4.3m焦炉炉顶消烟除尘车的改进与效果
某公司年产焦炭80万吨、焦油4万吨、轻苯1.4万吨、甲醇10万吨。原有的两台XH-4.3D型焦炉炉顶消烟除尘车，由双吸口、双卧式燃烧室、双洗涤净化排放系统组成。投入使用后，消烟除尘效果不好，主要存在如下问题。
(1)装煤时，机侧炉门处黄烟外逸量大；
(2)吸取的烟气在燃烧室内燃烧不充分，冷却、洗涤、净化处理效果不理想，排放黑烟时间过长;
(3)推焦时，焦侧的烟尘不能有效地收集处理;
(4)冷却、喷洒用的喷嘴易堵塞，冷却器易烧坏；
(5)燃烧室耐火砖内衬易脱落；
(6)走行不平稳，多次出现轮轴切断，轴承损坏，走行联轴器连接螺栓切断；
(7)该车平台上的设备拥挤，整车重量大，事故多，维修量大，运行费用高。
1、存在问题的分析及改进措施
针对消烟除尘车存在的问题，该公司对4.3m焦炉炉顶消烟除尘车进行多方考察与调研，以寻找合适改造方案。通过对各家消烟除尘设备在消烟除尘效果、性能和特点的分析，提出了改进措施。
1.1提高消烟除尘车的吸烟能力
该公司的焦炉装煤时，机侧炉门处仍有黄烟逸出，其原因是消烟除尘车对机侧的吸力较低。除尘车上虽有2台132kW风机，但是吸入口设在炭化室靠近焦侧的第二、三除尘孔上，吸力明显偏向于焦侧一方。装煤时产生的大量荒煤气，由于靠机侧方没有足够的吸力，荒煤气易从机侧炉门逸出，造成焦炉机侧炉门处冒黄烟较多。
该公司将双吸口改为用单吸口从中间除尘孔吸取炭化室内的混合气体。吸口的导套也由外导套改为内导套，使吸力集中，吸口对炭化室两端的吸力基本平衡。通过调整系统的吸力，使机侧炉门内和焦侧炉门内均保持在微负压状态，既消除了机侧炉门装煤时冒黄烟的问题，又减少了焦侧烟尘的排放量。由于单吸口是从炭化室中间除尘孔吸取炭化室内的气体，吸力比较集中，因此不需要太大的风机。考虑到单个炭化室正常装煤时，瞬间荒煤气最大发生量在46000m3/h左右，而且考虑到系统中的几处空气入口及系统阻力等因素，因此选用风量为53000m3/h、功率为220kW的单台抽风机。
1.2改进燃烧室内混合气体的燃烧效果
针对消烟除尘车存在燃烧室结构不合理、荒煤气中水蒸气含量过大、空气混合比调节不恰当和燃烧空间不充足等问题。将煤饼水分控制10%以下,以降低荒煤气中的水蒸汽含量外，还对消烟除尘车燃烧系统作了以下几方面的改进。
(1)将双卧式燃烧室改为单个立式燃烧室，燃烧室自平台往下逐渐缩口过渡到吸口位置，尽可能缩短燃烧室吸口内的导套。这样既增加了燃烧室的容积，又避免了导套处气体流速快、导套距离长、火苗及周围气体温降大等原因而造成火焰的熄灭问题；
(2)将燃烧室的有效燃烧容积扩大为30m3，以保证充分的燃烧空间；
(3)从焦炉燃烧室吸口吸取的混合气体，经过导套下部的空气人口、吸口与燃烧室之间V型过渡段的空气入口、平台上部燃烧室的空气开口等3处空气进气口来调节焦炉煤气和空气量，在较佳的混合比状态下，实现一次、二次燃烧，并最终实现充分燃烧。
1.3提高除尘效果
消烟除尘车除尘效果不佳的原因是洗涤、净化设备的设计不合理和喷头喷洒效果差。对此，作了如下改进。
(1)将双洗涤、净化、排放系统改为单洗涤、净化、排放系统。该系统由冷却器、螺旋板除尘器、旋流板塔、文丘里除尘器、离心沉降器和抽风机组成。同时将文丘里除尘器安装在旋流板塔之后，使已降温收缩后的气体通过文丘里，以减少系统的阻力；
(2)冷却、加湿、洗涤选用不锈钢螺旋喷头和阻盘式喷头，供水管路与喷头之间用快速接头连接，其通水量大，即使有杂质也不易堵塞，且喷洒效果好，更换和维护方便；
(3)供水水泵选用3台7.5kW、扬程47m、流量30m3/h的自吸水泵，两开一备。吸水槽内提供足够的水源，以避免离心泵不上水或上水量不足造成设备过热损坏或喷淋效果不佳。
1.4改进燃烧室内壁的耐火砖材质
燃烧室内壁衬有耐火砖。在燃烧室的前半部，混合气体剧烈燃烧和膨胀，对燃烧室内壁的耐火砖冲击很大，易造成衬砖层脱落。为增加燃烧室耐火砖层的强度，采用重质粘土砖砌筑燃烧室。燃烧室后半部的气流比较平缓，为减轻整车的重量，选用轻质粘土砖砌筑。
1.5走行机构的改进
走行机构的故障较多，究其原因有以下几方面：
一是由4组轮子组成的走行机构，每组轮子架上的5个弹簧支撑着熄焦车体平台。由于平台过重，且设备布局不合理，存在偏重问题，弹簧受力不均，行走时整车晃动；
二是走行轮的轴承为一对圆锥滚子轴承，轴承游隙量小，不具有调心功能，而炉顶熄焦车轨道跨距又大，轨道还易变形，由于轴承受力不合理，易造成走行轮轴承损坏或轮轴切断。
为此，采取了以下改进措施：
(1)减轻平台上设备的重量，并合理布局，以避免出现偏重；
(2)将走行机构改为销轴鞍座式走行机构，能够自动补偿轨道的误差。轮子轴承选用双列自动调心滚子轴承，以适合跨距大、两轴承座同轴度差的走行方式；
(3)走行电机采用变频调速控制，既有利于消烟除尘车的平稳走行，又有利于消烟除尘车的准确、快速对位。
1.6改进导套结构
改进了导套的升降及上下定位控制。将套筒由电液推拉杆牵引的上下移动改为电磁铁控制配重的杠杆，以带动套筒上下移动。不仅限位准确，操作可靠，也可用人工操作杠杆来带动套筒，既省力，又方便。
2、应用及效果
2005年6～9月，公司先后制作安装了2台新型消烟除尘车，见图1。
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图1新消烟除尘车燃烧消烟除尘系统原理
1－导套；2－燃烧室；3－冷却器；4－旋流板除尘器；5－旋流板塔；6－文丘里除尘器；
7－离心沉降器；8－风机；9－电机；10－水泵及管网系统；11－水槽；12－电动蝶阀。
如图1所示，新安装的2台消烟除尘车分别于2005年7月和9月投入使用。两台消烟除尘车自使用至今运行正常。不仅消烟除尘系统布置合理、设备简单、整车重量轻、电耗低、运行平稳、维修量少，而且操作简单可靠，在一定程度上减轻了工人的劳动强度。
新消烟除尘车的消烟除尘效果极为明显，只在开始的十几秒内有少量黑烟排放，以后就排放白色蒸汽。机侧炉门处基本无黄烟冒出。2005年9月，山东省环境监测中心站对该消烟除尘车进行监测，其结果见表1，外排气体符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996）二级标准120mg/m3。
表1新消烟除尘车外排烟尘的监测结果（mg/m3）
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3、结论
使用改进后的新消烟除尘车后，较好地解决了公司焦炉生产中的消烟除尘问题，为4.3m焦炉炉顶的消烟除尘车进行了创新，新消烟除尘车能有效收集焦炉推焦和装煤时排出的有害气体及烟尘，通过逐级净化处理，可使外排烟气达到了国家对现有炼焦炉大气污染物排放标准的要求。该技术简单、可靠、效果好，可节约资金和降低运行成本，值得推广应用。
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