裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化系統的開發與應用
云南楚雄德勝煤化工有限公司始建于2002年，設計規模為年產焦炭60萬噸，焦爐為兩分火道、焦爐煤氣側入的單熱式焦爐。焦爐在裝煤過程中，由于爐內熱空氣的上升、煤料熱解產生的荒煤氣、水蒸汽以及大量粉塵從裝煤孔中逸出。焦爐在推焦時，隨著焦餅的移動與塌落，在導焦柵內與導焦柵出口處也有大量煙塵逸散。在無任何處理措施的情況下，大量煙塵無組織地排入大氣，嚴重污染環境。據資料介紹，在裝煤與推焦操作的短時間內產生的煙塵量是正常結焦周期內逸散煙塵量的7倍，是焦爐的主要污染源。這些煙塵及污染物對環境和人體有很大的危害。
目前，隨著國家“焦化行業準入條件”和“焦化行業清潔生產標準”的頒布實施，國家的環境保護法規也日益完善嚴格，各行業都在加強環境污染的治理，并取得明顯的成效。在這種大環境下，楚雄德勝煤化工有限公司的焦爐裝煤與推焦煙塵的治理問題就顯得尤為迫切。
1 國內外焦爐煙塵的治理技術
1.1裝煤消煙除塵
目前，國內外針對焦爐裝煤煙塵的主要治理方案如下：
(1)高壓氨水噴射消煙。高壓氨水噴射系統主要適用于雙集氣管焦爐，除塵效果較好，在鞍鋼、武鋼等焦化廠廣泛應用。缺點是焦油質量劣化，蒸氨塔與管道易堵塞。
(2)無煙裝煤車。德國Hartung-kuhn公司研制了濕式凈化裝煤車，考伯斯公司研制出帶燃燒-凈化的裝煤車。前蘇聯設計建成了帶抽吸、燃燒、凈化的裝煤車。這些裝煤車可在不同程度上減少裝煤時煙塵的污染，但也存在結構龐大、功率消耗大和造價太高的缺點。
(3)裝煤車與地面站的聯合凈化系統。該系統的裝煤車上不設抽煙機和排氣筒，可使裝煤車的負重大為減輕。煙氣的凈化有焚燒-洗滌或干式吸附過濾兩種方法。缺點是投資高、耗電多和操作費用高。
其他裝煤消煙除塵方式還有搗固焦爐消煙除塵車及相鄰炭化室連通管等。
1.2推焦煙塵的控制
（1）固定棚罩-固定式氣體凈化系統。沿焦爐焦側全長設置固定棚罩，把攔焦車和熄焦車均置于棚罩內，用以收集焦側爐門和推焦時排出的煙塵，除塵效率可達95%。其缺點是抽吸的氣體體積很大，凈化系統設備龐大，棚罩使用壽命短，能耗較高，投資很高。
（2）移動罩-移動式氣體凈化系統。美國希米科（Chemico)空氣污染控制公司設計的系統是用附設在攔焦車或熄焦車上的移動罩罩住攔焦車的導焦槽出口和熄焦車車廂，凈化裝置可以安裝在攔焦機上或者安裝在與攔焦機并肩的走行設備上。這類系統能耗較低，但除塵效率略低，凈化單元的質量也較大。
（3）移動罩-固定式氣體凈化系統。推焦時逸散的煙塵由位于熄焦車上方的移動罩，通過沿爐組長向布置的固定通道進入地面凈化系統。裝置的優點是除塵效率高，操作環境好。缺點是要配置沿爐組全長的集塵通道，空間擁擠，投資高、能耗較大。
其他推焦煙塵控制方法還有焦側全長隔離棚防塵、大型移動式洗滌車等。
1.3裝煤與推焦煙塵二合一地面凈化站
這種方法在焦爐爐頂設置抽煙干管，通過裝煤車抽煙管和攔焦車集塵罩，在不同的操作時段將裝煤煙塵與推焦煙塵抽吸到地面站集中處理。這種地面站對煙塵的凈化一般是采用干式吸附過濾方式，可以有效地凈化粉塵和焦油霧，但不能清除氣體中的可燃成分和部分有毒氣體。
從國內外裝煤與推焦煙塵治理技術概況來看，現有技術的種類繁多，各有優缺點，真正在技術上、經濟上和效果上都十分理想和簡單易行的技術并不多。因此，針對我國經濟條件還較為落后的國情，讓企業愿意建、用得起，真正將裝煤與推焦煙塵治理操作變成正常的生產環節，就應選擇性價比高的裝煤與推焦煙塵二合一地面站凈化技術，但應將干式吸附過濾改為焚燒-洗滌凈化方式，從而避免其不能清除氣體中的可燃成分和部分有毒氣體的缺點。
2 裝煤與推焦消煙除塵方案的選擇
2.1裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化系統的可行性
（1）操作時間上的可行性。在煉焦生產中，焦爐的推焦與裝煤操作是在同一炭化室相繼發生的兩個單元操作。推焦操作在前，耗時約1.0～1.5min;裝煤操作在后，耗時約2.5～3.0min，其間相隔約2.0～2.5min。從操作時間來看，推焦操作與裝煤操作在時間上并不沖突，完全可以共用一個系統。
（2）引風機共用的可行性。據資料介紹，焦爐裝煤與推焦排放的污染物數量比大致為2:1。由于裝煤排放污染物的濃度較高，推焦排放污染物的濃度較低，裝煤與推焦的排放污染物的體積比應小于2:1。但總的來看，考慮到引風機選型時已留有充分余地，能夠滿足裝煤煙塵抽吸風量要求的引風機也應該能滿足推焦煙塵抽吸風量的要求。
（3）焚燒-洗滌凈化方式的可行性。推焦煙塵的主要污染物是粉塵，比較適合于干式吸附過濾處理；裝煤煙塵的主要污染物是荒煤氣，比較適合焚燒-洗滌凈化處理。但由于裝煤煙塵中的荒煤氣含有較多的水蒸汽與空氣，僅依靠荒煤氣保持持續燃燒是很困難的。因此，為了保證焚燒效果，有必要采用外加煤氣保持常明火的焚燒爐。通過有效焚燒加洗滌的凈化方法，既可以保證裝煤煙塵的凈化效果，同時也可以保證推焦煙塵的凈化效果。
綜上所述，裝煤推焦二合一焚燒洗滌凈化方法是完全可行的。
2.2裝煤推焦煙塵的二合一焚燒凈化方案
（1）工藝方案見圖1。
 圖1裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化的工藝方案 |
（2）工藝流程。裝煤消煙除塵采用高壓氨水噴射與二合一焚燒洗滌凈化系統聯合凈化工藝。其中高壓氨水噴射承擔約40％裝煤消煙的除塵任務，二合一焚燒洗滌凈化系統承擔約60％裝煤消煙除塵任務。
裝煤時，先啟動地面引風機與焚燒爐。裝煤車到位后，先放下裝煤斗抽煙套筒，連接裝煤車抽煙集塵管與爐頂抽煙干管。打開放煤閘門，在開始下煤的同時，打開高壓氨水高壓閥。在高壓氨水噴射力產生約400Pa負壓吸引下，裝煤煙塵約40％進入焦爐集氣管。裝煤煙塵約60％在引風機的抽吸下經抽煙干管抽出，煙氣中的可燃成分通過焚燒爐燃燒成廢氣，再經過洗滌塔洗滌，除去粉塵，并使廢氣溫度降低到200℃以下，然后經過引風機、排氣筒放散。
推焦時，攔焦車先對好攔焦柵，然后連接吸塵罩伸縮管與爐頂抽煙干管。由于地面站引風機的抽吸作用，推焦煙塵經攔焦車集塵罩、抽煙干管進入焚燒爐燒掉可燃成分。廢氣再經過洗滌塔洗滌，除去粉塵，并使廢氣溫度降低到200℃以下，然后經過引風機、排氣筒放散。
（3）主要設備選型。裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化裝置的主要設備如下：
主引風機：型號G75RG-1NO13D，Q＝38507m3/h，P＝10815Pa，
電機功率N＝200kW；
煤氣助燃引風機：型號CY6-30-4.3A，Q＝2500m3/h，P＝2000Pa，
電機功率N＝1.5kW;
高壓氨水泵：型號DF25-30-10，Q＝28m3/h,H＝350m；
焚燒爐：采用低壓渦流式燒嘴，爐內溫度1000～1100℃，煙氣停留時間0.5s；
洗滌塔：內置三層螺旋單線式噴嘴，用消防水進行噴灑洗滌，Q＝1.66m3/min。
（4）投資與運行費用。裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化系統的投資和運行費用與類似系統的比較見表1。其中，參比方案A為四川攀枝花市某焦化廠（同規模）；參比方案B為四川某公司總包工程合同價（同規模）。從表1可看出，本方案的投資和操作費用遠比參比方案A和B低。
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表1 裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化系統的投資和運行費用比較（萬元）
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3 應用效果
裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化系統投產后，將裝煤與推焦煙塵從無組織排放變成有組織排放。經監測，在正常操作條件下，裝煤與推焦煙塵的綜合處理效率約為60%～95%，排氣筒尾氣中各污染物的排放濃度及排放速率全部低于GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》中二級標準限值。詳見表2和表3。
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表2－1裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化系統的監測結果之一
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表2－2裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化系統的監測結果之二
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表3 裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化系統的效益
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4 結論
裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化系統屬于性價比較高的裝煤與推焦煙塵治理技術。在正常操作條件下，裝煤與推焦煙塵的綜合處理效率可達60%～95%，排氣筒尾氣中各污染物的排放濃度及排放速率全部低于GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》中二級標準限值。裝煤推焦煙塵二合一焚燒凈化系統建設投資和操作費用較低，企業容易實施。
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