(yè)時(shí)其余焦?fàn)t閥門(mén)關(guān)閉，減少作業(yè)過(guò)程中系統(tǒng)漏風(fēng)率。更換原裝煤除塵系統(tǒng)翻板閥的密封墊，密封材料選用阻燃、彈性材料，并對(duì)部分的翻板進(jìn)行修復(fù)處理，調(diào)整翻板閥連接管長(zhǎng)度，以適應(yīng)不同焦?fàn)t因熱態(tài)膨脹導(dǎo)致的縫隙。見(jiàn)圖1。原有除塵管道進(jìn)行徹底除銹防腐，對(duì)管道漏點(diǎn)進(jìn)行檢查處理，檢修走臺(tái)進(jìn)行更換，以保證設(shè)施運(yùn)行和檢修安全。

圖1 優(yōu)化后翻版密封墊形式

對(duì)現(xiàn)有裝煤車(chē)進(jìn)行適應(yīng)性改造：液壓室、電氣室、操作室進(jìn)行密封改造，防止粉塵和煙氣竄入室內(nèi)，導(dǎo)致人員、設(shè)備作業(yè)環(huán)境惡化，造成除塵系統(tǒng)出現(xiàn)故障。對(duì)集塵導(dǎo)煙系統(tǒng)、兌風(fēng)和防爆系統(tǒng)進(jìn)行改造，以適應(yīng)大風(fēng)量除塵系統(tǒng)的安全運(yùn)行。工藝流程圖見(jiàn)圖2。

圖2 裝煤除塵工藝流程圖

2.2 出焦除塵系統(tǒng)

新建出焦除塵器，除塵風(fēng)量擴(kuò)容至350 000 m3/h，受場(chǎng)地限制需占用粉碎機(jī)室除塵器位置，原有粉碎機(jī)除塵器所帶的除塵點(diǎn)、M2機(jī)頭和M3機(jī)尾除塵點(diǎn)同步接入此除塵器，設(shè)計(jì)風(fēng)量時(shí)統(tǒng)一考慮。除塵方式由翻版式改為皮帶密封式通風(fēng)槽，在攔焦車(chē)第三軌外側(cè)廊架上鋪設(shè)通風(fēng)槽除塵干管，新增皮帶小車(chē)。改造攔焦車(chē)除塵煙罩，使其煙氣對(duì)接口滿(mǎn)足皮帶小車(chē)裝置的對(duì)接要求。

焦側(cè)爐柱上方安裝固定式集塵罩，該罩如同挑出的“屋檐”，能夠第一時(shí)間阻止向上抬升的煙氣，改變煙氣氣流方向，同時(shí)降低其瞬間動(dòng)能。該罩的設(shè)置不影響攔焦車(chē)的正常運(yùn)行及焦?fàn)t日常檢修。見(jiàn)圖3。

圖3 出焦除塵集塵罩

在攔焦車(chē)爐口處設(shè)置吸塵罩，使車(chē)上吸塵罩與焦?fàn)t上的集塵罩重疊，但不連接，采用迷宮活動(dòng)方式，增大煙氣在縫隙處的逃逸阻力，迫使煙氣在罩口負(fù)壓作用下順勢(shì)被抽走。吸塵罩固定在攔焦車(chē)上，以減小日常崗位操作過(guò)程中的工作量及故障率。攔焦車(chē)吸塵罩改造需兼顧濕法熄焦車(chē)運(yùn)行需要。工藝流程圖見(jiàn)圖4。

圖4 出焦除塵工藝流程圖

2.3 阻火器

當(dāng)焦?fàn)t爐門(mén)打開(kāi)后，會(huì)有大量高溫并帶有火花的煙塵、煙氣排出，被除塵管道吸入到除塵器中，可能會(huì)發(fā)生燃燒或者爆炸［3］。同時(shí)高溫?zé)煔鈺?huì)燒損布置在除塵器內(nèi)的布袋以及其他除塵配件，為降低煙塵溫度和消除明火，在新建除塵器入口處設(shè)置阻火器。阻火器是利用不銹鋼編制的金屬網(wǎng)，用以阻攔和捕集焦?fàn)t煙氣中的火花。

粗顆粒粉塵進(jìn)入阻火器后，運(yùn)動(dòng)中的煙氣撞到阻隔時(shí)速度下降，帶有殘余火花的大顆粒粉塵被二次分離，直接掉進(jìn)灰倉(cāng)，有效沉降，高溫?zé)煔庖材鼙晃揭欢崃?，消除了濾袋燃燒的隱患。見(jiàn)圖5。

圖5 阻火器布置圖

由此可見(jiàn)，利用阻火器不僅能有效地熄滅爐門(mén)煙中的火星，而且能通過(guò)阻火器的吸、放熱過(guò)程防止瞬間煙氣溫度過(guò)高引起的氣流波動(dòng)，有效保證了后端除塵器的除塵效果，同時(shí)，具有預(yù)除塵的作用。

2.4 預(yù)噴涂裝置

焦?fàn)t煙氣中含有一定量的焦油，如果不采取有效的措施，煙氣中的焦油就會(huì)粘結(jié)在濾袋上，難以清除，導(dǎo)致濾袋阻力增加，系統(tǒng)風(fēng)量下降，最后造成除塵系統(tǒng)不能正常工作。針對(duì)這一問(wèn)題本次系統(tǒng)改造增設(shè)了預(yù)噴涂裝置。

預(yù)噴涂粉倉(cāng)、給料裝置設(shè)置在出焦除塵器中間灰倉(cāng)底部，焦粉噴嘴沿除塵管道順氣流方向環(huán)形布置，在含焦油的煙氣未進(jìn)入除塵器之前，焦油與焦粉在除塵管道內(nèi)部先進(jìn)行一次初混，使大部分附帶焦油的含塵氣體顆粒發(fā)生凝聚，顆粒粒徑變大，易于被布袋除塵器阻攔過(guò)濾。

給料裝置對(duì)除塵器的濾袋進(jìn)行預(yù)噴涂，讓濾袋表面覆蓋一層焦粉，減少濾袋表面與焦油接觸幾率，從而避免焦油糊袋。此外煙氣中的焦油、苯可溶物、苯并芘等有害物質(zhì)也可以被焦粉有效吸附。裝煤、出焦集塵操作開(kāi)始時(shí)，風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，濾袋和預(yù)噴涂的焦粉層吸附的顆粒逐漸增加，除塵器阻力升高，當(dāng)阻力達(dá)到設(shè)定值（1 300 Pa）且集塵操作完成后，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，除塵器快速清灰，清灰完成后給料裝置再次預(yù)噴涂，然后集塵操作開(kāi)始，如此循環(huán)。既能保證排放指標(biāo)、減少?lài)娡苛?，又能減少除塵器清灰次數(shù)，延長(zhǎng)了布袋壽命。見(jiàn)圖6。

圖6 預(yù)噴涂操作阻力圖

出焦預(yù)噴涂裝置出口處增加一路支管接到裝煤除塵器入口，用以保證兩臺(tái)除塵器同時(shí)使用一套預(yù)噴涂系統(tǒng)，預(yù)噴涂用焦粉由出焦除塵系統(tǒng)氣力輸灰提供。

2.5 氣力輸灰系統(tǒng)

氣力輸灰系統(tǒng)是利用氣流的能量，在密閉的管道內(nèi)輸送顆粒狀物料，氣力輸灰裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可做水平、垂直和傾斜方向的輸送。該系統(tǒng)需要在除塵器卸灰閥門(mén)下方設(shè)置壓縮空氣助吹。裝煤除塵灰由吸排罐車(chē)運(yùn)走，出焦除塵器收集的焦粉灰輸送至除塵預(yù)噴涂倉(cāng)用于除塵器預(yù)噴涂。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，裝煤除塵系統(tǒng)對(duì)原有翻版轉(zhuǎn)換閥連接方式進(jìn)行修復(fù)改造，出焦除塵系統(tǒng)改為皮帶密封連接方式，密封效果好，實(shí)現(xiàn)除塵系統(tǒng)的漏風(fēng)率＜3%；將兩套除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量分別增加至100 000 m3/h 和350 000 m3/h，并在焦側(cè)爐門(mén)和攔焦車(chē)上設(shè)置擋煙板和集塵罩，有效防止逸塵，提高除塵效果；除塵器過(guò)濾的焦粉煤灰通過(guò)氣力輸灰系統(tǒng)送去預(yù)噴涂，剩余粉塵由吸排車(chē)統(tǒng)一輸送，整個(gè)過(guò)程全密封，無(wú)泄漏。通過(guò)對(duì)原有除塵系統(tǒng)的優(yōu)化改造，最終實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t區(qū)域無(wú)可見(jiàn)煙塵溢出，煙氣排放顆粒物由50 mg/m3降低至10 mg/m3以下，符合國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)。