4.3 m捣固型焦炉装煤除尘工艺与设备改造

鲍晓前

(中煤焦化控股有限责任公司， 北京 100011)



4.3 m捣固型焦炉装煤除尘工艺与设备改造

鲍晓前

(中煤焦化控股有限责任公司， 北京 100011)

阐述了4.3 m捣固型焦炉烟气治理改造的必要性，介绍了除尘车、地面除尘站、煤气鼓风机、集气管压力自调系统的升级改造以及炉顶水封、高压氨水系统等设备的设计安装，对改造后的预期效果进行了评估。

捣固型焦炉； 装煤除尘； 炉顶水封； 导烟车； 高压氨水除尘

0 引言

目前国内独立焦化企业4.3 m捣固型焦炉(以国内普遍采用的由鞍山焦耐院设计，型号：JNDK43- 99D为例)虽然采用了装煤、推焦烟尘综合治理技术，但多数企业建造时间较早(多在2008年以前)，没有配套合理的装煤除尘系统，只有炉顶的消烟除尘车，有的甚至没有配备地面装煤、出焦除尘站，装煤除尘效果差，炉头烟在装煤时向外逸散，不能实现无害化清洁生产，达不到政府、行业环保要求。

在借鉴5.5 m型捣固型焦炉(JNDK55- 07F)装煤除尘工艺和设备的基础上，将装煤工艺、集气管压力自调装置、水封导套密封、高压氨水无烟装煤技术运用于4.3 m捣固型焦炉，不仅装煤除尘效果达到环保要求，而且节约了投资，提高了煤气产率和化产品收率。

1 改进前状况

河北某独立大型焦化企业一系三座焦炉为鞍山焦耐院设计的4.3 m捣固式焦炉(型号为：JNDK43- 99D)，1#、2#、3#焦炉分别于2004—2006年相继投产，形成了一系共180孔 120万t的生产能力。

装煤除尘采用炉顶燃烧式消烟除尘车。其机理为燃烧消烟和湿法除尘，即装煤时产生的烟气、颗粒物通过车上燃烧消烟和高温湿法除尘系统气液分离后排入大气。装煤初期，由于荒煤气未能充分燃烧，除尘车排烟口常有冒烟现象发生。而且机侧无荒煤气收集装置，装煤过程中常有部分烟尘和荒煤气从机侧冒出。3座焦炉共用一套地面除尘站完成推焦除尘。

2 改进方案

目前装煤除尘的方法：一种是单独建设装煤除尘站布袋除尘，此方法存在建设费用较高，风机耗电大，煤气浪费大，除尘布袋容易糊且易着火等弊端；另一种方法是高压氨水除尘，此方法具有结构简单，建设费用和运行费用较低，除尘效果好，煤气浪费少等优点。经反复论证，最终决定采用后一种方法进行一系焦炉烟尘综合治理改造。

2.1 工艺改进

将炼焦一车间3座焦炉的装煤除尘工艺，由原荒煤气部分燃烧式导烟除尘改为将N号炭化室装煤烟尘导入N+2号和N+4号炭化室炉顶空间的不燃式除尘，并恢复、建造两座地面除尘站，完成装煤和推焦除尘。

1#、2#、3#焦炉用一套装煤、推焦一对一地面除尘站，机侧炉头烟通过集尘小罩、对接弯管、装煤车车载伸缩式对接导套、皮带密封小车及导烟管导入地面除尘站装煤除尘仓；推焦除尘用拦焦车车载集尘罩、皮带密封小车及导烟干管导入地面除尘站推焦除尘仓。炉顶采用水封导套密封、高压氨水无烟装煤。图1为改造后的工艺流程图。

图1 改造后的工艺流程图

2.2 改造内容

对部分上升管、桥管、翻板等部件进行维修与更换；风机转子更换为三元流转子，流量保证1 400 m3/min，功率由1 000 kW提高至1 250 kW；增设高压氨水系统，新购置3台Q=95 m3/h、H=350 m的高压氨水泵(带变频)；将现有焦炉炉顶中间、焦侧导烟孔改为配有水封盖的水封套并加装上下水系统；将现有3台消烟除尘车利旧改造为双M型管式导烟车；加大集烟罩尺寸，改变集烟罩侧板角度，加强集烟罩密封；装煤车加装车上伸缩式对接导套、导烟管，并安装装煤皮带密封小车；设计、安装装煤、推焦除尘干管，制作、安装皮带密封小车及密封皮带；地面除尘站改造建设；增加机侧炉头烟收集装置；一系安装集气管自调系统。

2.3 主要设备改造

2.3.1 炭化室炉口改造

将炉顶沿炉体纵向焦侧和中间两行原传统炉口盖全部拆除，改为炉口水封，炉口水封上部配有专制的水封盖，水封盖的启、闭均由导烟车“M”型导管内设置的抓手自动完成，装完煤后盖住水封盖，确保N+2号和N+4号炭化室(反向时N-1号和N-3号炭化室)的炉顶空间在装煤前到装煤完成后整个过程期间与大气完全隔绝。

炉口水封如图2所示。

图2 炉口水封示意图

2.3.2 导烟车改造

将现有的3台消烟除尘车利旧改造为双M型管式导烟车；另外新制作双M型管式导烟车1台，以实现1#、2#焦炉2台导烟车互为备用，3#焦炉一开一备，确保生产的连续性。

每台导烟车有两根“M”型导烟管，其中焦侧炉口“M”型导烟管能够沿焦炉纵向前进或后退一个炭化室中心距的距离，以解决焦炉两端边炉的装煤导烟问题；中间炉口M型导烟管设置成固定型式。

正常工作时，首先液压缸驱动提盖机构带动抓盖机构伸出到位，之后双M型管升降机构下降使抓盖机构触到水封盖蘑菇头到位，双M型管与水封内水面接触瞬间关闭大气连通阀，抓盖机构抓住蘑菇头后提盖机构提起水封盖，开始导烟。导烟完闭后，提盖机构盖合水封盖，水封盖与水封内水面接触瞬间打开大气连通阀，抓盖机构松开水封盖蘑菇头，双降机构使双M型管升起，工作完毕，进行下炉操作。各机构通过接近开关进行限位。

边炉操作时，焦侧M型管移位缸驱动移位装置使其移动到位，后续操作同上。

2.3.3 高、低压氨水系统改造

新购置3台DG85- 67X6型高压氨水泵(两工一备)，进水主管道为DN200，出水主管道DN150；将现有低压氨水喷头更换为高、低压两用氨水喷头，并安装三通切换阀进行高、低压氨水切换，装煤时利用高压氨水喷射产生的吸力将装煤过程中产生的荒煤气吸入集气管，装完煤后用低压氨水喷洒使荒煤气有效降温。

2.3.4 集气管自动调节系统升级改造

集气管自动调节系统克服焦炉推焦、装煤、换向以及鼓风机后阻力变化的干扰，通过自动调节集气管翻板开度、高压氨水流量、风机转速，快速平衡稳定集气管压力，控制其在工艺指标范围内；当自调系统出现故障时，系统快速切换至备用自调系统，控制集气管压力确保系统稳定。如果整个自调系统出现故障，集气管、鼓冷控制室可切换至“手动”状态调节翻板开度、高压氨水压力和风机转速。

2.3.5 地面除尘站改造

焦侧除尘采用皮带小车密封方式，拆除原焦侧水封槽，保留支架，重新设计制作皮带通风槽，增加3台皮带小车，通过除尘连接管导入地面除尘站。机侧炉头烟气采用在每个炭化室机侧炉头顶部设置一对一集尘小罩收集，装煤车上设计、加装伸缩式对接导套及导烟管、皮带密封小车。

项目实施完成指标：装煤烟气捕集率≥98%；出焦烟气捕集率≥98%；装煤、出焦烟气净化效率≥99.5%；除尘器排出口气体含尘≤30 mg/m3。

2.4 技术改造特点

本次技术改造，首先将传统的炭化室炉口盖改为炉口上部加水封的水封盖，不仅实现了导烟过程炭化室空间与大气的绝对隔绝，同时水封补水装置进行改进，利用初冷器回水总管上段与焦炉炉顶高度差形成的压差，为水封补水，既节省了动力消耗，又满足了生产要求。

在机侧炉头烟处理上，装煤车布置导烟干管及对接装置，解决了4.3 m焦炉机侧炉头空间窄小、布置困难的问题。

在导烟车的设计上，首次采用双M管结构，另外后续还进行自动点火和自动取炉顶盖等技术革新。

3 效益分析

3.1 经济和节能效益

技改后每年可增加荒煤气1 085万m3，每年仅节约煤气一项增加效益约600余万元，化产品可增加经济效益300余万元，两项合计约900余万元，节约煤气、焦油、粗苯折标煤8 133.14 t。

3.2 环保效益

每年少排废气6 781万m3，减少粉尘排放1 800 t。炉顶中间、焦侧水封槽的安装，使炉顶环境温度平均下降6～8 ℃，降低了烟尘对大气的污染，有效保证了焦炉的正常生产。

4 结束语

河北某大型焦化企业3座4.3 m捣固型焦炉装煤除尘工艺设备的成功技改，不仅节约能源，增加了公司收益，而且减少了废气和粉尘排放，有效减轻了公司的环保压力，节能、减排、环保、经济效果十分明显。另外，本项目采用的炉顶水封及补水方式、双M管导烟车边炉导烟形式、机侧炉头荒煤气处理装置，可供国内同类型4.3 m捣固型焦炉除尘改造参考。

[1] 于振东，郑文华.现代焦化生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2010.

[2] 王晓琴.炼焦工艺(第2版)[M].北京：化学工业出版社，2010.

[3] 何建平.炼焦化学产品回收与加工[M].北京：化学工业出版社，2010.

[4] 王恭铎.焦炉装煤烟尘治理的烟气量计算[J]. 燃料与化工， 2002，(1)：14-17.

[5] 姚昭章.炼焦学[M].北京：冶金工业出版社，1995.

[6] 鞍山焦耐院.焦化设计参考资料上册[M].北京：冶金工业出版社，1980：307.

Dust removal process and equipment modification for the charging system of 4.3 m stamp-charging coke oven

BAO Xiao-qian

This article describes the necessity to modify the offgas treatment of stamp-charging coke oven and introduces the upgrading and modification of dust removal vehicle, ground dust removal station, coal gas blower and header pressure self-regulating system; it also introduces the equipment design and installation of water sealing structure on the top of oven and high-pressure ammonia system; besides, the expected results after the modification is evaluated.

stamp-charging coke oven; dust removal for charging system; water sealing at oven top; offgas guiding vehicle; dust removal with high-pressure ammonia

鲍晓前(1974—)，男，新疆哈密人，研究生学历，工程师，从事煤焦化生产技术和安全管理工作。

2016-04-14

2016-06-03

TF805.3

B

1672-6103(2016)04-0045-03