捣固焦炉装煤时烟尘处理设备及技术经济分析

张庆梅（太原重工工程技术有限公司，山西 太原 030024）

引言

焦炉是炼焦的生产设施，是焦化行业的主要污染源，烟尘是焦炉排放最主要的污染物。 由于焦炉生产具有排污环节较多、强度较高、污染物种类杂、毒性大等特点，焦炉烟尘治理多年来一直是污染控制的重点和难点。 装煤过程中，捣固煤饼从机侧炉门装入炭化室，焦煤突遇高温产生大量黄煤气和烟气，炭化室内压力突增，喷出大量烟尘，这些烟尘主要来自于炉顶和机侧炉门，如何处理装煤时的大量烟尘， 就以下几种除尘设备做一个介绍以及一些技术经济分析。

一、消烟除尘车

消烟除尘车是装煤出焦时合用的捕尘、 除尘的移动除尘设备。 它提高了焦炉的装备水平，减少了烟尘的排放。 该车直接从炉顶导入装煤时炭化室的烟尘，经燃烧和除尘处理后排放；该车还可以接入拦焦车捕尘罩捕集的出焦烟尘， 经除尘处理后排放。 消烟除尘车的布置见图1

消烟除尘车的结构由以下几部分组成：

车体、行走装置、燃烧室、三通阀、喷淋室、文丘里管组、旋风分离器、升降导套以及伸缩套、水泵及给水系统、电控系统、风机、排水系统、煤气助燃管路等。

1.设备的工作原理：消烟除尘车在装煤时，导套对准炭化室顶部导烟孔将烟尘捕集，依次进入燃烧室、三通阀、喷淋室、文丘里管、旋风分离器、风机排到大气；出焦时，设于装煤除尘系统风管上的电气控制的三通阀关闭，切断装煤的尘源，而打开设于出焦除尘系统风管上的通道，出焦时的烟气经吸风罩、喷淋室、文丘里管、旋风分离器、风机排向大气。 出焦时的烟尘不经过燃烧室直接进入喷淋室。 燃烧室中的燃烧是靠吸入烟尘中的煤气和空气相混合而进行的。 空气的混入在导套内进行，在导套上设有混风口。 从燃烧室出来的烟气进入 喷淋室、文丘里管、旋风分离器。喷淋室有两个作用：除尘和降温。文丘里除尘器体积小，构造简单，布置灵活。 由于烟气温度高、占地面积有限，所以在此选用文丘里管。 喷淋室、文丘里管、旋风分离器均为湿式除尘，因此设有给排水系统，水泵设两台，一开一备。 在消烟除尘车上，还设有电气控制室、走行电机、风机和水泵用的电机。

2.工作程序：走行到位后，使消烟除尘车的导套对准装煤炭化室的排烟孔，使导套下降到位，三通阀切断出焦的尘源，净化系统和燃烧系统通道接通，然后开启水泵及风机，处理装煤时产生的烟尘，经燃烧、净化后排入大气。 装煤结束，炭化室机侧炉门关闭，提升导套，在排烟孔盖复位后，再关闭鼓风机，之后再关闭水泵，装煤的除尘程序结束。

出焦时：走行到位后，三通阀切断装煤的尘源，伸缩套到位与拦焦车连通，在水泵及风机工作状态下，处理出焦时产生的烟尘，经净化后排入大气。 出焦结束，使伸缩套、三通阀复位，出焦的除尘程序结束。 消烟除尘车在不工作时， 应开到端部休息平台。 消烟除尘车走行与升降导套、伸缩套设置联锁。 除尘风机与水泵具有安全联锁。

3.主要设备：（1）燃烧室：燃烧室由炉体、横烟管、耐火材料等组成。 炉体是装煤时的烟尘发生燃烧的部位，在它的内部填充有耐火材料，底部设有分流器，顶部有防爆口即手动放散口，在炉体中部设有观察孔；横烟管：横烟管是烟尘通过的管路，在三个装煤孔上均设有三个吸风管路， 中间吸风口的烟尘直接进入燃烧室，在吸风道内壁填充有耐火材料。 耐火材料主要有：陶瓷纤维、耐火砖、耐火泥等，陶瓷纤维质量优良、密度小、富有弹性，便于安装，解决了燃烧室的耐火材料易于脱落的问题。 （2）三通阀、喷淋室、文丘里管组：从燃烧室出口的烟气依次进入三通阀、喷淋室、文丘里管组，由于有高温烟气通过，在这三个部件中，都有循环水冷却装置，冷却高温烟气，以达到降温除尘的目的。 （3）旋风分离器及风机： 该装置能使经过湿式降温除尘的高温烟气进行进一步的除尘，在内设置有栅板，使烟气在行进的过程中，湿式尘粒碰撞下落至底部的管路中， 经过除尘后的烟气则由出口进入风机。 风机是专为焦化除尘车配套的专用风机，采用整体机座。 机身和叶轮均采用不锈钢制做。

4.注意事项：（1）消烟除尘车严禁在水泵缺水使用。 （2）在除尘过程开始时，先开水泵，后开鼓风机，在除尘过程结束，先关鼓风机，后关水泵。（3）在各导套复位后，再能行走。（4）消烟除尘车除检修时间外，尽量连续使用，如果长时间放置不用会导致温度的骤冷骤热，容易引起耐火材料的剥离、脱落，影响使用。 （5）排放集灰水管，在水泵正常运转时，12 小时排放积灰一次。（6）燃烧室及燃烧管路不能溅水，否则引起起耐火材料爆裂损坏。

5.技术经济分析：消烟除尘车是我国焦化设备除尘初期大量采用的一种设备， 包括现在国外一些国家印度等也还在大量使用这类设备，这个设备的特点是：湿式除尘，结构紧凑，改善了大量冒黑烟的情况， 但是排放浓度相对较高。 由于该类设备投资小，占地少，所以至今为止还有很多厂家在使用。

二、燃烧式导烟车

燃烧式导烟车是将装煤时的烟尘通过燃烧后， 再进行混风冷却， 然后输送进集气总管由高温风机送入地面站进行后一级除尘的移动集尘设施。 它提高了焦炉的装备水平，减少了烟尘的排放。 燃烧式导烟车的布置见图2。

燃烧式导烟车由车体、行走装置、燃烧室、主管、电磁揭炉盖装置、平移导套、升降导套、电控系统、液压系统和空调系统等组成。

1.设备的工作原理：导烟车是装煤时用的移动集尘设备，电磁揭炉盖系统将炉盖揭起，对准炭化室顶部导烟孔将烟尘捕集，依次进入燃烧室、主管、平移导套进入集尘总干管，并在主管上设有混风口，用于降温。 燃烧室的内衬是耐火材料。 三个导烟孔上部设置三个导套，装煤时对准炭化室顶部导烟孔将烟尘捕集，中间导套捕集的烟尘直接进入燃烧室。 导烟孔上部的导套以及燃烧室都设有耐火衬，所有导套（导烟孔上部、与地面站连接）均使用液压缸驱动。 电磁揭炉盖装置是利用电磁铁吸住炉盖，使其成悬挂状态，通过液压缸操作使炉盖闭合和揭开。 该装置即可实行单元自动控制，也可手动按钮操作。 平移导套用于和集尘主管的对接，分揭盖机构和导套移动机构。 升降导套用于和炉顶除尘孔的对接。

2.工作程序：走行到位后，使导烟车的导套对准炭化室的排烟孔，电磁揭炉盖装置将炉盖揭起，导套下降到位，同时，平移导套也平移到位，地面站风机启动，将烟气经过燃烧后输送到集尘总管。 装煤结束后，各导套复位，电磁揭炉盖装置将炉盖关闭，导烟车才能行走。 导烟车在不工作时，应开到端部休息平台。 导烟车走行与升降导套设置联锁。 导烟车走行与平移导套设置联锁。

3.主要设备：(1) 燃烧室：燃烧室的结构同上相似，在此不在详述。 （2）主管：从燃烧室出口的烟气进入主管，由于从燃烧室出来的烟气有很高的温度，所以在此部件中，管道内壁全部设有耐火材料，在管道的中间设有混风冷却口冷却高温烟气，混风冷却分六个口以调节混冷风量， 具体调节的风量由现场根据地面站的风机负压和实际使用情况来进行。 （3）平移导套从主管出来的烟气通过平移导套进入地面站的集尘干管， 平移导套连接主管和集尘干管。 集尘干管的揭盖是由本机构的揭盖机构来完成，由液压缸驱动，通过铰轴将盖打开，导套的移动也是由液压缸驱动和干管对接，在导套上设置弹簧，用于对接口的连接缓冲，在导套的两侧和底部还设有导向机构来保证导套的移动正确。 （4）电磁启闭炉盖系统：电磁揭炉盖装置是利用电磁铁吸住炉盖，使其成悬挂状态，通过液压缸操作使炉盖闭合和揭开。 该装置即可实行单元自动控制，也可手动按钮操作。 揭盖机是通过框架组、导轨吊架与车轮组连结，在导轨上运动。 揭盖机分为外台车、内台车，内台车装在外台车上随之运动。 揭盖机由油缸通过杠杆、松紧螺栓沿导轨上下、前后移动。 炉盖的配研，通过油缸和内台车的限位开关的组合进行自行摇动，装煤炉口稍有偏位时，通过内外台车的组合，也能够将炉盖配研合适，摇动角度可通过限位开关碰铁的位置变动来调整。 揭盖机的上下由导轨吊架的调节螺栓，左右由框架组的调节螺栓，前后由松紧螺套，组成可全方位调整的构造，以适应各装煤孔的热态变化。

4.注意事项：（1）正常情况下不许解除电气联锁操作，如遇特殊情况，首先要确认各机构处于走行安全位置，方可解除电气联锁操作。 （2）停电或电压下降及检修时，要拉下电气总开关，各操作开关和主令控制器手柄都必须处于零位。 （3）导烟车严禁在混冷风口未打开的情况下使用。 （4）在各导套复位后，再能行走。（5）定期清理燃烧室、烟道和主管中的积尘。

5. 技术经济分析： 该类设备是装煤除尘设备的一级除尘设施，它能将烟尘先进行燃烧，然后再冷却后输送进地面除尘站，提高了烟尘捕集率，延长了地面除尘站布袋除尘器的使用寿命，提高了除尘效果。 该设备的设计在吸收消烟除尘车设备优点的基础上为了加强捕尘效果，在管路上设置了插板阀，便于调节烟气各环路的阻力平衡并且在主管上还设置了可调风量的混风阀用于高温烟气的降温。 这种导烟车使捕尘、集尘、除尘达到高效的结合，摒弃了循环水降温的原理，利用空气降温，节省了能源、水资源。 现在为很多的焦化专业厂家在广泛使用。

三“U”型管导烟车

“U” 型管导烟车是将装煤时产生的烟尘通过导烟车上的U型管连通装煤炭化室与临近高温炭化室的除尘孔， 利用临近高温炭化室桥管上高压氨水喷射所产生的抽力， 将装煤炭化室因装煤而产生的含煤尘烟气及荒煤气， 引导至临近炭化室顶部空间，利用其高温将其焚烧净化，并从对应上升管进入集尘管道，从而实现除尘目的。 该类型的导烟车是消化吸收德国技术，自行设计制造的一种目前广泛采用的除尘设备。 设备布置见图3

整个导烟车分为钢结构、行走装置、导套及提升装置、上升管装置、液压系统、电气系统等组成。

1.设备的工作原理：装煤时，将导套对准相关除尘孔，提升液压缸下降到位，提杆机构开始动作，先将提盖液压缸下降到位，然后开启机爪油缸完成抓盖动作，提盖液压缸回收将炉盖提起，开始导烟。 导烟完成时提盖液压缸下降，然后机爪油缸动作放下炉盖，提盖液压缸回撤，同时导套提升液压缸提起，整个导套机构离开水封槽。车体走行，进行下次导烟。整个动作自动完成，但鉴于炉顶特殊情况，加上装煤工况不一样，所以增加点动功能。各个动作由司机操作。从而更能满足实际需要。此套除尘工艺不仅能提高焦炉的装备水平，减少了烟尘的排放，同时将部分能量和烟气回收循环利用，更符合环保要求。

2.设备的工作程序：装煤时，导烟车走行到位后，将导烟车的导套对准装煤炭化室和临近两炉距以及临近四炉距的高温炭化室的除尘孔， 导套中心与除尘孔中心的偏差不应大于10mm，使导套下降到位（所有导套提升油缸伸出），所需的其中两个的机爪开闭机构闭合（ 机爪开闭油缸缩回）、所需的其中两个炉盖提升机构提升（炉盖提升油缸缩回），装煤完毕，炉门挂上后，炉盖提升机构下降（炉盖提升油缸伸出），机爪开闭机构打开（ 机爪开闭油缸伸出），导套上升到位（导套提升油缸缩回）。 导烟车在非工作状态时，应停在端部平台休息。 具体流程图如下：

走行→走行制动→揭盖油缸伸出→机爪油缸后退→导套提升油缸伸出→揭盖油缸缩回→开始导烟→揭盖油缸伸出→导套提升油缸缩回→机爪油缸伸出，落盖→揭盖油缸缩回→走行，进行下个循环。

3.主要设备：（1）导套及提升装置：导套装置是将装煤炉烟气导入临近结焦末期炭化室的连通器。 装煤时，将导套对准相关除尘孔，提升液压缸下降到位，提杆机构开始动作，先将提盖液压缸下降到位，然后开启机爪油缸完成抓盖动作，提盖液压缸回收将炉盖提起，开始导烟。 导烟完成时提盖液压缸下降，然后机爪油缸动作放下炉盖， 提盖液压缸回撤， 同时导套提升液压缸提起，整个导套机构离开水封槽。车体走行，进行下次导烟。整个动作自动完成，但鉴于炉顶特殊情况，加上装煤工况不一样，所以增加点动功能。 各个动作由司机操作。 从而更能满足实际需要。（2）上升管操作装置：上升管操作装置主要实现出焦及装煤时上升管盖、桥管翻板阀以及相邻炭化室高压氨水开闭等动作。 各动作由液压缸驱动实现。 实现高低压氨水、上升管盖等的自动操作功能。

4.注意事项：（1）正常情况下不许解除电气联锁操作，如遇特殊情况，首先要确认各机构处于走行安全位置，方可解除电气联锁操作。 （2）停电或电压下降及检修时，要拉下电气总开关，各操作开关和主令控制器手柄都必须处于零位。 （3）导套下降时（导套提升油缸伸出）一定要使机爪开闭油缸处于伸出状态。 （4）导套处于下降状态时（导套提升油缸伸出，严禁走行）。 在各导套复位后，才能行走。

5.技术经济分析：此类设备在当今的捣固焦炉除尘设备中，是多家使用单位选择的一种除尘设备。 该导烟装置不需要地面站处理，地面站处理不仅投资大，而且只能除尘，对装煤时产生的烟尘所含的有害物质处理不彻底，还会对大气造成污染。 U 型管导烟车能将有害物质焚烧净化，达到消烟除尘的目的。 此类设备投资小，烟尘处理效果好， 因此被很多厂家在采用。

结束语

本文从以上几种设备来比较捣固焦炉装煤时各种烟尘处理的工艺思路、设备布置、设备组成以及技术经济分析，每种设备都各有特点，对治理焦化行业生产的“高污染”现象有了较大改观，同时各种除尘设备在实践中不断发展完善，趋于成熟，在大气环境越发受到重视的今天， 焦化行业的除尘技术有更大的发展空间。

∶

[1]胡学义 薄以匀. 焦炉炼焦除尘 北京 化学工业出版社2010.4

[2]苏宜春炼焦工艺学 北京 冶金工业出版社1994.5

[3] 孙一坚〈工业通风〉 北京 中国建筑工业出版社1985，12

[4][苏] 马伊西斯、 维格多罗契克唐曾乐 译 〈煤气燃烧装置〉 天津科学技术出版社1988，5