改善湿熄模式降低细颗粒物的研讨

王芸

（山西焦化集团有限公司 山西 临汾 041600）

1 细颗粒物的危害

在炼焦行业生产过程中，造成细颗粒物浓度高的主要原因是湿熄焦过程中排放的大量熄焦蒸汽。细颗粒物的成分较为复杂，主要取决于其来源，其来源分为自然源和人为源，目前已知危害较大的是后者。细颗粒物能长期漂浮于空中，其在空气中的含量浓度越高，代表空气污染越严重。而熄焦操作过程中的逸散物排放就是人为源，在其排放至大气后，极易导致局部区域细颗粒物浓度升高［1-2］。

2 湿熄焦细颗粒物升高原因

湿法熄焦操作采用的工艺原理为喷洒水熄焦降温，因为焦炭急剧冷却，造成内部产生裂纹和破裂，而且这种现象由于焦炭裂缝中含水的急剧蒸发而加剧，造成焦炭强度下降，粉尘逸散增加，焦炭水分高，增加焦粉含量。

2.1 湿法熄焦过程

煤装入炭化室进行隔绝空气高温干馏，生成焦炭后，由焦炉机侧的推焦车将成熟的焦饼推向焦侧，再由拦焦车导焦栅将红焦导入熄焦车内。湿熄焦时，将红焦送至熄焦塔下熄焦，经过沥水后，送至焦台晾晒。放焦过程中出现的红焦由人工进行再次熄灭，在焦台上晾一段时间后，焦炭由刮板机刮至皮带机运输至后续工段。

传统的熄焦设备由熄焦塔、熄焦泵房和熄焦池（焦粉沉淀池）组成。工艺流程为工业用水与下方的红焦进行热交换，熄焦过程中伴有大量的熄焦水和逸散物蒸发。炽热的红焦由熄焦车送至熄焦塔下，将其喷洒熄灭。

2.2 原因分析

（1）熄焦池也叫焦粉沉淀池，主要作用是将熄焦过程中产生的焦粉进行沉淀堆积，利用抓斗机将沉淀的焦粉抓出，再由汽车将其外运。整个熄焦系统的用水可以使用处理后的工业水，在整个热交换过程中，会有部分水分蒸发，需及时补充。如果补充生产系统中的废水，熄焦过程中逸散的气体不但会造成周围大气污染，而且会腐蚀熄焦设备和附近的建筑物。所以，要严格把控补给熄焦系统的水源，确保水质不超标，同时，要安装除尘捕集装置，减少粉尘逸散。

（2）熄焦用水量的大小对整个湿熄过程产生的逸散物影响很大。熄焦时间越长，用水量越大，焦炭水分含水量越大，逸散物也就越多。

（3）常规采用的熄焦方式为均匀喷洒熄焦，在水流喷洒过程中，导致熄焦车上部焦炭换热较快，水被上部焦炭吸收及蒸发，只有一部分水流至熄焦车底部。由于熄焦车车体为斜坡式，焦炭在车体内的布局也是均匀的，如果从缩短熄焦时间来减少焦炭水分和逸散物，就会造成底部焦炭无法彻底熄透，在熄焦后出现大面积红焦，需进行人工二次熄焦；但要将红焦彻底在熄焦车内熄灭，就需要延长熄焦时间，导致车体内上层焦炭水分增加，逸散物增多。

由于熄焦车设备的特殊性，车体内焦炭的厚度不均，造成焦炭在湿熄过程中因设备密封不严、除尘装置不完善、操作不规范等均会造成环境的二次污染，且极易造成焦炭水分升高，焦炭质量下滑。

3 治理措施

为有效降低湿熄焦过程中排放的熄焦蒸汽和颗粒物，采取了一系列的改善措施进行治理，包括对设备的改造、操作方式改变等。

3.1 对熄焦设备进行密封和改造

3.1.1 对熄焦车车体进行密封

熄焦车密封不严，在熄焦过程中，大量的水直接从缝隙大的地方全部溢出，无法做到有效熄焦。为防止湿熄时红焦熄不透，凉焦台出现红焦，组织对熄焦车的门板、挂板、底板、侧板进行整型、贴补、更换，并对熄焦塔下腐蚀严重的横排管进行消漏，确保熄焦车车体的严密性。车体严密性提高后，可以缩短整个熄焦时间，减少用水量，降低排放蒸汽的时间。

3.1.2 对熄焦塔下喷淋装置进行改造

熄焦塔下的喷淋装置原来是在4根主管上分布着均匀的喷淋头，但在实际生产过程中，结合熄焦车车体南高北低，红焦在车体内部的分布并不均匀，而均匀的喷淋装置在使用过程中势必造成焦炭少的一侧水分偏高，或者焦炭多的一侧存在红焦情况，且会大量使用熄焦水，造成水量增多。

根据熄焦车货架车内接焦后焦炭层的薄厚程度及货架车的结构特点，对熄焦塔下横排管上每排靠南的2 组喷淋头分别进行了缩口改造，将喷头下部直径由100mm分别改为60mm、70mm。通过对喷头进行改造，使熄焦时水流分布更加均匀，有效防止焦炭局部出现红焦和熄焦过度。减少喷头改造情况如图1所示。

图1 管道喷头改造

3.2 精益各操作环节并规范操作

3.2.1 采用定点接焦模式

通过现场观察，重新制定熄焦车接焦操作。将原来的移动式接焦改为定点式接焦，使每炉焦炭在熄焦车内的布局相同，根据焦炭在焦罐内的不同厚度，调节相应的喷淋装置出水大小，以确保每个位置的焦炭均能熄透。同时，炭层在货架车（熄焦车）中较厚，上层焦炭在作业过程中可以阻止底层粉尘向大气逸散［3-4］。

3.2.2 调整熄焦时间

为确保焦炭水分低且无红焦，在对设备进行补缺和消漏过程中，逐步对熄焦时间进行调整，经过多次对熄焦大水时间、小水时间的调整、跟踪观察、应用，将原来的熄焦时间140s（大水120s，小水20s）逐步调整为90s（大水85s，小水5s），在节约水资源的同时，降低了焦炭水分。

3.2.3 改善熄焦水质，确保质量

在减少熄焦时间的同时，为确保红焦熄透，及时与调度中心进行协调，对熄焦使用的废水进行调整，减少废水使用量，增加消防水使用量，在废水中加消防水混合后进行熄焦，从而降低熄焦水中的氮氧化物、SO2、焦油等杂质，改善熄焦水质，确保焦炭易熄灭，也保证了焦炭水分降低。

3.2.4 规范熄焦车司机操作

组织对熄焦车司机、焦台操作工进行培训：要求焦台操作工按序放焦，确保凉焦时间；熄焦车司机规范接焦、沥水；加强现场检查操作工的规范操作情况。

在接红焦时，要匀速接焦，保证每炉红焦均匀接在货架车内，减少波峰和波谷现象。

熄焦塔下熄焦时对位准确，确保均匀熄焦和熄完焦后没有红焦。

熄完焦后，开离熄焦塔外停止行车，沥水40s。

沥水后，将焦炭按顺序均匀放在焦台上。

加强熄焦池格栅门板的检查，确保滤水通畅。

3.3 熄焦塔抑尘装置改造

3.3.1 改造原因

熄焦塔捕集除尘装置原设计只有一层折流板，且随着使用时间增长，以及逸散物对设备的腐蚀，原有的单层折流板对熄焦过程中的水汽、焦粉收集效果已不够理想［5-6］，在熄焦过程中，部分逸散焦粉直接排入大气，无法达到目前环保形势的要求。针对熄焦作业时焦粉无组织逸散的现状，对熄焦塔粉尘逸散装置进行治理，通过前期考察，确定了熄焦塔双层喷淋项目的可行性。

3.3.2 改造过程

根据熄焦塔熄焦除尘装置项目的生产需要，计划增加一套除尘装置。鉴于熄焦塔顶部未做混凝土基础，根据现场实际情况，定制一种新型的玻璃钢材质除尘装置，此装置既省去做基础的费用，除尘效果又大大提升。通过对熄焦塔捕集除尘进行了双层喷淋装置改造后，增加的新型玻璃钢材质设计为精过滤平铺型S波高效除尘设施，对熄焦蒸汽中所夹带的粉尘二次进行捕集，提升了熄焦塔除尘效率；同时，更换了除尘装置喷淋清洗管线，定时对折流板进行冲洗，保证了除尘效果。

4 效果评价

通过对货架车车体密封、熄焦时间调整、熄焦塔下输水管线消漏、熄焦塔下疏水喷头改造、凉焦时间控制、工艺操作、水质调节及对熄焦塔除尘设施改造等方面措施采取，取得了4个方面的明显效果。

4.1 实现低水分熄焦

凉焦台焦炭水分从8%～10%下降至3%～5%，最低可达3.6%，焦炭水分有效下降，提高了焦炭品质。结合生产情况及数据分析，焦炭水分越低，其波动值越小。通过治理，整个水分下降率较改造前约降低40%～60%，焦炭水分基本控制在3%～5%，焦炭水分均匀，不管是在运输过程还是在后续高炉使用过程中，工艺调节难度均大幅下降，稳定高炉生产。具体数据如图2所示。

图2 焦炭水分控制情况

4.2 减少熄焦时间

通过规范熄焦操作，设备密封及熄焦水质更换，使熄焦时间由140s 减少为90s，熄焦过程熄焦水汽减少了50s 的蒸发时间，大幅度减少了熄焦过程中细颗粒物的逸散。同时，因缩短了熄焦时间，可使整个出炉过程中的单炉操作时间缩短，在焦炉生产过程中出现误炉后，因为熄焦单元的操作时间减少，可以使延误的生产在短时间内赶回，还因熄焦方式的改变，改善了焦炭质量，提高了整个装置的生产能力。

4.3 减少熄焦水用量

未改造前，每炉熄焦时间为140s时，每熄一炉焦，高置槽水位下降2.6m。熄焦时间为90s 时，每熄一炉焦，高置槽水位下降1.7m，折合熄焦用水量由140s 的74.5t减少为90s的48.7t，减少了熄焦过程25.8t熄焦水汽的蒸发量，同时吨焦耗水量也随之减少。

4.4 熄焦塔改造后降尘点明显减少

为了对熄焦塔改造前后的效果进行比对，将熄焦塔改造前后的熄焦过程降尘点用同一纸张进行了现场实验。改造前，同一纸上降尘率约为70个点；改造后，A4纸上降尘率约为40个点，降尘率下降43%。

综上所述综合效果，通过吨焦焦泥量变化情况，能看出明显效果，之前吨焦焦泥量为0.948t，现在吨焦焦泥量为0.963t，湿熄每炉焦炭增加15kg 焦泥量，也就是，每湿熄一炉焦炭，空气中减少15kg的细颗粒，减少了空气污染，缓解了空气质量管控压力。

5 结语

治理细颗粒物要从源头入手，采取综合治理策略，对现有除尘技术和设备进行改造。在生产过程中，严格控制所产生的粉尘污染，还继续采取低水分熄焦，通过规范操作、设备维保、缩短湿熄时间，降低熄焦水汽排放量。加强对熄焦塔折流板的冲洗频次，确保除尘装置的正常使用，增加焦粉捕集率，减少逸散物。并通过对同行业进行对标，了解能否增加熄焦塔高度或再增加捕集装置，提高排放逸散物排放高度，使有毒物质、粉尘浓度得以稀释。对于这种方案的可靠性和安全性，还需进一步探讨。当然，随着科技不断进步，干熄焦装置的投入也在不断增加，通过干熄焦的使用，减少湿熄焦，也可以进一步控制细颗粒物在大气中的排放含量。