移动捕集技术及移动水密封对接技术在焦炉机侧除尘上的应用

黄 璞，全立明，陈盛建，刘爱琼，朱亦男，钟丽萍

（中钢集团天澄环保科技股份有限公司，湖北 武汉 430205）

焦化是钢铁生产长流程中必不可少的工序。焦炭作为还原剂、热源、料柱骨架和供碳剂进入高炉，参与钢铁生产。由于焦炉本身就是一个开放型的污染源，污染物排放量大，且具有温度高、阵发性、沿焦炉纵向频繁移动等特点，焦炉烟尘治理因此亦成为治理的重点、难点。现有焦炉机侧除尘多采用移动通风槽技术、对接翻板阀技术等，有些焦炉机侧甚至未设置除尘，对周围环境和工人身心健康产生严重的影响。

通过对国内已有的焦炉机侧烟尘治理工艺的考察研究，分析现有工艺的优缺点，考虑综合因素后形成了一套能可靠、稳定、经济、安全运行的焦炉机侧多点吸尘集中罩移动捕集技术及管道移动水密封对接技术的工艺技术路线，满足客户的多方位需求，提供与不同焦炉炉型匹配的工艺参数和工程造价。

目前该技术已在福建三钢、河南安钢、湖北金盛兰、新疆八钢等国内钢厂广泛应用，烟气捕集率、设备运行参数均达到了设计性能保证值，烟囱排放粉尘质量浓度均满足钢铁行业超低排放的要求（＜10 mg/m3）。

1 机侧多点吸尘集中罩移动捕集技术

车载部分设计主要包括安装在推焦车、侧装煤车上并随推焦车行走移动的车载集尘罩、通风管及管末端的U型弯管，见图1。

1.1 车载集尘罩设计要点

在侧装煤车和推焦车上均设置固定车载集尘罩，利用集尘罩主风管作为车载密封的顶板，主风管设置在操作室上方，具体布置根据装煤、推焦车的结构形式确定。

图1 装煤（推焦车）车载除尘设备

1.1.1 煤车集尘装置

装煤车的车载集尘罩内部设置导流板、两侧设挡风板，布置于装煤车与炉门之间的侧面。设置2个吸口（顶部、侧部），合并为一个主管路，并设置U型管与地面管道水封连接。

装煤车集尘罩、两侧面挡风板与炉柱之间的烟气折流板形厚成密封空间，用于收集导引外溢炉头烟，防止烟尘逃逸，并减少外部空气的被吸入除尘系统。

1.1.2 推焦车集尘装置

推焦车集尘罩设置三个吸尘点，分别为推焦产尘点和摘、装炉门产尘点和余焦回收产尘点。推焦车集尘罩采用整体的大捕集罩形式，并根据推焦车工作情况进行设计。同时，为避免横风干扰，在推焦车两侧设置不不影响操作和检修的挡风板。炉口烟罩顶部和炉门罩的侧面考虑操作人员检修、操作空间。

在推焦车炉门前端设置的集尘大罩，并与炉柱之间设置的烟气折流板间形成密封空间，防止烟尘逃逸，并减少外部空气被吸入除尘系统。

1.2 除尘管道设计要点

侧装煤车上除尘管道通常会受到高度与装煤空间限制，一般将其设置于车载集尘罩的侧面。管道布置根据现场实际情况布置，不能影响生产操作。

从焦炉炉口收集的烟尘通过车载集尘罩从装煤、推焦车上的除尘管道进入车载U型管，从而烟气进入水封槽及除尘地面站。

每台装煤车或推焦车除尘主管设置1套切换阀门，采用电液动操作，起到系统切换运行。在除尘管道合适位置设置防爆阀，当管道内部压力突然增大时，防爆阀工作，可以释放压力，保护设备。

1.3 U型管设计要点

由于U型管长期放置于水封槽的水道侧，与水直接接触，且考虑水的腐蚀性，U型管由厚不锈钢板制作而成，并在其内部采取合理的导流措施；另一方面，为减小U型管运动过程中产生的水阻，将U型管两端设计成楔形结构，见图2。

2 水封系统

2.1 水封槽结构设计要点

水封槽是一个由钢结构焊接而成的整体槽体，槽体一部分为密封水槽，另一部分为气路通道，见图3。水槽主体与支架采用辊轮支撑结构连接，保证槽体在一定程度上可以横向和纵向自由伸缩。

图3 水封槽结构图

图2 U型管平立面图

水封槽的安装高度需根据现场情况调整。在水封槽的端头设置检修位，并将中间密封板设计为可拆卸式结构形式，方便检修更换U型管。

水封槽末端设置平衡翻板阀，用以控制水封槽内负压，保护水槽。为防止水封槽底部污泥淤积，在水封槽底部间隔一定距离设置一个排淤斗，U型管上设置清扫装置，随着U型管移动，将底部淤积污泥清扫至排淤斗，定期进行排污，防止淤泥堵塞。

水封槽内部设置水路和气路。水路保证水位在工作高度时不会溢出；水封槽气路预留压力检测接口，气路保证在一定负压状态下不漏气。水封槽气路上设置压力检测点。气路管道设置方便人进出的检修孔。

水封槽需确保在推焦机、装煤车运行时不能有水溢出进入气路和U型管。水封槽设计要避免出现水封水被吸入布袋除尘器的现象。

水封槽体采用碳钢材质制作，根据与烟尘或水等介质的接触的部位不同，槽体钢板厚度也不同。水体接触面采用重防腐保护。

水封槽通过在两端设有水位检测装置和在给排水管道上设置电动阀，以使其具有自动给排水功能。

水封槽要考虑防腐蚀和水汽影响布袋除尘器的问题，若在北方地区，还需要考虑防冻问题。

2.2 水封槽给排水设计要点

排污阀排水管路设置在水封槽排淤斗下方，一定距离设置一个，定期排水，减少水中粉尘沉积。排污阀通过电动控制，排水原则为边放边补，保证水位。

溢流口位置高出设计液位一定高度。水封槽一端设置供水管路，溢流口设置在另一端。在水封槽水侧设置液位计，检测水位，保证水封槽水位在设计范围内。补水设自动切断阀，并与水位联锁。

水封槽主排水方式为：在水封槽下方设置排水管（沟），水封槽排水至集水坑，集水坑设置于水封槽端头，泵送至厂区指定地点，沉淀后循环利用。

3 机侧多点吸尘集中罩移动捕集和水封系统电控要求

3.1 车载部分电气控制

1）现场取装煤车托煤板后限位信号，该信号消失，装煤车阀门打开，延时一定时间（可调）推焦车阀门关闭；有该信号，推焦车阀门打开，延时一定时间（可调）装煤车阀门关闭。

2）现场取推焦车开门信号（拧螺丝松按钮）按钮按第一次风机高速运行，关门信号（拧螺丝紧按钮）按钮按第一次风机低速运行。

3）现场箱设置。推焦车：推焦车阀门开阀/关阀按钮，开到位/关到位指示灯；风机高速/低速切换按钮，高速/低速指示灯。设置PLC现场箱和无线通讯装置，用于阀门控制与除尘地面站无线通讯。装煤车：设置PLC现场箱和无线通讯装置，现场箱设置手动/自动切换旋钮；装煤车阀门开阀/关阀按钮，开到位/关到位指示灯。用于阀门控制与推焦车运行的无线通讯。

4）设置电液动形式切换阀门，开到位和关到位。

3.2 水封槽系统

水封槽1个进水控制阀开启，水封槽进水，直至水位达到一定高度，进水控制阀关闭。

系统正常运行后，自动控制液位。

设定水封槽正常高低液位，当水封槽液面低于低液位时，打开补水控制阀向水封槽补水，同时PLC开始水位低报警；水位达到高液位时，补水控制阀关闭，停止水封槽给水；当水封槽液面高于高液位时，水封槽通过溢流管向外溢流，同时PLC显示水位高报警。

4 技术特点

1）可以满足随焦炉机侧推焦车、装煤车移动工作，通过工艺切换，实现捕集各工况产尘点的烟气，作业率高。

2）通过在推焦车、装煤车前端三面围挡，可以强制导流烟气进入吸尘罩内，可以减少外界横风的影响，实现系统小风量，捕集率高。

3）通过水封槽的固定与移动对接，且采用适当高度的水进行烟气密封，减少系统的漏风率。

5 在焦炉机侧除尘上的应用

2018年应用于福建三钢闽光股份有限公司焦化厂焦炉机侧装煤推焦除尘系统升级改造总承包工程（见图4），用以解决焦化厂2座4.3 m捣固焦炉在推焦、装煤过程中焦炉机侧炉头产生的大量含焦油等有害物质的烟气，系统设计风量12万m3/h。2018年10月投运至今，烟气捕集效果（捕集率达到95%）、设备运行参数、烟囱粉尘排放指标（粉尘排放质量浓度＜10 mg/m3）等均达到了设计性能保证值。

2019年应用于安阳钢铁股份有限公司7 m焦炉机侧地面除尘站工程（见图5），用以解决7 m顶装煤焦炉机侧摘炉门、推焦、平煤等过程中产生的大量含焦油等有害物质的烟气。系统设计风量30万m3/h，从2019年9月投运至今，烟气捕集效果（捕集率＞90%）、设备运行参数、烟囱粉尘排放指标（颗粒物排放质量浓度＜10 mg/m3）等均达到了设计性能保证值。

图4 福建三钢应用情况

图5 河南安钢应用情况

6 结论

多点吸尘集中罩移动捕集技术及管道移动水密封对接技术在焦炉机侧除尘上的成功应用：

1）可以大幅提高烟尘捕集率，减少外逸烟尘对周围环境和工人身心健康的影响。

2）可以减小系统漏风率，减小系统风量，节省一次投资和运营成本。

3）取得了良好的环境效益和社会效益，具有良好的市场应用前景。