焦爐推焦粉塵治理工藝選擇及設備配置

姜乃斌，邢顯昌

（西安華江環保科技股份有限公司，西安 710021）

焦爐中約1000℃的焦炭在經推焦機向爐外推焦時，會氧化燃燒，特別是在落入熄焦車的過程中會產生大量的粉塵，對環境造成嚴重污染。

為使焦爐推焦時排放的粉塵達到國家《煉焦大氣污染物排放標準》（GB16171-2012）的排放標準，必須對該過程產生的粉塵采取治理措施。

1 焦爐出焦粉塵治理的主要環節

1.1 煙塵收集

在粉塵逸散的部位安置粉塵收集裝置。收集裝置包括隨攔焦車一起移動的大型集塵罩和設置在攔焦車導焦欄上方收集出焦時爐頭逸散煙塵的小型集塵罩。

1.2 煙塵輸送

將收集起來的煙塵送至地面除塵系統時，需設置煙塵輸送裝置。煙塵輸送裝置是集塵罩與地面站連接的導通設備。根據工藝要求分為皮帶提升小車式、翻板閥式和水封式。本文選用皮帶提升小車式進行論述。

1.3 粉塵濾除

對含塵氣體進行濾凈處理，設置除塵系統。煙塵進入除塵器前經過預處理裝置（高溫煙塵冷卻分離阻火器）對高溫煙氣進行降溫和預除塵，從而達到降低煙氣溫度和減小袋式除塵器負荷的目的。除塵裝置采用袋式除塵器，通過濾袋的過濾達到氣體凈化的要求。袋式除塵器具有高效而且穩定可靠的分離能力，能夠滿足日益嚴格的環保標準要求；袋式除塵器為干式除塵裝置，對工況適應能力強，維護檢修方便。

2 出焦除塵工藝

出焦除塵系統工藝流程（見圖1）。

圖1 出焦除塵系統工藝流程

當攔焦車行走至待出焦的炭化室，完成摘爐門和導焦柵前移，達到規定位置后，由PLC控制系統向地面站發出指令，通風機由變頻器控制開始由低速向高速運行，然后推焦機進行推焦，出焦時熄焦車上方會產生大量陣發性煙塵，該部分煙塵在熱浮力及風機產生的負壓作用下，被收入安裝在攔焦機上的大型集氣罩。焦側爐頭煙被吸入設置在焦爐焦側爐頭的小集塵罩內。被吸收的煙塵通過皮帶密封干管將煙氣送入地面除塵站。出焦煙氣通過集塵干管送入陣發性高溫煙塵冷卻阻火分離阻火器進行冷卻并粗分離，該設備內裝有特殊結構的冷卻板組，煙塵在冷卻板和冷卻器壁的作用下，經過碰撞、換熱，大顆粒焦粉沉降下來，帶火星的焦粉被熄滅，煙氣攜帶的熱量被冷卻板蓄積，溫度迅速降至120℃以下，隨后煙氣進入阻火型脈沖袋式除塵器，通過濾袋進行凈化。該脈沖袋式除塵器是專為焦爐煙氣凈化設計的新式專用設備，其應用的多項技術成果對煙氣粉塵大顆粒沉降，降低進風流速，均勻中部廂體氣流起了積極作用。為延長濾袋的使用壽命，濾袋采用防油、拒水、抗靜電材料制作，并根據寬袋距、降塵空間結構緊湊等特點綜合進行設計。煙氣由除塵器箱體底部進入側面氣路分配箱后，沿上下兩個方向進入濾袋室，下路煙氣量較少，但含塵量較大，經灰斗180°迴轉后仍有較大顆粒粉塵二次沉降下來，剩余對濾袋無損傷的粉塵煙氣通過濾袋凈化后，經除塵器上箱體迴轉下折后，由側面出氣口經過離心式通風機、風機出口消音器，最后經煙囪排入大氣。出焦結束后，推焦桿縮回，同時向地面站排煙機發出低速運行訊號。地面除塵系統接收電訊號，PLC控制系統向地面站發出指令，變頻器控制通風機轉入低速運行。

隨著濾袋表面粉塵層的增厚，除塵器的阻力逐漸升高，當設備阻力達到限定的阻力值（一般設定為1600Pa左右）或達到清灰時間設定值時，開始清灰。由PLC控制清灰裝置按設定程序進行逐室噴吹清灰，氣包中的壓縮空氣高速射入濾袋，使濾袋出現瞬間的抖動與鼓脹，發生變形，迫使濾袋上的粉塵脫落，進入除塵器下部的灰斗中。各灰斗中的灰通過雙層卸灰閥落入刮板輸送機，由刮板輸送機送入貯灰倉，經加濕處理后外運。

3 根據粉塵治理工藝要求進行的設備配置

3.1 攔焦車集塵罩

攔焦車集塵罩是收集出焦粉塵的主要設備，在設計中必須充分考慮攔焦車導焦柵和熄焦車熄焦欄的尺寸，在定點接焦的狀態下達到攔焦車全封閉并使集塵罩與熄焦車熄焦欄之間的距離最小，從而達到充分收集熄焦車上方煙氣的目的。

3.2 焦側爐頭煙塵收集裝置

焦側爐頭的煙氣收集，采用安裝在攔焦車導焦柵上方的小型集塵罩并采用耐磨式軸流風機將煙氣一并送入集塵干管。

3.3 皮帶提升小車式集塵干管（見圖2）

圖2 皮帶提升小車式集塵干管示意

皮帶式集塵干管是由沿焦側布置的上部開口有密封皮帶覆蓋的管道和沿管道行走的皮帶提升小車組成，皮帶與攔焦車設計為一體。皮帶小車的作用是通過車上安裝的四個導向皮帶輥在密封的皮帶集塵管上打開一個與攔焦車上吸風管道連接的可移動的封口。當焦爐出焦時，攔焦車移動至待出焦的爐，與之一起移動的皮帶提升小車將集塵干管上覆蓋的密封用皮帶頂起，使攔焦車的除塵罩與集塵干管導通，使出焦煙塵進入干管。皮帶提升小車的機架與攔焦車集塵罩相連，本身沒有動力裝置，由攔焦車帶動，使整機在皮帶集塵干管上與攔焦車同步走行。皮帶提升小車的煙氣入口與攔焦車集塵罩上部的出氣口相連，出入口須配合制作，皮帶提升小車的煙氣出口在密封槽架的下面，與皮帶集塵干管相通。皮帶集塵干管的密封皮帶繞在皮帶提升小車上下部的四個輥筒上，將集塵干管上覆蓋的這部分皮帶提起，即可打開煙氣通往干管的通道，使煙氣由入口經密封槽車進入皮帶密封干管。

3.4 高溫煙塵滅火式冷卻器

高溫煙塵滅火式冷卻器一方面可降低焦爐出焦的煙氣溫度，使進入除塵器的煙氣溫度降至低于120℃，以保證除塵器的正常工作；另一方面具有蓄熱和預除塵作用。滅火式冷卻器主要由箱體、灰斗、冷卻板組、進（出）風管、卸灰裝置、防爆裝置、框架等組成。焦爐出焦時產生的高溫煙氣，在除塵風機的作用下，由管道進入出焦滅火式冷卻器中，穿過冷卻器板組，在慣性碰撞、重力沉降的作用下，使煙氣中的大顆粒粉塵及火星類物質直接進入灰斗，并在冷卻板的作用下，煙氣溫度得以迅速降低至120℃以下，從而保證了除塵器的正常使用。出焦完成后，管路旁通冷風閥恢復開啟，風機低速運轉，使室外空氣進入滅火冷卻器中，將冷卻板組蓄積的熱量帶入除塵器中，使除塵器保持一定的溫度，同時也使冷卻板組的溫度得到降低，為下一次的出焦冷卻做好準備。

3.5 袋式除塵器

袋式除塵器主要由上箱體、中箱體、灰斗、進（出）風管、進風口風量調節閥、出風口閥門、濾袋及噴吹裝置、卸灰裝置、框架、平臺等組成。含塵空氣從除塵器中部的進風口進入各分室，氣體中的大顆粒物質在離心力的作用下，與除塵器殼體內壁發生碰撞，直接落入灰斗，氣體中的微小粉塵被濾袋截留，凈化氣體透過濾袋經過風量調節閥和排風管從上部排出。隨著濾袋表面粉塵層的增厚，除塵器的阻力逐漸升高，當設備阻力達到限定的阻力值（一般設定為1600Pa左右）或達到清灰時間設定值時，開始清灰。由PLC控制清灰裝置按設定程序進行逐室噴吹清灰，氣包中的壓縮空氣高速射入濾袋，使濾袋出現瞬間的抖動與鼓脹而發生變形，迫使濾袋上的粉塵脫落后進入除塵器下部的灰斗中。各灰斗中的塵灰通過雙層卸灰閥落入刮板機輸送機，最后排入貯灰倉中。

除塵器在設計中必須考慮濾袋的材質，一般應選擇防靜電聚脂針刺氈。含塵氣體工作溫度應＜120℃，設備阻力≤1500Pa，設備耐負壓在5300Pa。

除塵器性能要求：

（1）可連續清灰，要求清灰時間、清灰間隔和清灰的周期可根據用戶實際需求調節；

（2）除塵器電源為380V/220V，三相，50Hz；

（3）可集中控制和機旁控制；

（4）除塵器設防爆孔；

（5）所配脈沖閥的膜片壽命＞100萬次；（6）所配電磁閥的額定輸入電壓AC220V；

（7）所配雙層氣動卸灰閥的額定輸入電壓AC220V；

（8）常年連續運轉。

3.6 風機及調速系統

焦爐煉焦過程中由于出焦時間是有間隔的，所以產生的煙塵是間斷的。為了滿足焦爐煉焦工藝除塵的需要，同時考慮節能，因而需要對風機進行調速。根據出焦除塵的工藝特點，采用變頻器調速系統完全能夠滿足工藝要求。

（1）變頻調速器技術性能：傳遞功率及調速范圍與風機配套。

（2）變頻調速系統采用“高-高”方式。高壓直接輸入到整流變壓器，并通過每個單元輸出的電壓疊加成高壓輸出。

（3）控制方式為：1）就地（手動）控制方式：通過柜門按鈕和觸摸屏直接控制；2）遠程控制（自動控制）方式：通過變頻器內置PLC的I/O接口，與遠程開關量信號相連，實現遠程控制。

（4）變頻器調速系統有故障分析、判斷功能。當系統出現故障變頻器不能正常工作時，可采用手動或自動方式進入旁路而使系統繼續運行。

（5）經過風機后，干凈達標的氣體經煙囪排入大氣。

3.7 刮板輸送機及加濕卸灰機

粉塵經過除塵器濾除后經刮板輸送機進入貯灰倉，從貯灰倉外運前要經過加濕卸灰機進行加濕，以避免粉塵出現二次揚塵。加濕后的粉塵裝入汽車外運。

4 結語

焦爐煉焦過程中產生的粉塵嚴重污染環境，根據多年的現場實踐，通過使用本工藝和依據本工藝配置的設備進行焦爐出焦粉塵的治理，達到了國家環保排放標準。 ■