搗固焦爐裝煤煙塵控制措施的探討

李霖熠

(攀鋼釩煉鐵廠,四川攀枝花 617000)

搗固焦爐裝煤煙塵控制措施的探討

李霖熠

(攀鋼釩煉鐵廠,四川攀枝花 617000)

結合搗固焦爐實際生產,對影響搗固焦爐裝煤除塵因素進行分析。從高壓氨水噴灑效果、炭化室頂部空間石墨、裝煤操作、地面除塵站影響等方面展開討論,系統地采取增加高壓氨水壓力、優化裝煤操作方法、創新制作處理炭化室石墨工具、穩定地面除塵站吸力等有效措施逐步控制裝煤煙氣外逸,從而改善搗固焦爐現場生產環境,減少有毒有害煙氣外逸。

搗固焦爐;裝煤煙塵;除塵;高壓氨水;石墨

1 引言

隨著國家對環境保護治理要求的提高,加強了對PM2.5、PM10等顆粒物質的治理力度,發改委對煉焦及化產全過程大氣及廢水污染物排放指標也進行了嚴格規定。搗固焦爐采用側裝入的裝煤方式,煙塵外逸是其主要污染源,如不采取除塵措施,大量煙、塵、氣直接排入大氣,對環境和人體產生很大的危害。因此提高搗固焦爐裝煤除塵效果是焦化工作者研究的重要課題,對降低大氣污染、改善操作環境乃至促進搗固焦技術的發展具有重要意義。

2 影響搗固焦爐裝煤煙塵控制的因素

攀鋼釩煉鐵廠新3#、4#焦爐為2×62孔JND55-07型5.5 m復熱式搗固焦爐(135萬t/a),兩座焦爐分別于2009年3月、4月相繼投產,并配套 “二合一”推焦、裝煤除塵工藝。在除塵系統運行過程中,由于裝煤煙氣焦油黏附布袋、煙氣吸附凈化裝置運行效果差等因素影響除塵效果,后將裝煤除塵改為地面焚燒加洗滌方式除塵,并與推焦除塵分開運行。在實際搗固焦爐裝煤煙塵治理過程中,對影響裝煤除塵效果的較多因素進行了歸納和總結。

2.1 高壓氨水噴灑影響

搗固焦爐因采用機側裝煤,裝煤時機側爐口長時間處于敞開狀態,致使大量的荒煤氣從機側爐門逸出,難以控制。此外,由于搗固焦爐與頂裝焦爐在裝煤工藝上存在的差異,致使其裝煤煙氣的發生量也遠大于頂裝焦爐。目前國內普遍采用了高壓氨水無煙裝煤技術,該技術旨在充分利用高壓氨水噴灑作用,在上升管產生足夠的吸力,將裝煤時產生的大量煙氣導入炭化室,以便有效地減少裝煤時從機側爐逸出裝煤煙塵。

高壓氨水無煙裝煤通過安裝在橋管下口的噴頭,在裝煤開始時進行噴射高壓氨水產生抽吸力從而捕集煙氣。當高壓氨水壓力較小時(壓力P≤2.0 MPa),上升管負壓減小,抽吸煙塵能力明顯下降。高壓氨水噴頭因焦油、煤灰堵塞、清掃集氣管或兩座焦爐同時進行裝煤作業時,氨水噴灑量會嚴重減少,這些是引起裝煤除塵效果不理想的主要原因。表1為我廠搗固焦爐高壓氨水在使用過程中壓力變化情況。

表1 高壓氨水使用過程中壓力變化

在實際生產中,在地面除塵站風機吸力不變的情況下,裝煤車托煤底板進入炭化室距離固定為11～12 m,在橋管清掃孔處用U型水位機進行吸力測量,各爐號數據見表2。

表2 各爐號高壓氨水吸力與裝煤除塵效果

表2數據顯示,裝煤除塵效果與橋管根部高壓氨水噴灑產生吸力大小有關,裝煤過程中煙氣外逸時間在10 S以上的爐號所測高壓氨水吸力數據在-400 Pa以下。

2.2 炭化室頂部石墨的影響

在搗固焦爐生產過程中,由于裝煤垮餅、煤餅上部平煤、煤餅高度等原因惡化了炭化室頂部荒煤氣流通的有效空間,大量的沉積碳附著在炭化室頂部影響裝煤過程中煙氣進入集氣管,若不及時阻止石墨快速生長,將會發生惡性循環,導致石墨堵塞上升管、橋管,最終阻塞荒煤氣通道。

當炭化室頂部生長石墨厚度為100 mm時,煙氣流通有效容積將減少2 m3,嚴重阻礙裝煤過程中煙氣在高壓氨水噴灑下產生的吸力,引起裝煤除塵效果不理想。圖1為炭化室頂部石墨。

圖1 炭化室頂部石墨

2.3 裝煤速度的影響

搗固機將配合煤放入裝煤車煤箱搗固成型后,行駛至待裝爐號進行裝煤,煤餅通過裝煤車托煤底板裝入炭化室過程中,托煤底板運行的平均速度在8.7～9 m/min,較快的裝煤速度造成高壓氨水噴灑產生的吸力無法完全捕集裝煤煙氣。裝煤過程中,當煤餅運行至炭化室11～12 m位置時煤餅與爐墻熱接觸產生的煙氣量最大,短時間內熱煙氣無法在炭化室內被抽吸走,在煤餅進入炭化室后,氣壓瞬間反方向急劇向炭化室外膨脹。在實際的搗固焦爐生產中,裝煤發生焦側煤餅裝不到位進行長時間處理、機側發生煤餅垮塌等問題,當垮餅造成推焦車無法運轉,機側爐門無法正常關閉時,干餾熱煙氣無阻隔后向大氣中外逸。

2.4 地面站除塵吸力的影響

我廠兩座搗固焦爐為獨立的生產單元,各爐的生產車輛負責單邊生產,因此在生產過程中會出現兩座焦爐同時裝煤或裝煤重合現象,裝煤除塵地面除塵站會遇到兩座焦爐同時裝煤,裝煤除塵風機端輸出的吸力將會同時分配到兩個焦爐使用,從而引起機側除塵吸力下降,抽吸機側外逸煙氣能力不足。搗固煉焦裝煤時產生煙氣中的可燃氣體成分遠大于常規煉焦裝煤煙氣,而且還含有較多的焦油(約30 g/m3)和水蒸汽。其露點溫度較高,且煙塵多為不完全燃燒而產生的較輕的碳黑飛灰成分,連接爐頂與地面除塵站之間的管道集聚較多冷凝焦油后,增加系統運行阻力,加之管道沿線的漏點等,都會降低裝煤除塵地面站除塵吸力。

2.5 其他因素的影響

除了上述主要影響因素外,還存在煤氣產生量波動大引起鼓風機吸力波動、裝煤時上升管翻板開不到位、大氣壓力波動等因素都會影響裝煤除塵效果。

3 裝煤煙塵控制方式的改進和完善

為減少搗固焦爐裝煤煙氣外逸及提高煙氣收集,緩解生產過程中環境污染,我廠結合近年的生產實際及國內同行業的生產經驗,總結并實施了一些適合于搗固焦爐裝煤煙塵控制的措施,通過采取優化高壓氨水運行方式、裝煤操作過程、石墨控制及除塵地面站信號對接等方法,有效控制了裝煤過程中的煙塵外逸。

3.1 穩定高壓氨水噴灑效果

裝煤過程中產生的煙氣以爐頂高壓氨水捕集為主,地面裝煤除塵站處理為輔的方法進行控制,因此穩定的高壓氨水壓力和暢通的荒煤氣通道極為重要。由于生產中兩座焦爐裝煤過程有重疊,高壓氨水壓力波動較大,由正常的2.8 MPa短時間內降低至2.2 MPa左右,為保證裝煤過程中氨水壓力在2.6～3.0 MPa之間,操作上采取了分開裝煤;工藝方面運行單泵單管線,即1臺高壓氨水泵提供一座焦爐生產的氨水用量,同時對測量橋管根部高壓氨水吸力較低的爐號進行改造,從集氣管平臺高壓氨水主管上開孔接管并于橋管根部高壓氨水噴灑管處,保證單個橋管根部高壓氨水噴灑,吸力穩定在-500 Pa左右。表3為采取單泵單管線、分開裝煤后高壓氨水壓力與1臺高壓氨水泵供給2座焦爐的數據對比,該表可以直觀看出措施前后高壓氨水壓力明顯穩定。在裝煤過程中裝煤爐號的上升管翻板、高壓氨水開閉器開到位,有效保證高壓氨水噴灑效果,同時回收鼓風吸力達到1500 Pa以上,使裝煤煙氣最大限度抽吸進入集氣管。

表3 不同工況下高壓氨水壓力變化

3.2 保證荒煤氣通道暢通

在推焦車推焦桿頂部安裝刮刀來處理炭化室頂部、墻面石墨。在日常的生產操作中推焦車推焦完畢后,司機檢查炭化室爐頂空間情況,如果爐頂有較多石墨,先上石墨刮刀采取推空爐方式,刮掉過頂的大塊石墨,使裝完煤后的爐頂空間高度大于300 mm。表4為推焦車推焦桿安裝刮刀尺寸,根據石墨處理情況制作不同高、寬的刮刀,從小尺寸開始逐步擴大尺寸,避免推焦過程中因清理石墨而增加推焦電流,圖2為推焦車推焦桿安裝的刮刀。

焦側出爐人員在推焦完畢,導焦槽收回后,檢查上升管根部石墨生長情況,尤其是裝煤發生垮餅后的爐號要及時檢查,當出現石墨堵塞上升管時要及時進行清通;爐頂上升管、橋管、高壓氨水噴頭要定期進行清掃,保證荒煤氣通道的暢通。

煤餅搗固成型后在裝煤開始前,對煤箱上部煤餅凹凸不平處進行平煤操作,平通煤箱上部煤餅,確保煤餅進入炭化室的荒煤氣通道暢通,保證了煙氣在炭化室的流通空間。

表4 推焦車刮刀尺寸

圖2 推焦車推焦桿安裝的刮刀

3.3 優化裝煤車操作

搗固焦爐生產以裝煤車操作為中心,當搗固機搗固煤餅超過1/2時,推焦車開始推焦,推焦完畢后推焦車向煤車相反方向開出,爐頂導煙車連接除塵套筒,開高壓氨水系統準備開始導煙操作,搗固煤餅結束后裝煤車運送煤餅至待裝煤爐號開始裝煤。

以5.5 m搗固焦爐裝煤時產生的煤氣量V=7KV0G/T計算(V0—煉焦過程中的煤氣發生量400 m3/t;K—裝煤產生煙氣量的調整系數1;G—每孔炭化室的裝煤量40.4 t; T—結焦時間24 h),在4.5 min的裝煤過程中產生約353.3 m3的煤氣量,高壓氨水噴灑產生的抽吸力無法完全捕集煙氣,加上煤餅在托煤底板的作用下向焦側炭化室移動,氣壓瞬間反方向急劇向炭化室外膨脹。為延長高壓氨水捕集煙氣時間,將裝煤自動方式改為手動操作,裝煤車托煤底板裝煤速度由平均8.7～9 m/min降低至平均5～5.6 m/ min,單孔操作時間由18 min延長至20 min,延緩了煤餅進入炭化室與爐墻熱接觸產生煙氣速度,手動低速裝煤過程捕集與傳統方法相比每爐多捕集外逸荒煤氣約160 m3(見表5)。

表5 不同裝煤方式參數對照表

3.4 穩定地面裝煤除塵站抽吸力

為提高裝煤除塵地面站使用效果,裝煤車司機在裝煤前,通過對講機先了解另外一座焦爐的裝煤情況,確保兩個焦爐不同時進行裝煤。為穩定裝煤除塵吸力,裝煤車到達裝煤爐號位后,開啟煤箱活動臂,提前將裝煤信號發到地面站,地面裝煤除塵站接受到信號后將風機由低速650 r/min提高到高速1400 r/min運行,保證裝煤開始后位于機側的吸氣罩有足夠的吸力(達到-500 Pa以上)。采取單獨無重合裝煤前后裝煤效果除塵對比見表6。

表6 采取單獨無重合裝煤前后裝煤效果對比表

4 結語

影響裝煤除塵效果的因素較多,只有從觀念上重視環保,不斷分析影響除塵效果的多種因素,系統地將除塵問題與高壓氨水噴灑、石墨治理、地面站抽吸效果、裝煤操作等完善優化,才能逐步提高除塵效率。以下結論是有效減少搗固焦爐煙氣外逸的有效措施。

(1)裝煤煙氣外逸中70%以上靠高壓氨水捕集,因此保證合理的高壓氨水壓力和噴灑效果是提高裝煤除塵效率的有效方法,但運行過程中要避免過高的氨水噴灑抽空上升管根部造成爐體竄漏。

(2)提高荒煤氣通過炭化室的速率,必須加強對炭化室頂部、上升管根部、橋管等位置石墨的清掃,保證荒煤氣通道的暢通,有效提高裝煤除塵效果。

(3)搗固焦爐生產過程中為提高除塵效率,應盡量避免同時裝煤的運行方式。

(4)裝煤車手動低速運行托煤底板裝煤、平通煤箱上部煤餅等操作能減緩裝煤過程中荒煤氣逸出。

[1] 姚昭章.煉焦學[M].北京:化學工業出版社,1995.

[2] 譚天恩,竇梅,周明華.煤工原理第三版上冊[M].北京:化學工業出版社,2006.

[3] 趙洪波,馮昭.高壓氨水在搗固焦爐裝煤消煙中的應用[J].中國高新技術企業,2009(16).

[4] 劉慶成,王充,孫健.搗固焦爐裝煤煙塵治理技術的新進展[J].燃科與化工,2009,49 (05).

[5] 邵豐,肖正浩,劉洪春,等.搗固焦爐高壓氨水煙塵輸導效果的影響因素[J].燃科與化工, 2011,42(03).

Control Measures of Tamping Coke Oven Coal Dust

LI Lin-yi
(Pangang Group Panzhihua Iron&Steel Co.,Ironworks,Panzhihua 617000,Sichuan,China)

Combining with the actual production of tamping coke oven,the influence factors of dedusting in the stage of tamping coal is analyzed.The discussion of the high pressure ammonia spraying effect,carbonization chamber at the top of the graphite,coal loading operation,the dust removal on the ground station influence and so on are carried out,system take increased pressure of high pressured ammonia water,optimization of loading operation methods and innovative production processing carbonization chamber graphite tools,stable ground dedusting station suction force and other effective measures to control the coal charging flue gas escaping gradually,so as to improve the tamping coke oven production environment,reduce the toxic and harmful gas from escaping.

stamp-charging coke oven,coal dust remove dust,high pressure ammonia graphite

TQ520.9

A

李霖熠,助理工程師 ,主要從事搗固焦爐管理工作。

1001-5108(2016)06-0072-03