4.3 m炼焦炉装煤、推焦消烟除尘系统浅析
摘要：4.3 m炼焦炉采用装煤、推焦消烟除尘系统设计的主要内容包括装煤消烟除尘、出焦消烟除尘和地面站消烟除尘等部分。运行结果表明，该系统具有运行安全经济、自动化程度高等特点，颗粒物捕集率达94%，污染物排放达到《大气污染物综合排放标准》二级要求。
关键词：炼焦炉 装煤出焦 消烟除尘
1 项目概况
河南省某焦化厂建设的炼焦炉为2×50孔TJL4350型煤捣固式焦炉，规模为60万t/a，炭化室高度为4.3 m，采用侧装煤方式。
焦炉炼焦过程中产生大量废气污染物，主要含：固体颗粒物（TSP）、苯并芘（BaP）、苯可溶物（BSO）、二氧化硫（SO2）等。这些污染物既污染大气环境，又危害人体健康。焦炉炼焦废气污染物主要产生于装煤和推焦两个工序，占焦炉废气污染物的60%以上。焦炉装煤过程中，原料煤受炭化室高温炉膛的辐射及与炉壁部分接触，分解产生大量烟尘；出焦时推焦车将焦碳从炭化室推出，通过导焦栅落入熄焦车内，炽热焦碳在此过程中跌落、破裂，并在空气中部分燃烧，产生大量烟气、粉尘。焦炉炼焦过程中产生的BaP等有毒污染物主要以粉尘为载体而存在，每炼一吨焦产生粉尘约0.5～5.0 kg，所以对烟气及粉尘的收集处理是治理焦炉废气污染物的关键。
该焦化厂采用MXC型机焦炉装煤、出焦联合消烟除尘系统进行治理，简述如下。
2 工艺流程
该除尘系统利用炉顶消烟除尘车、拦焦车上的捕集装置，将装煤、出焦时产生的烟气及粉尘，通过风机抽吸捕集，经过充分燃烧、冷却后分别经过各自的管道输送到地面除尘站，再经冷却器、袋式除尘器，收尘后通过高烟囱排放。装煤、推焦过程分述如下。
2.1 装煤除尘工艺流程
装煤时，炉顶消烟除尘车行走到出焦后待装煤的炭化室相应位置后，放下吸烟车的燃烧收集套筒，伸缩套筒与机侧侧吸口接通，接通净煤气并点火，此时炉顶吸尘车出口可伸缩套筒与焦侧集尘干管上装煤烟气转换翻板阀接通，同时传感器向地面除尘站中央控制室发出电信号，此时风机由自控系统所发出的指令开始由低速转为高速运转。装煤开始后，焦炉装煤孔散发的烟尘，通过密封套筒进入烟尘收集车，先在燃烧器内燃烧，再经过风冷后送入地面除尘站，经过焦油过滤器脱除火屑，并冷却至120 ℃以下，再进入脉冲袋式除尘器净化，最终由风机通过高烟囱排放。除尘器收集的粉尘打包外售。装煤完毕后收回套筒，同时传感系统向地面站发出电信号，风机转入低速运转待机状态。
装煤烟尘→消烟除尘车→焦油过滤器→袋式除尘器→高空排放
2.2 出焦除尘工艺流程
入炉煤经过高温炼制成焦后，拦焦车移动至需要出焦的炭化室相应位置，导焦栅对准即将出焦的炭化室，拦焦吸尘罩上方的双出口伸缩套筒与集尘干管上的烟气转换阀接通的同时，传感器向地面除尘站系统发送电信号，风机由自控系统发出的指令开始由低速逐渐升高达到额定转速。同时吸尘罩上部的导向风机启动。推焦车将红焦从炭化室推出，焦碳通过导焦栅落入熄焦车车厢内，所产生的烟尘及炉门框上方产生的烟尘在热浮力及风机的抽吸作用下，在吸尘罩内集结缓冲，由无组织状态变为有组织收集后，通过出焦烟气转换阀，进入集尘管，送入地面除尘站，经过焦油过滤器脱除火屑，并冷却至120 ℃以下，再进入脉冲袋式除尘器净化，最终由风机通过高烟囱排放。除尘器收集的粉尘打包外售。推焦完毕后收回套筒，同时传感系统向地面站发出电信号，风机转入低速运转待机状态。
出焦烟尘→吸尘罩→焦油过滤器→袋式除尘器→高空排放
3 系统设计
3.1 装煤收集系统设计
装煤烟尘收集系统由移动和固定装置两部分组成。移动装置即自驱动焦炉烟尘收集处理车；固定装置包括焦炉带吸风口的自动推盖翻板阀除尘干管和自动连续供应煤气槽以及烟气输送管道等。
烟尘收集处理车配套行走机构，可沿焦炉轨道纵向行走。车上装有燃烧器、煤气自动点火装置、液压系统、冷却器、操作室以及液压伸缩套筒输出装置等机构。它负责将装煤过程中产生的烟尘进行收集、燃烧。
3.2 出煤收集系统设计
出焦烟尘收集系统由移动和固定装置两部分组成：移动装置即固定在拦焦车上的集尘罩，由不锈钢制成一个封闭的拦焦烟罩，上部留有烟气排出口，可随拦焦车一起移动；固定装置包括设在熄焦车外侧的拦焦车第三轨道立柱、珩架、集尘干管及烟气转换阀接口等装置。
3.3 除尘器
地面除尘站中除尘器采用低阻抗结露脉冲袋式除尘器，它综合了分室反吹和脉冲喷吹清灰等除尘器的优点，克服了分室反吹清灰强度不够，喷吹脉冲清灰和过滤同时进行的缺点，增强了袋式收尘器的运行可靠性，提高了收尘效率，延长了滤袋的使用寿命。系统除尘风量为180 000 m3/h，烟气温度120 ℃，滤袋采用针刺毡滤料。为了保证滤袋的正常使用，在除尘器入口设计安装了自动混风阀，在主管道设计安装电动碟阀，在发生紧急情况下，阀门通过自控系统自动打开，放散烟气排除故障。
3.4 炉顶消烟除尘车
消烟除尘车配套行走机构，可沿焦炉炉顶轨道纵向行走。车上装有燃烧器、煤气自动点火器、液压系统、风冷器、操作室以及液压伸缩套筒输出装置等。它负责将装煤工序产生的烟尘最大限度的收集，燃烧、消解。
3.5 管道、风机
除尘风机设置在地面除尘站中，为减少震动，所有风机均安装减振刚机座。
除尘管道中异型件采用耐磨材料。主管道上设电动碟阀，除尘器前设电动混风阀。单管双开门风管置于炉顶焦侧。
4 主要设备
该系统主要设备见表1。
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表1 系统主要设备
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5 处理效果
经过实测，焦炉装煤、出焦工序产生的有组织废气污染物经过该系统处理后，达到《大气污染物综合排放标准》（GB 16297－1996）二级标准，其中装煤过程排放颗粒物质量浓度35.9～71.3 mg/m3，出焦过程排放颗粒物质量浓度24.0～61.2 mg/m3，均低于最高允许排放质量浓度120 mg/m3的标准限值。经过核算，该处理系统颗粒物捕集率达94%，袋式除尘器效率99.9%，满足各项环保要求。
6 经济分析
该环保工程建设总投资674.72万元。运行成本：电费61.68万元/年，维护费3.00万元/年，人工费5.76万元/年，焦粉回收外售54.00万元/年。合计运行费16.44万元/年，折合吨焦运行成本0.27元/吨焦。
7 技术创新点
（1）设计了工作与待机状态自动控制系统，使待机时风机处于空负荷运转，相关设备自动切换。
（2）安装了仪表监控装置，对运行过程中各控制点的情况进行自动记录。
（3）布袋除尘器采用PLC控制系统，风机采用变频调速系统，行走机构采用主令控制器，自动化水平高，也降低耗电量节约成本。
（4）采用液压技术，降低劳动强度，操作灵活、稳定、准确。
（5）采用装煤、出焦烟尘单管二合一系统地面除尘站，降低了投资费用。
（6）采用焦油过滤器不仅可以去除火花、焦油，而且具有降温功能，可将烟气的温度降到布袋除尘器的安全使用温度，提高了滤袋的使用寿命。
（7）炉顶消烟除尘车采用热管技术和风冷技术，可降低焦炉高温烟气。
8 结 语
该焦化厂4.3 m焦炉采用装煤、推焦联合消烟除尘系统，其设计先进合理，在实践中得到成功应用，满足环保要求，实现达标排放，具有较好的环境效益和社会效益，对于同类型焦炉消烟除尘具有借鉴意义。
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