优化设计实验室水熄焦装置*

郭文文，赵振宁

(辽宁科技大学化学工程学院，辽宁 鞍山 114000)

目前，越来越多的焦化企业在生产焦炭前预先通过小型试验焦炉[1]进行炼焦实验，炼焦后基本采用湿水熄焦的方式，然而湿水熄焦的弊端日渐显现[2-4]，问题亟待解决。随着科技的加速发展，人们更加强调操作的精准化与环境的保护。科学的精准计量慢慢代替人工的经验判断，在熄焦方面通过对计算机[5-6]的灵活应用从而减少水的利用与大气污染是设计的趋势。同时，人们对于焦炭不满足于粗略的测量。然而想要更加精准的测量焦炭的各种属性，其中重要的环节之一就是熄焦过程。因此，实验室熄焦装置的创新一直在进行[7]。

1 传统水熄焦的缺点

传统的水熄焦基本采用在室内空地上用水管喷水的方式进行。这种方式会导致有大量的高温蒸汽，煤气等产生，对室内设备，电缆，以及工作人员的身体健康都会造成损害，同时，有大量废水产生。这些气体排放到大气中，废水流入地下，都会造成环境污染。并且以这种方式熄焦，通过工人熄焦经验判断熄焦时间长短，会存在熄焦时间不够有红焦或熄焦时间过长水分高等众多问题。并且在熄焦过程中焦炭的熄焦进度不同，部分煤炭不能直接接触喷淋水导致其熄焦较慢。这些因素都会使熄焦效果下降，从而影响进一步的焦炭检测。在之后出现了封闭式的水熄焦装置，它虽然解决了大量气体的直接排入室内和废水的直接排出，但结构简单，任然不能准确控制出水量，熄焦水不能均匀喷淋在焦炭上，这两点明显的缺陷，使焦炭的熄焦效果大大的降低。

2 水熄焦装置设计

2.1 水熄焦装置设计图

如图1所示，实验熄焦炉竖直放置在地面上，由烟囱、炉体、炉门、进水口、出水口组成。烟囱与炉体的正上方相连接，另一端与抽流风机连接，抽流风机开始工作时，抽出熄焦炉内熄焦过程中产生的有毒有害气体，以便于集中处理防止排入大气。进水口与出水口分别设置在炉体上端和下端，是熄焦水通入与废水流出的通道。

图1 优化设计实验室装置图Fig.1 Optimized design of laboratory equipment

图2是熄焦炉门，炉门设置在炉体上，最底部略高于震动装置中熄焦仓，多个旋钮开关以及密封圈都使熄焦炉密封性增加，防止气体排入大气。

图2 熄焦装置的熄焦炉门Fig.2 Coke quenching oven door of the quenching device

2.2.1 震动系统

图3是熄焦装置的震动系统装置图，设计的震动系统设置在熄焦炉内正中心底部，由小型筛网震动床和熄焦仓组成，小型筛网震动床上方放置熄焦仓。小型筛网震动床提供震动的动力，熄焦仓用于盛放焦炭，震动系统工作时，小型筛网震动床带动熄焦仓和所放置的焦炭一同震动，使焦炭在熄焦仓上震动，翻滚，均匀接触喷淋的熄焦水，多余的熄焦水从筛孔流出避免废水填积，从而达到均匀熄焦的效果。

图3 震动系统装置图Fig.3 Vibration system device diagram

2.2.2 计算机控制系统

计算机控制系统适于控制水泵，可根据不同的焦炭性质有选择的控制熄焦水喷淋的参数。即通过计算机人工预设水泵的出水量和出水时间。做到精准熄焦的同时避免了净水的浪费和废水过多难处理的问题。使熄焦的操作性和可控性加强。

2.2.3 喷淋系统

喷淋系统由带有出水小孔的正方形水管和水泵组成，带有出水小孔的正方形水管悬挂于熄焦炉内震动系统的正上方，带有出水小孔的正方形水管为四面出水方式，避免了一股式出水的传统方式，出水方位更广，熄焦效果更佳。右侧由水管经过进水口与焦炉外部水泵相连。水泵外接水管，为焦炉内部的带有出水小孔的正方形水管提供熄焦水以及喷淋所需水压。

3 优化取得的成效

(1)内部设有震动床，可以使焦炭均匀的接触喷淋的熄焦水，改正了原本熄焦系统不均匀熄焦的缺点，提高焦炭熄焦的质量。

(2)喷淋系统采取正方形四面出水方式，喷淋熄焦方位更广，效果更佳。

(3)外设计算机系统控制水泵的出水量和出水时间。有利于精准控制熄焦装置熄焦，同时避免了净水的浪费和废水过多难处理的问题。

3.1 新旧熄焦系统对比

表1 新旧熄焦系统的运行对比Table 1 Comparison of the operation of the new and old quenching systems

将原有熄焦系统和新优化设计的熄焦系统投入运行，从四个方面对比了新旧熄焦系统的参数，由表一可知，原有熄焦系统的一次熄焦用水量为15 kg，新优化设计熄焦系统的一次熄焦用水量为12 kg，通过计算机的精准控制，一次熄焦将节约大约3 kg水。对比新旧熄焦系统的一次熄焦用时，原有熄焦系统比新熄焦系统所用时间长大约 17s。对比新旧熄焦系统的焦炭抗碎强度M40以及焦炭耐磨强度M10，新熄焦系统参数均好于原有熄焦系统参数。新设计的熄焦系统能够在更少的用水量，更短的时间内完成熄焦操作，并且新熄焦系统的熄焦质量均强于原熄焦系统的熄焦质量。因此，新熄焦系统具有更优越的性能。

4 结 论

改进的优化设计实验室水熄焦装置，通过出水方式的改变以及加设震动装置，增加了焦炭的接触水的面积，有效的解决了熄焦不均匀的问题，大大提高了焦炭的质量，在后续的焦炭测量提供了更加准确的数据。外设计算机控制系统，增加整个系统操纵的精准性与可控性，减少了一次熄焦过程中的用水量和操作时间，从多方面大大提高了熄焦装置的性能。新优化设计的实验室熄焦装置在多方面由于原有熄焦装置，在实际生产中具有巨大的现实意义。