4.3m焦爐爐頂消煙除塵車的改進與效果
某公司年產焦炭80萬噸、焦油4萬噸、輕苯1.4萬噸、甲醇10萬噸。原有的兩臺XH-4.3D型焦爐爐頂消煙除塵車，由雙吸口、雙臥式燃燒室、雙洗滌凈化排放系統組成。投入使用后，消煙除塵效果不好，主要存在如下問題。
(1)裝煤時，機側爐門處黃煙外逸量大；
(2)吸取的煙氣在燃燒室內燃燒不充分，冷卻、洗滌、凈化處理效果不理想，排放黑煙時間過長;
(3)推焦時，焦側的煙塵不能有效地收集處理;
(4)冷卻、噴灑用的噴嘴易堵塞，冷卻器易燒壞；
(5)燃燒室耐火磚內襯易脫落；
(6)走行不平穩，多次出現輪軸切斷，軸承損壞，走行聯軸器連接螺栓切斷；
(7)該車平臺上的設備擁擠，整車重量大，事故多，維修量大，運行費用高。
1、存在問題的分析及改進措施
針對消煙除塵車存在的問題，該公司對4.3m焦爐爐頂消煙除塵車進行多方考察與調研，以尋找合適改造方案。通過對各家消煙除塵設備在消煙除塵效果、性能和特點的分析，提出了改進措施。
1.1提高消煙除塵車的吸煙能力
該公司的焦爐裝煤時，機側爐門處仍有黃煙逸出，其原因是消煙除塵車對機側的吸力較低。除塵車上雖有2臺132kW風機，但是吸入口設在炭化室靠近焦側的第二、三除塵孔上，吸力明顯偏向于焦側一方。裝煤時產生的大量荒煤氣，由于靠機側方沒有足夠的吸力，荒煤氣易從機側爐門逸出，造成焦爐機側爐門處冒黃煙較多。
該公司將雙吸口改為用單吸口從中間除塵孔吸取炭化室內的混合氣體。吸口的導套也由外導套改為內導套，使吸力集中，吸口對炭化室兩端的吸力基本平衡。通過調整系統的吸力，使機側爐門內和焦側爐門內均保持在微負壓狀態，既消除了機側爐門裝煤時冒黃煙的問題，又減少了焦側煙塵的排放量。由于單吸口是從炭化室中間除塵孔吸取炭化室內的氣體，吸力比較集中，因此不需要太大的風機？紤]到單個炭化室正常裝煤時，瞬間荒煤氣最大發生量在46000m3/h左右，而且考慮到系統中的幾處空氣入口及系統阻力等因素，因此選用風量為53000m3/h、功率為220kW的單臺抽風機。
1.2改進燃燒室內混合氣體的燃燒效果
針對消煙除塵車存在燃燒室結構不合理、荒煤氣中水蒸氣含量過大、空氣混合比調節不恰當和燃燒空間不充足等問題。將煤餅水分控制10%以下,以降低荒煤氣中的水蒸汽含量外，還對消煙除塵車燃燒系統作了以下幾方面的改進。
(1)將雙臥式燃燒室改為單個立式燃燒室，燃燒室自平臺往下逐漸縮口過渡到吸口位置，盡可能縮短燃燒室吸口內的導套。這樣既增加了燃燒室的容積，又避免了導套處氣體流速快、導套距離長、火苗及周圍氣體溫降大等原因而造成火焰的熄滅問題；
(2)將燃燒室的有效燃燒容積擴大為30m3，以保證充分的燃燒空間；
(3)從焦爐燃燒室吸口吸取的混合氣體，經過導套下部的空氣人口、吸口與燃燒室之間V型過渡段的空氣入口、平臺上部燃燒室的空氣開口等3處空氣進氣口來調節焦爐煤氣和空氣量，在較佳的混合比狀態下，實現一次、二次燃燒，并最終實現充分燃燒。
1.3提高除塵效果
消煙除塵車除塵效果不佳的原因是洗滌、凈化設備的設計不合理和噴頭噴灑效果差。對此，作了如下改進。
(1)將雙洗滌、凈化、排放系統改為單洗滌、凈化、排放系統。該系統由冷卻器、螺旋板除塵器、旋流板塔、文丘里除塵器、離心沉降器和抽風機組成。同時將文丘里除塵器安裝在旋流板塔之后，使已降溫收縮后的氣體通過文丘里，以減少系統的阻力；
(2)冷卻、加濕、洗滌選用不銹鋼螺旋噴頭和阻盤式噴頭，供水管路與噴頭之間用快速接頭連接，其通水量大，即使有雜質也不易堵塞，且噴灑效果好，更換和維護方便；
(3)供水水泵選用3臺7.5kW、揚程47m、流量30m3/h的自吸水泵，兩開一備。吸水槽內提供足夠的水源，以避免離心泵不上水或上水量不足造成設備過熱損壞或噴淋效果不佳。
1.4改進燃燒室內壁的耐火磚材質
燃燒室內壁襯有耐火磚。在燃燒室的前半部，混合氣體劇烈燃燒和膨脹，對燃燒室內壁的耐火磚沖擊很大，易造成襯磚層脫落。為增加燃燒室耐火磚層的強度，采用重質粘土磚砌筑燃燒室。燃燒室后半部的氣流比較平緩，為減輕整車的重量，選用輕質粘土磚砌筑。
1.5走行機構的改進
走行機構的故障較多，究其原因有以下幾方面：
一是由4組輪子組成的走行機構，每組輪子架上的5個彈簧支撐著熄焦車體平臺。由于平臺過重，且設備布局不合理，存在偏重問題，彈簧受力不均，行走時整車晃動；
二是走行輪的軸承為一對圓錐滾子軸承，軸承游隙量小，不具有調心功能，而爐頂熄焦車軌道跨距又大，軌道還易變形，由于軸承受力不合理，易造成走行輪軸承損壞或輪軸切斷。
為此，采取了以下改進措施：
(1)減輕平臺上設備的重量，并合理布局，以避免出現偏重；
(2)將走行機構改為銷軸鞍座式走行機構，能夠自動補償軌道的誤差。輪子軸承選用雙列自動調心滾子軸承，以適合跨距大、兩軸承座同軸度差的走行方式；
(3)走行電機采用變頻調速控制，既有利于消煙除塵車的平穩走行，又有利于消煙除塵車的準確、快速對位。
1.6改進導套結構
改進了導套的升降及上下定位控制。將套筒由電液推拉桿牽引的上下移動改為電磁鐵控制配重的杠桿，以帶動套筒上下移動。不僅限位準確，操作可靠，也可用人工操作杠桿來帶動套筒，既省力，又方便。
2、應用及效果
2005年6～9月，公司先后制作安裝了2臺新型消煙除塵車，見圖1。
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圖1新消煙除塵車燃燒消煙除塵系統原理
1－導套；2－燃燒室；3－冷卻器；4－旋流板除塵器；5－旋流板塔；6－文丘里除塵器；
7－離心沉降器；8－風機；9－電機；10－水泵及管網系統；11－水槽；12－電動蝶閥。
如圖1所示，新安裝的2臺消煙除塵車分別于2005年7月和9月投入使用。兩臺消煙除塵車自使用至今運行正常。不僅消煙除塵系統布置合理、設備簡單、整車重量輕、電耗低、運行平穩、維修量少，而且操作簡單可靠，在一定程度上減輕了工人的勞動強度。
新消煙除塵車的消煙除塵效果極為明顯，只在開始的十幾秒內有少量黑煙排放，以后就排放白色蒸汽。機側爐門處基本無黃煙冒出。2005年9月，山東省環境監測中心站對該消煙除塵車進行監測，其結果見表1，外排氣體符合《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996）二級標準120mg/m3。
表1新消煙除塵車外排煙塵的監測結果（mg/m3）
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3、結論
使用改進后的新消煙除塵車后，較好地解決了公司焦爐生產中的消煙除塵問題，為4.3m焦爐爐頂的消煙除塵車進行了創新，新消煙除塵車能有效收集焦爐推焦和裝煤時排出的有害氣體及煙塵，通過逐級凈化處理，可使外排煙氣達到了國家對現有煉焦爐大氣污染物排放標準的要求。該技術簡單、可靠、效果好，可節約資金和降低運行成本，值得推廣應用。
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