干熄焦环境除尘系统的优化与改造

2022-02-08张晓林

技术与市场 2022年3期

张晓林

(河南平煤神马集团首山化工科技有限公司，河南平顶山 467000)

0 引言

现阶段工程体量庞大的焦化量导致干熄焦系统需要长时间暴露在高压、磨损和压差过大的环境中，致使配套的环境除尘系统往往需要做到对排焦装置、上料斗集尘、除尘气源路线的合理优化，并确保除尘系统能够高效稳定地运行在焦化生产流水线中。事实上，对于熄焦环境除尘系统的优化与改造不仅能够提升焦化工程生产的除尘效率，而且能够极大程度上增加焦化生产的环保效益，保障焦化除尘系统的稳定性，增加焦化生产行业的经济收益。

1 干熄焦环境除尘系统的工艺和特点

干熄焦技术具有改善焦化生产环境、提升焦煤能源回收利用率的先进技术特点，是我国现阶段发展绿色生态与可持续建设路线中最重要的冶金技术。循环经济项目在市场中的份额占比越来越高，基于能源可持续发展与优化的干熄焦技术可以大幅降低二氧化硫和二氧化碳等燃烧污染排放物的排放量。随着先进智能控制技术被广泛应用在冶金焦化能源生产领域，基于干熄焦除尘系统明显提升了焦化生产的净化效率，实现了生产环境的稳定。

现阶段投入生产的干熄焦环境除尘系统的核心装置由蓄热室冷却器、脉冲布袋除尘器和除尘风机等构成。当干熄焦除尘系统以循环风机和排出装置来进行工艺除尘时，干熄炉顶部的装焦口烟气容易产生堆积沉积现象，且由于装焦烟气占据除尘风量的50%以上，致使烟气温度较高且容易发展成周期扩繁现象。干熄焦环境除尘系统在干熄焦循环放散烟气后的烟气量不易控制。但与干熄炉顶部的装焦口烟气堆积现象不同，烟气会因浓度低而出现连续放散现象。当烟气运输到排焦焦口处时，连续性尘源的烟气温度高且浓度大。

2 干熄焦化环境除尘过程中存在的问题

由于装入装置除尘吸引力缺失，导致除尘管道与上料侧抖壁相连的阻挡栅格容易因焦炭颗粒阻挡而产生阻塞现象，而后随着焦化过程的不断进行，严重削弱了集尘管道的通风能力与除尘吸力。焦化过程中的提升机在装入装置关闭过程中会因为旋转焦罐变形，密封材料的高温煅烧脱落而产生大量焦粉四溢现象，危害焦化系统稳定运行的同时，严重影响了焦化绿色生产体系发展的稳定性。

现阶段除尘系统的溜槽侧面在进行溜槽作业中，会因为排焦系统电磁稳定性较差和溜槽物料通道的焦粉扩散现象严重而阻塞料尾器尾部，导致后续焦化工程的下料工作必须增加振幅排料力度，设备的过载风险较大，容易发生熔断器烧坏和死角风向的焦粒沉积现象。在焦化设备运行过程中，储气罐压差变化大会致使焦化除尘系统中脉冲阀动作压力缺失，导致除尘风量与气源压力过小。而当除尘器提升阀效果减弱，系统进出口之间的焦粉堆积而造成喷吹效果差，致使除尘后的粉尘浓度严重超标。

经过对现场设备的提升阀管压测量发现，除尘器会因风机吸力效果差而导致提升阀卡顿，且脉冲阀在反吹后的归位效果较差，仪表气量无法满足气罐原本的除尘风量需求。而且焦罐泄漏点的密封处理与压差清灰线路的优化程度会明显影响管道风量的流通能力，当压差与除风量较低时，除尘系统会因堆积出现不可忽视的环境污染。

3 干熄焦环境除尘系统优化与改造

3.1 装入装置优化策略

装入设备由集尘管道、传动机构、导向模板、料斗等组成。在焦化工业生产过程中，装入设备主要实现焦炭的运送和料斗下料口处水封槽的封闭接收，确保焦炭在装料过程中的粉尘封闭性。装入装置在料斗运输焦炭进入干熄炉后，依照料斗的对位结果向提升机发出焦罐下落的活动信号，此时除尘系统要从焦罐底部与料斗上口接触产生的漏泄现象进行优化，确保除尘风机在高速启动过程中能够有效降低大量粉尘外泄现象。

首先，对装入装置的上下料结构进行改装，防止因阵发性烟尘外泄造成的环境危害。经过对大量装入装置的改造和效果检验发现，当焦罐下落过程中对盖板的配重装置增加活动翻板，依照翻板在焦罐底闸门重力作用下的动能联动来增加上料的密封作用。而焦罐装置料斗缓冲座中添加可控的自动合拢装置，确保焦罐上升时的装焦完成环境处在一个相对良好的除尘环境中。同时，翻板处在封闭的工作场景中时，适当增加风机的风量来减少粉尘外泄。

其次，对装入装置除尘效果的改造和优化需要调整下料封罩的吃水程度。在装焦过程中，干熄炉预存压力过大会排斥干熄炉口在装焦过程中产生的反冲力，而水封罩水槽深度未能有效覆盖水封槽密封处时，必然会导致大量粉尘经由水封罩流出到外部环境中。因此基于车间的现场勘探和测量制定如下的优化策略，以实现溢出粉尘的高效除尘处理。

1)合理调节水封罩吃水程度。由于水封罩容易在焦化除尘过程中因高温而降低吃水深度，因此在保障水封罩吃水深度下移满足焦化除尘轨道的钢结构基础时，确保水封罩在以往吃水深度100 mm基础上调整吃水深度至220 mm，同时增加水封槽内堆积焦炭的清洗力度和频率，以保障装入设备的下料密封性。

2)在焦化除尘的装入设备优化过程中，对受高温烘烤频次较高的密封石棉布进行定期的性能检查和型号更换，以提升密封环境下良好的除尘效果。

3)为降低水封罩受干熄炉预存段压力产生的反冲力影响，在装入装置下料封装与除尘过程中定时检查干熄炉预存段压力的波动范围，确保预存段压力波动最小化。

3.2 除尘风机改进

提升机在收到提升塔上限信号后，按照装置开启指令打开集尘管道阀门，并进行高速度的风量除尘工作。除尘风机接收到冷却塔下限提升信号后，按照装焦进度来提升和降低风量速度。当提升至冷却塔上限后，装入装置和除尘风机会因动能变化而冒出大量粉尘。

从现阶段车间生产实际表现来看，风机高速到低速运转时间段设置不合理会明显增加粉尘漏泄量，且造成不必要的焦化资源损耗。因此，基于装入装置烟尘冒出情况和电量损耗现状进行分析，对除尘风机高速运转向低速运转的时间段进行控制，确保满罐状态下开启高速模式，装置全关后降速，并对降速时间段进行延后。经过实践证明，原有除尘调整时长为110 s时，粉尘漏泄现象明显减少，且节电效果显著。其次，可以在改善除尘风机时间偏移的基础之上，依据除尘布袋的压差大小来选择风机高低转动速率，依照120～204 r/min来控制除尘机的除尘效果，并有效地降低电能损耗。

3.3 布袋除尘系统优化

布袋反吹压力过大会一定程度上减少反吹效果，致使布袋因冲刷频率过高而降低使用寿命。对布袋除尘系统的优化，需要考虑布袋外壁粉尘附着对除尘效果的干扰，从除尘风口出口压力、反吹间隔时间和烟囱灰尘排放情况来实时调整反吹压力和间隔时间，确保反吹压力区间处于0.35～0.45 MPa，反吹停顿时间在30 s内。

对除尘脉冲间隔时长4 s内的除尘调整优化控制时，除了对除尘系统反吹压力和间隔时间的合理调整，还要从布袋系统中除尘布袋的功能检测和定期的更换着手，实现经济收益与环保效益的双丰收。在车间焦化生产过程中，新布袋往往比旧布袋表现出更小的除尘气流阻力，致使布袋容易产生损坏现象。因此，在除尘压差1 500 Pa的可控范围内，来实时观测烟囱气体排放量，并通过关闭离线阀板来定位破损布袋。其次，以开启布袋顶盖来进行灰仓与损坏程度的检测。同时，为了更好地确保在布袋仓顶盖开启过程中的除尘系统封闭性，要从气道与布袋仓的气体特征来确保除尘效果的稳定性。

3.4 排焦装置粉尘扩散优化

由于现阶段排焦系统电磁振动器与溜槽物料通道对循环风机产生气体的泄漏量较大，导致区域粉尘扩散严重。部分细颗粒在经过双岔溜槽除尘口时，会因吸入排焦除尘管道而使除尘风量受到影响，阻碍了给料器尾部粉尘的正常吸走和正常下料。因此为提升焦化除尘的生产效率，在溜槽侧面设置挡焦栅格和管道阻挡观察孔，确保焦炭能够被高质量地分类在除尘管道外部一侧。

同时，在集尘点下部垂直放置长约600 mm的钢管作为焦丁与焦末的沉箱管道，并定时组织管理人员对其进行清洗和管道状态的监督。为更好地提升除尘效果，在振动给料汇集点后增加成箱管道，确保主管末端的焦粒沉积能够得到及时的检测与清洗。对主管斜向拐角处同样设置避免死角风向堆积的沉箱管道，并从溜槽衬板的日常维护和检修中进行除尘功能的强化，将排焦粉尘扩散的维护与巡检工作直接纳入智能焦化系统的抽查考核日常中，以提升粉尘扩散可控性，增强除尘效果。

3.5 除尘风量与压差调整优化

在焦化生产过程中的除尘压差往往高于初始设计的压差大小，且实际除尘风量因资源损耗与体系结构的缘故而未能满足设计标准，往往表现出小于设计的除尘风量要求。由于除尘风量和压差偏移设计标准，造成脉冲阀与提升阀不能按照额度状态开展焦化工作。对现有风量和压差的检测优化要实现分门别类，从布袋除尘器、储气罐存储仪表等用于控制除尘压力和脉冲清灰动作的关键设备着手，确保提升阀提升与喷吹效果满足清灰室的过滤需求。

在焦化除尘装备的优化改造中，要保证现场储气罐的末端管压处于0.35～0.38 MPa。同时为杜绝提升阀卡顿现象，将原有高速压力-3 500 Pa调整到-2 200 Pa之内，确保高低开关的正常运行。为提升脉冲阀的偶然关闭的密闭性，要及时调整脉冲阀反冲归位位置，并提高储存罐气压存储量来增加仪表气源对提升阀的气体分配量。由于现有的除尘系统由除尘风机，集尘点和除尘器组成，为增强除尘气体在除尘系统中的流动抽引性，要保证除尘风机风量2万m3/h，并依照除尘布袋和集尘点的维护管理标准来平衡除尘风量。

现有的除尘设备往往处于长时间的运转状态，从除尘气源线路进行优化来区别提升阀与喷吹系统，可有效避免因仪表气流流失而产生的气源压力确实现象，进而增加设备的使用寿命。