南钢对水熄焦降尘除水雾装置的研究与实践
2021-03-25项国祥
项国祥
（南京金江冶金炉料有限公司，江苏 南京 211000）
0 引言
南钢燃料供应厂含两座6米55孔焦炉，一座6米60孔焦炉，与之配套的为一座140吨/小时干熄焦及一座75吨/小时干熄焦，当其中任何一座干熄焦系统计划检修或者年修时，均无法确保所产焦炭全干熄生产，必须采用备用水熄焦系统以取代检修停用的干熄焦系统。
1 改造背景
随着国家针对大气污染治理的要求日趋严格，2020年国家提出全面推进钢铁企业超低排放，于是南钢燃料供应厂技术人员加快对水熄焦降尘除水雾装置的深入研究。
南钢燃料供应厂三座6米顶装焦炉，分别于2004年和2006年投产，设计生产能力170万吨/年，日出焦207孔，日均产焦4400吨左右，每班出焦69孔，需水熄5孔/班，干熄焦系统在日常、计划检修、年修期间均不能满足全干熄生产。水熄焦时因水与红焦换热，产生大量水汽、粉尘及异味扩散至周边居民生活区，引起周边居民的不满甚至投诉。迫于环保及生产压力，一方面，燃料供应厂技术人员深入研究干熄焦系统运行问题，制定解决方案，提升干熄焦生产能力；一方面，同步研究水熄焦系统降尘除水雾装置的改造，设法在水熄焦时降低粉尘、水滴及雾气扩散距离[1-2]。
2 可行性研究
水熄焦系统由熄焦水池、熄焦水泵、高位水槽、塔底熄焦喷淋管系统、塔顶木格除尘器、混凝土塔本体几个部分组成。自投产以来，置于水熄焦塔顶的木格除尘器除尘效果日益下降，现场检查发现木格子除尘器因喷淋系统不能满足清洗需要，从图1看出，在长期使用中已积存堵塞大量的焦粉，无法起到继续除尘的作用；另外由于连续使用超过17年，水熄焦蒸汽对木格子除尘器的长期腐蚀，部分木质结构与除尘叶片已破损、断裂、脱落；木格除尘器仅对除粉尘有一定的作用，无法去除或降低水雾、水滴、异味气体。综上所述，线上使用的木格子除尘器因无法达到当前环保需求，已不具备继续使用的条件。因此，急需改造替换。
图1 木格子除尘器
技术人员针对水熄焦生产时所发生的汽量、气味、降粉尘、降水滴情况，结合焦化脱硫系统煤气折流板捕雾器的启发，与外部专业除雾器生产厂家协同开展联合攻关。经过开展文献查阅、取样分析，获得第一手数据，表1中明确了水熄焦生产时相关流量、压力、密度、面积等重要参数，为后续除雾器的正确选型提供了方向。
表1 水熄焦水汽数据
分析得出，安装合适的折流板除雾器，可有效地捕集雾滴及尘粒，并对易溶于水的异味气体进行捕集，同时可相对减少白雾的产生。同时为确保长周期稳定有效运行，避免除雾器叶片表面粉尘堆积，需要为除雾器装置配套冲洗水系统，以周期性喷淋，消除除雾器叶片表面附着的粉尘[3-4]。
3 改造实施
3.1 设备选型
通过查阅图纸资料，结合厂家现场验证，最终选择DV270型叶片除雾器，配冲洗水系统[5]。
DV270 叶片除雾器特点：
A.用于垂直进气，载有液滴的气流定向的功过带有设计的分离室。
B.叶片带有“V”型的压痕设计有利于被收集到的液滴排放和以较大的液滴返回气流中。
C.可以根据安装罐体或外壳尺寸定制成相应形状。除雾器本体技术参数：
DV270型除雾器2层（叶片表面带有倒液槽），材质为2205，酸洗钝化处理。DV270叶片间距为22mm，叶片高度为193mm，叶片厚度为0.5mm，U型支撑条厚度为0.8mm，除雾器安装净面积为54m2（单层）。
冲洗水系统：
冲洗水系统为1层，分6路进水，每路2根，总计12根冲洗管道。冲洗方向为上、下两级同时进行冲洗，材质为316L。冲洗水管配有冲洗水喷嘴，材质为316L，规格为28L/min，数量为336个。冲洗水泵1台，流量120m³/h，电机功率110kW。
3.2 安装
安装时采用两级分开安装的方式，第一级为设计为初分离，第二级为精分离，安装在顶部。在两级除雾器之间安装冲洗水系统。附安装示意图2及安装图片3。
图2 安装示意图
图3 现场制造图片
采用一层喷淋管，同时对除雾器的上下两层进行冲洗。优点是可以减少冲洗水阀门数量，减少冲洗水管路的支撑结构。 除雾器冲洗水耗为8m3/h，按照每60分钟冲洗水一分钟计算。除雾器冲洗水系统可以根据现场的应用情况灵活调整。
4 效果验证
新型除雾器自2021年9月5日安装投用后，前后对标效果明显，有效缓解塔外夹带大量水滴及尘粒，飘落厂区及居民区的情况。去除粒径大于31μm的雾滴，有效率为99%，除雾器后的雾滴出口含量为≤75mg/Nm3，基本消除了居民因水熄焦引发的投诉。附改造前图4及改造后图5对比。
图4 改造前
图5 改造后
5 结语
南钢燃料供应厂针对水熄焦系统的研究与改造，投用后效果明显，大幅降低了粉尘及水滴的扩散，相对减少了白雾的产生，保证了系统的稳定生产，为有序生产、环保达标、避免居民投诉提供强有力的保障。实践证明，该项改造是可行的，效果是成功的，值得在有需求的国内同行业推广。
