焦化厂除尘系统改造方案研究

聂 娟，杨大维，刘海波

（1.凌源钢铁集团设计研究有限公司；2.凌源钢铁集团焦化厂，辽宁朝阳 122500）

引言

在焦炭生产过程中，煤粉的不完全燃烧会外溢大量黄烟和煤尘，烟尘中含有大量的硫单质及其化合物、碳氮氧化物、苯比芘及其它多环芳香烃等有害成分。［1］这些可燃性成分和有害气体散发量约占焦炉污染的60%，烟尘有害物既严重危害车间及厂内职工的健康，也殃及周围百姓的身体健康。因此治理焦炉烟尘污染不仅是国家法规要求，同时也是我们自身利益和健康的需要［2］。

1 除尘系统现状

焦化厂现有装煤、出焦除尘系统采用翻板式对接，由于使用年限长，设备老旧，排放标准已不符合国家最新要求，通过对现有装煤、出焦除尘系统进行分析整理，发现主要存在以下问题：

（1）装煤车、拦焦车与除尘器之间为翻板转换阀连接，这种连接方式随着使用年限的增长会出现转换阀变形和密封圈老化等问题，且该连接方式漏风率过大。

（2）3 台焦炉非同期建成，各焦炉热态膨胀量与沉降量不一致，导致装煤车对接套筒与翻板转换阀对接时间隙过大。

（3）拦焦车集尘罩破损严重，出焦除尘效果差，逸尘严重。

（4）装煤、出焦除尘系统处理风量偏低，焦炉过程中产生的烟尘抽不干净。

（5）现有除尘器过滤面积不足，滤袋过滤效果达不到国家超低排放要求。

（6）现有刮板输灰老化，粉尘泄漏严重。

2 除尘系统改造方案

针对上述问题结合焦炉现有除尘系统实际情况，从投资、可操作性等多方面进行综合考虑，选择合理除尘方式，并对现有除尘系统进行改造，最终满足国家规定的排放标准。

2.1 装煤除尘系统

新建装煤除尘器，除尘风量扩容至100 000 m3/h。将原装煤除尘出风口管道移位到1#、2#焦炉中间，在3#焦炉的装煤除尘管道位置重新铺设除尘干管与除尘器入口连接。在每座焦炉装煤除尘管道间设置隔断阀，一座焦炉装煤作业时其余焦炉阀门关闭，减少作业过程中系统漏风率。更换原装煤除尘系统翻板阀的密封垫，密封材料选用阻燃、弹性材料，并对部分的翻板进行修复处理，调整翻板阀连接管长度，以适应不同焦炉因热态膨胀导致的缝隙。见图1。原有除尘管道进行彻底除锈防腐，对管道漏点进行检查处理，检修走台进行更换，以保证设施运行和检修安全。

图1 优化后翻版密封垫形式

对现有装煤车进行适应性改造：液压室、电气室、操作室进行密封改造，防止粉尘和烟气窜入室内，导致人员、设备作业环境恶化，造成除尘系统出现故障。对集尘导烟系统、兑风和防爆系统进行改造，以适应大风量除尘系统的安全运行。工艺流程图见图2。

图2 装煤除尘工艺流程图

2.2 出焦除尘系统

新建出焦除尘器，除尘风量扩容至350 000 m³/h，受场地限制需占用粉碎机室除尘器位置，原有粉碎机除尘器所带的除尘点、M2机头和M3机尾除尘点同步接入此除尘器，设计风量时统一考虑。除尘方式由翻版式改为皮带密封式通风槽，在拦焦车第三轨外侧廊架上铺设通风槽除尘干管，新增皮带小车。改造拦焦车除尘烟罩，使其烟气对接口满足皮带小车装置的对接要求。

焦侧炉柱上方安装固定式集尘罩，该罩如同挑出的“屋檐”，能够第一时间阻止向上抬升的烟气，改变烟气气流方向，同时降低其瞬间动能。该罩的设置不影响拦焦车的正常运行及焦炉日常检修。见图3。

图3 出焦除尘集尘罩

在拦焦车炉口处设置吸尘罩，使车上吸尘罩与焦炉上的集尘罩重叠，但不连接，采用迷宫活动方式，增大烟气在缝隙处的逃逸阻力，迫使烟气在罩口负压作用下顺势被抽走。吸尘罩固定在拦焦车上，以减小日常岗位操作过程中的工作量及故障率。拦焦车吸尘罩改造需兼顾湿法熄焦车运行需要。工艺流程图见图4。

图4 出焦除尘工艺流程图

2.3 阻火器

当焦炉炉门打开后，会有大量高温并带有火花的烟尘、烟气排出，被除尘管道吸入到除尘器中，可能会发生燃烧或者爆炸［3］。同时高温烟气会烧损布置在除尘器内的布袋以及其他除尘配件，为降低烟尘温度和消除明火，在新建除尘器入口处设置阻火器。阻火器是利用不锈钢编制的金属网，用以阻拦和捕集焦炉烟气中的火花。

粗颗粒粉尘进入阻火器后，运动中的烟气撞到阻隔时速度下降，带有残余火花的大颗粒粉尘被二次分离，直接掉进灰仓，有效沉降，高温烟气也能被吸附一定热量，消除了滤袋燃烧的隐患。见图5。

图5 阻火器布置图

由此可见，利用阻火器不仅能有效地熄灭炉门烟中的火星，而且能通过阻火器的吸、放热过程防止瞬间烟气温度过高引起的气流波动，有效保证了后端除尘器的除尘效果，同时，具有预除尘的作用。

2.4 预喷涂装置

焦炉烟气中含有一定量的焦油，如果不采取有效的措施，烟气中的焦油就会粘结在滤袋上，难以清除，导致滤袋阻力增加，系统风量下降，最后造成除尘系统不能正常工作。针对这一问题本次系统改造增设了预喷涂装置。

预喷涂粉仓、给料装置设置在出焦除尘器中间灰仓底部，焦粉喷嘴沿除尘管道顺气流方向环形布置，在含焦油的烟气未进入除尘器之前，焦油与焦粉在除尘管道内部先进行一次初混，使大部分附带焦油的含尘气体颗粒发生凝聚，颗粒粒径变大，易于被布袋除尘器阻拦过滤。

给料装置对除尘器的滤袋进行预喷涂，让滤袋表面覆盖一层焦粉，减少滤袋表面与焦油接触几率，从而避免焦油糊袋。此外烟气中的焦油、苯可溶物、苯并芘等有害物质也可以被焦粉有效吸附。装煤、出焦集尘操作开始时，风机高速运转，滤袋和预喷涂的焦粉层吸附的颗粒逐渐增加，除尘器阻力升高，当阻力达到设定值（1 300 Pa）且集尘操作完成后，风机低速运转，除尘器快速清灰，清灰完成后给料装置再次预喷涂，然后集尘操作开始，如此循环。既能保证排放指标、减少喷涂量，又能减少除尘器清灰次数，延长了布袋寿命。见图6。

图6 预喷涂操作阻力图

出焦预喷涂装置出口处增加一路支管接到装煤除尘器入口，用以保证两台除尘器同时使用一套预喷涂系统，预喷涂用焦粉由出焦除尘系统气力输灰提供。

2.5 气力输灰系统

气力输灰系统是利用气流的能量，在密闭的管道内输送颗粒状物料，气力输灰装置的结构简单，操作方便，可做水平、垂直和倾斜方向的输送。该系统需要在除尘器卸灰阀门下方设置压缩空气助吹。装煤除尘灰由吸排罐车运走，出焦除尘器收集的焦粉灰输送至除尘预喷涂仓用于除尘器预喷涂。

3 结束语

综上所述，装煤除尘系统对原有翻版转换阀连接方式进行修复改造，出焦除尘系统改为皮带密封连接方式，密封效果好，实现除尘系统的漏风率＜3%；将两套除尘系统风机风量分别增加至100 000 m3/h 和350 000 m3/h，并在焦侧炉门和拦焦车上设置挡烟板和集尘罩，有效防止逸尘，提高除尘效果；除尘器过滤的焦粉煤灰通过气力输灰系统送去预喷涂，剩余粉尘由吸排车统一输送，整个过程全密封，无泄漏。通过对原有除尘系统的优化改造，最终实现焦炉区域无可见烟尘溢出，烟气排放颗粒物由50 mg/m3降低至10 mg/m3以下，符合国家规定的排放标。