干熄焦运输装置设置增湿降尘系统的探讨

2017-12-21朱延群

山东冶金 2017年5期

关键词：降尘焦炭吸水率

朱延群

（济钢集团国际工程技术有限公司，山东济南250101）

干熄焦运输装置设置增湿降尘系统的探讨

朱延群

（济钢集团国际工程技术有限公司，山东济南250101）

为减少干熄焦冷焦运输过程中的大量扬尘，对干熄焦冷焦运输过程尘源及焦炭吸水性进行了分析，设计1套增湿降尘系统，并制定了增湿降尘系统的工艺流程，提出了注意事项。

干熄焦；冷焦运输；增湿降尘系统；节能减排

1 前言

在焦化行业，干熄焦作为一种成熟的节能减排工艺已经得到了推广普及。干熄后排到冷焦运输系统的焦炭温度比较高，并且在冷焦运输、转运过程中会产生大量扬尘。目前，行业内普遍做法是在冷焦运输转运点设置除尘罩，将产生的扬尘通过就地除尘器或者集中除尘地面站处理后达标排放，这种处理方式在转运点除尘效果良好，但是在皮带运输过程中仍会扬尘，同时还会增加除尘系统的电耗及检修维护成本。探讨设计1套增湿降尘系统，将干熄炉排出的焦炭输送到缓冲仓进行喷水增湿降尘，使焦炭在增湿的同时，细小粉尘颗粒附着在焦炭上，在运输及转运过程中不会脱离焦炭而产生扬尘。此套系统电耗少，使用废水，维护成本低，相比传统袋式除尘系统既有良好的节能功效又有良好的减排效果。

2 尘源及焦炭吸水性分析

1）干熄焦冷焦运输过程尘源分析。干熄焦冷焦运输过程的尘源主要有干熄炉底部排焦溜槽、排焦胶带机落料点、皮带水平段及转运站皮带头尾部落料点。粉尘性质：粉尘真密度2.08 t/m3；粉尘假密度0.4～0.6 t/m3；烟气含尘浓度 5～20 g/m3。粒径分布见表1。干熄炉底部排焦溜槽、排焦胶带机落料点产生的扬尘通过干熄焦本体环境除尘系统处理，皮带水平段及转运站皮带头尾部落料点产生的粉尘需要由其他除尘设施处理。

表1 干熄焦粉尘粒径分布

2）焦炭吸水性分析。干熄焦生产的焦炭粒径一般为40～60 mm，热强度为62%～68%。由于焦炭是非亲水性，故焦炭的吸水率较低。为分析焦炭的吸水性，做如下两个实验。

实验1，将不同粒径的批样焦炭放入常温水中浸泡，得出的焦炭吸水率与浸泡时间关系见表2。

表2 焦炭吸水率与浸泡时间的关系

实验2，不同温度的焦炭，浸泡5 min得出的焦炭吸水率与温度的关系见表3。

表3 不同温度焦炭浸泡5 min后吸水率变化

将干熄炉底部排出的热焦炭（表面温度约120℃）放入室温水中浸泡10 min后，焦炭含水率为10.5%。

对于干熄焦焦炭，分析实验1和2得出以下结论。1）在焦炭浸泡初期，焦炭吸水率增长较快；之后随着时间的延续，焦炭吸水率增长速度缓慢。2）焦炭吸水率随着焦炭温度的升高而增大。

由于增湿降尘系统的水是喷淋到焦炭上的，焦炭的吸水率只能参考浸泡焦炭的数值，在实际应用中会有所降低。

3 增湿降尘系统工艺设计

干熄焦炉底部排出的高温焦炭经皮带机送到焦炭缓冲仓顶部，卸入焦炭缓冲仓；增湿降尘系统在焦炭缓冲仓顶部向仓内焦炭喷淋水，喷淋水接触到刚入仓的热焦炭后一部分被焦炭吸收，一部分变成蒸汽排出，剩余部分在仓内向下流。水在向下流的过程中与下层焦炭不停地被吸收与蒸发，最终未被吸收及蒸发的水由仓底排出。在此过程中，焦炭吸水率逐渐增大，温度逐渐降低，细小粉尘颗粒附着在焦炭上，最终由仓底卸料阀排出至皮带机运走。由于焦炭为多孔状结构，蒸发的水蒸汽在仓内向焦炭侵入，增加焦炭吸水率。根据实践得出，焦炭吸水率在4%以上时可满足降尘的要求。

增湿降尘系统的工艺流程如下：干熄炉底部排出焦炭→皮带机→焦炭缓冲仓→增湿降尘系统→缓冲仓底部排出焦炭→皮带机运走。

工艺流程见图1。

图1 增湿降尘系统工艺流程

3.1 焦炭缓冲仓

焦炭缓冲仓是提供焦炭缓冲的仓室，也是增湿降尘系统工作的主要地点。焦炭缓冲仓的设计影响焦炭在仓内的滞留时间，进而影响焦炭的吸水率。焦炭缓冲仓的容量、尺寸的设计及仓底卸料阀的选型应考虑干熄焦产量、焦炭的吸水性、增湿降尘喷淋系统的分布。缓冲仓的容量设计可考虑1～2 h的焦炭缓冲时间，这个时间应满足焦炭吸水率要求。仓体设计要考虑防水、防高温的措施，同时仓壁需要加防磨衬垫。

3.2 变频水泵

变频水泵是增湿降尘系统的重要设备，它提供、控制增湿降尘系统的喷水量。为保证系统的稳定性，设置两台变频水泵，1用1备。变频水泵的流量确定应考虑焦炭的吸水率、蒸发量、排出量，还应考虑焦炭产量的波动。理想状态下，喷淋系统喷出的水应当被全部吸收及蒸发，仓底部无多余水分排出。在实际应用中，由于焦炭的非亲水性、在缓冲仓内的紧凑堆积状态等因素，喷淋的水没有被全部吸收及蒸发，多余的水在仓底部排出。由于诸多不确定因素，变频水泵流量的计算没有公式可参考，在实际应用中可根据小型试验确定参数，也可考虑部分余量，在调试时根据运行情况调节流量。变频水泵的扬程应根据输送系统阻力损失确定，末端预留0.1～0.2 MPa的喷淋压力，同时要确保在调速时保证最低扬程要求。

3.3 喷淋系统

喷淋系统是增湿降尘系统的核心部分，喷淋管道及喷头的布置影响焦炭吸水均匀性。喷淋系统是由管道输送系统、喷头及管件组成的。管道输送系统包括管道、开关阀门、流量计等。管径选择应合理，尽量降低阻力损失；仓顶喷淋分支管道的布置应考虑喷淋水的均匀性以及阻力平衡；系统设计考虑排气、过滤措施；系统设置流量计及压力表以便进行系统调试。喷头是喷淋系统的重要部件，喷头的型号、数量应根据喷淋覆盖范围、喷水量等确定；喷雾形态可根据缓冲仓形态选择，圆形仓可选择圆形形态，方形仓可选择方形形态。喷头喷出水后应无缝覆盖仓内整个料面，确保喷淋的均匀性。

3.4 排蒸汽系统

排蒸汽系统用于排除缓冲仓内产生的蒸汽以及缓冲仓底部卸料处产生的蒸汽。在缓冲仓内，由于水与热焦炭接触，产生大量蒸汽向顶部流动，由缓冲仓密封不严处漏出；吸水后的热焦炭由缓冲仓底部卸料阀排出，虽然此时焦炭温度已经降低，但是在皮带上运输的焦炭在一段距离内仍会冒出少量蒸汽在通廊内积聚。缓冲仓内、缓冲仓底部卸料阀卸料处冒出的蒸汽会带有少量焦粉尘颗粒。为处理此部分含尘蒸汽，需要在缓冲焦仓顶部、顶部皮带机卸料处、底部排料处设置局部排气罩，设置湿式除尘系统集中处理后排入大气。通廊内的蒸汽可以通过屋顶风机排出。