改善濕熄模式降低細顆粒物的研討

王蕓

（山西焦化集團有限公司 山西 臨汾 041600）

1 細顆粒物的危害

在煉焦行業(yè)生產過程中，造成細顆粒物濃度高的主要原因是濕熄焦過程中排放的大量熄焦蒸汽。細顆粒物的成分較為復雜，主要取決于其來源，其來源分為自然源和人為源，目前已知危害較大的是后者。細顆粒物能長期漂浮于空中，其在空氣中的含量濃度越高，代表空氣污染越嚴重。而熄焦操作過程中的逸散物排放就是人為源，在其排放至大氣后，極易導致局部區(qū)域細顆粒物濃度升高［1-2］。

2 濕熄焦細顆粒物升高原因

濕法熄焦操作采用的工藝原理為噴灑水熄焦降溫，因為焦炭急劇冷卻，造成內部產生裂紋和破裂，而且這種現(xiàn)象由于焦炭裂縫中含水的急劇蒸發(fā)而加劇，造成焦炭強度下降，粉塵逸散增加，焦炭水分高，增加焦粉含量。

2.1 濕法熄焦過程

煤裝入炭化室進行隔絕空氣高溫干餾，生成焦炭后，由焦爐機側的推焦車將成熟的焦餅推向焦側，再由攔焦車導焦柵將紅焦導入熄焦車內。濕熄焦時，將紅焦送至熄焦塔下熄焦，經過瀝水后，送至焦臺晾曬。放焦過程中出現(xiàn)的紅焦由人工進行再次熄滅，在焦臺上晾一段時間后，焦炭由刮板機刮至皮帶機運輸至后續(xù)工段。

傳統(tǒng)的熄焦設備由熄焦塔、熄焦泵房和熄焦池（焦粉沉淀池）組成。工藝流程為工業(yè)用水與下方的紅焦進行熱交換，熄焦過程中伴有大量的熄焦水和逸散物蒸發(fā)。熾熱的紅焦由熄焦車送至熄焦塔下，將其噴灑熄滅。

2.2 原因分析

（1）熄焦池也叫焦粉沉淀池，主要作用是將熄焦過程中產生的焦粉進行沉淀堆積，利用抓斗機將沉淀的焦粉抓出，再由汽車將其外運。整個熄焦系統(tǒng)的用水可以使用處理后的工業(yè)水，在整個熱交換過程中，會有部分水分蒸發(fā)，需及時補充。如果補充生產系統(tǒng)中的廢水，熄焦過程中逸散的氣體不但會造成周圍大氣污染，而且會腐蝕熄焦設備和附近的建筑物。所以，要嚴格把控補給熄焦系統(tǒng)的水源，確保水質不超標，同時，要安裝除塵捕集裝置，減少粉塵逸散。

（2）熄焦用水量的大小對整個濕熄過程產生的逸散物影響很大。熄焦時間越長，用水量越大，焦炭水分含水量越大，逸散物也就越多。

（3）常規(guī)采用的熄焦方式為均勻噴灑熄焦，在水流噴灑過程中，導致熄焦車上部焦炭換熱較快，水被上部焦炭吸收及蒸發(fā)，只有一部分水流至熄焦車底部。由于熄焦車車體為斜坡式，焦炭在車體內的布局也是均勻的，如果從縮短熄焦時間來減少焦炭水分和逸散物，就會造成底部焦炭無法徹底熄透，在熄焦后出現(xiàn)大面積紅焦，需進行人工二次熄焦；但要將紅焦徹底在熄焦車內熄滅，就需要延長熄焦時間，導致車體內上層焦炭水分增加，逸散物增多。

由于熄焦車設備的特殊性，車體內焦炭的厚度不均，造成焦炭在濕熄過程中因設備密封不嚴、除塵裝置不完善、操作不規(guī)范等均會造成環(huán)境的二次污染，且極易造成焦炭水分升高，焦炭質量下滑。

3 治理措施

為有效降低濕熄焦過程中排放的熄焦蒸汽和顆粒物，采取了一系列的改善措施進行治理，包括對設備的改造、操作方式改變等。

3.1 對熄焦設備進行密封和改造

3.1.1 對熄焦車車體進行密封

熄焦車密封不嚴，在熄焦過程中，大量的水直接從縫隙大的地方全部溢出，無法做到有效熄焦。為防止?jié)裣〞r紅焦熄不透，涼焦臺出現(xiàn)紅焦，組織對熄焦車的門板、掛板、底板、側板進行整型、貼補、更換，并對熄焦塔下腐蝕嚴重的橫排管進行消漏，確保熄焦車車體的嚴密性。車體嚴密性提高后，可以縮短整個熄焦時間，減少用水量，降低排放蒸汽的時間。

3.1.2 對熄焦塔下噴淋裝置進行改造

熄焦塔下的噴淋裝置原來是在4根主管上分布著均勻的噴淋頭，但在實際生產過程中，結合熄焦車車體南高北低，紅焦在車體內部的分布并不均勻，而均勻的噴淋裝置在使用過程中勢必造成焦炭少的一側水分偏高，或者焦炭多的一側存在紅焦情況，且會大量使用熄焦水，造成水量增多。

根據熄焦車貨架車內接焦后焦炭層的薄厚程度及貨架車的結構特點，對熄焦塔下橫排管上每排靠南的2 組噴淋頭分別進行了縮口改造，將噴頭下部直徑由100mm分別改為60mm、70mm。通過對噴頭進行改造，使熄焦時水流分布更加均勻，有效防止焦炭局部出現(xiàn)紅焦和熄焦過度。減少噴頭改造情況如圖1所示。

圖1 管道噴頭改造

3.2 精益各操作環(huán)節(jié)并規(guī)范操作

3.2.1 采用定點接焦模式

通過現(xiàn)場觀察，重新制定熄焦車接焦操作。將原來的移動式接焦改為定點式接焦，使每爐焦炭在熄焦車內的布局相同，根據焦炭在焦罐內的不同厚度，調節(jié)相應的噴淋裝置出水大小，以確保每個位置的焦炭均能熄透。同時，炭層在貨架車（熄焦車）中較厚，上層焦炭在作業(yè)過程中可以阻止底層粉塵向大氣逸散［3-4］。

3.2.2 調整熄焦時間

為確保焦炭水分低且無紅焦，在對設備進行補缺和消漏過程中，逐步對熄焦時間進行調整，經過多次對熄焦大水時間、小水時間的調整、跟蹤觀察、應用，將原來的熄焦時間140s（大水120s，小水20s）逐步調整為90s（大水85s，小水5s），在節(jié)約水資源的同時，降低了焦炭水分。

3.2.3 改善熄焦水質，確保質量

在減少熄焦時間的同時，為確保紅焦熄透，及時與調度中心進行協(xié)調，對熄焦使用的廢水進行調整，減少廢水使用量，增加消防水使用量，在廢水中加消防水混合后進行熄焦，從而降低熄焦水中的氮氧化物、SO2、焦油等雜質，改善熄焦水質，確保焦炭易熄滅，也保證了焦炭水分降低。

3.2.4 規(guī)范熄焦車司機操作

組織對熄焦車司機、焦臺操作工進行培訓：要求焦臺操作工按序放焦，確保涼焦時間；熄焦車司機規(guī)范接焦、瀝水；加強現(xiàn)場檢查操作工的規(guī)范操作情況。

在接紅焦時，要勻速接焦，保證每爐紅焦均勻接在貨架車內，減少波峰和波谷現(xiàn)象。

熄焦塔下熄焦時對位準確，確保均勻熄焦和熄完焦后沒有紅焦。

熄完焦后，開離熄焦塔外停止行車，瀝水40s。

瀝水后，將焦炭按順序均勻放在焦臺上。

加強熄焦池格柵門板的檢查，確保濾水通暢。

3.3 熄焦塔抑塵裝置改造

3.3.1 改造原因

熄焦塔捕集除塵裝置原設計只有一層折流板，且隨著使用時間增長，以及逸散物對設備的腐蝕，原有的單層折流板對熄焦過程中的水汽、焦粉收集效果已不夠理想［5-6］，在熄焦過程中，部分逸散焦粉直接排入大氣，無法達到目前環(huán)保形勢的要求。針對熄焦作業(yè)時焦粉無組織逸散的現(xiàn)狀，對熄焦塔粉塵逸散裝置進行治理，通過前期考察，確定了熄焦塔雙層噴淋項目的可行性。

3.3.2 改造過程

根據熄焦塔熄焦除塵裝置項目的生產需要，計劃增加一套除塵裝置。鑒于熄焦塔頂部未做混凝土基礎，根據現(xiàn)場實際情況，定制一種新型的玻璃鋼材質除塵裝置，此裝置既省去做基礎的費用，除塵效果又大大提升。通過對熄焦塔捕集除塵進行了雙層噴淋裝置改造后，增加的新型玻璃鋼材質設計為精過濾平鋪型S波高效除塵設施，對熄焦蒸汽中所夾帶的粉塵二次進行捕集，提升了熄焦塔除塵效率；同時，更換了除塵裝置噴淋清洗管線，定時對折流板進行沖洗，保證了除塵效果。

4 效果評價

通過對貨架車車體密封、熄焦時間調整、熄焦塔下輸水管線消漏、熄焦塔下疏水噴頭改造、涼焦時間控制、工藝操作、水質調節(jié)及對熄焦塔除塵設施改造等方面措施采取，取得了4個方面的明顯效果。

4.1 實現(xiàn)低水分熄焦

涼焦臺焦炭水分從8%～10%下降至3%～5%，最低可達3.6%，焦炭水分有效下降，提高了焦炭品質。結合生產情況及數(shù)據分析，焦炭水分越低，其波動值越小。通過治理，整個水分下降率較改造前約降低40%～60%，焦炭水分基本控制在3%～5%，焦炭水分均勻，不管是在運輸過程還是在后續(xù)高爐使用過程中，工藝調節(jié)難度均大幅下降，穩(wěn)定高爐生產。具體數(shù)據如圖2所示。

圖2 焦炭水分控制情況

4.2 減少熄焦時間

通過規(guī)范熄焦操作，設備密封及熄焦水質更換，使熄焦時間由140s 減少為90s，熄焦過程熄焦水汽減少了50s 的蒸發(fā)時間，大幅度減少了熄焦過程中細顆粒物的逸散。同時，因縮短了熄焦時間，可使整個出爐過程中的單爐操作時間縮短，在焦爐生產過程中出現(xiàn)誤爐后，因為熄焦單元的操作時間減少，可以使延誤的生產在短時間內趕回，還因熄焦方式的改變，改善了焦炭質量，提高了整個裝置的生產能力。

4.3 減少熄焦水用量

未改造前，每爐熄焦時間為140s時，每熄一爐焦，高置槽水位下降2.6m。熄焦時間為90s 時，每熄一爐焦，高置槽水位下降1.7m，折合熄焦用水量由140s 的74.5t減少為90s的48.7t，減少了熄焦過程25.8t熄焦水汽的蒸發(fā)量，同時噸焦耗水量也隨之減少。

4.4 熄焦塔改造后降塵點明顯減少

為了對熄焦塔改造前后的效果進行比對，將熄焦塔改造前后的熄焦過程降塵點用同一紙張進行了現(xiàn)場實驗。改造前，同一紙上降塵率約為70個點；改造后，A4紙上降塵率約為40個點，降塵率下降43%。

綜上所述綜合效果，通過噸焦焦泥量變化情況，能看出明顯效果，之前噸焦焦泥量為0.948t，現(xiàn)在噸焦焦泥量為0.963t，濕熄每爐焦炭增加15kg 焦泥量，也就是，每濕熄一爐焦炭，空氣中減少15kg的細顆粒，減少了空氣污染，緩解了空氣質量管控壓力。

5 結語

治理細顆粒物要從源頭入手，采取綜合治理策略，對現(xiàn)有除塵技術和設備進行改造。在生產過程中，嚴格控制所產生的粉塵污染，還繼續(xù)采取低水分熄焦，通過規(guī)范操作、設備維保、縮短濕熄時間，降低熄焦水汽排放量。加強對熄焦塔折流板的沖洗頻次，確保除塵裝置的正常使用，增加焦粉捕集率，減少逸散物。并通過對同行業(yè)進行對標，了解能否增加熄焦塔高度或再增加捕集裝置，提高排放逸散物排放高度，使有毒物質、粉塵濃度得以稀釋。對于這種方案的可靠性和安全性，還需進一步探討。當然，隨著科技不斷進步，干熄焦裝置的投入也在不斷增加，通過干熄焦的使用，減少濕熄焦，也可以進一步控制細顆粒物在大氣中的排放含量。