装煤推焦烟尘二合一焚烧净化系统的开发与应用
云南楚雄德胜煤化工有限公司始建于2002年，设计规模为年产焦炭60万吨，焦炉为两分火道、焦炉煤气侧入的单热式焦炉。焦炉在装煤过程中，由于炉内热空气的上升、煤料热解产生的荒煤气、水蒸汽以及大量粉尘从装煤孔中逸出。焦炉在推焦时，随着焦饼的移动与塌落，在导焦栅内与导焦栅出口处也有大量烟尘逸散。在无任何处理措施的情况下，大量烟尘无组织地排入大气，严重污染环境。据资料介绍，在装煤与推焦操作的短时间内产生的烟尘量是正常结焦周期内逸散烟尘量的7倍，是焦炉的主要污染源。这些烟尘及污染物对环境和人体有很大的危害。
目前，随着国家“焦化行业准入条件”和“焦化行业清洁生产标准”的颁布实施，国家的环境保护法规也日益完善严格，各行业都在加强环境污染的治理，并取得明显的成效。在这种大环境下，楚雄德胜煤化工有限公司的焦炉装煤与推焦烟尘的治理问题就显得尤为迫切。
1 国内外焦炉烟尘的治理技术
1.1装煤消烟除尘
目前，国内外针对焦炉装煤烟尘的主要治理方案如下：
(1)高压氨水喷射消烟。高压氨水喷射系统主要适用于双集气管焦炉，除尘效果较好，在鞍钢、武钢等焦化厂广泛应用。缺点是焦油质量劣化，蒸氨塔与管道易堵塞。
(2)无烟装煤车。德国Hartung-kuhn公司研制了湿式净化装煤车，考伯斯公司研制出带燃烧-净化的装煤车。前苏联设计建成了带抽吸、燃烧、净化的装煤车。这些装煤车可在不同程度上减少装煤时烟尘的污染，但也存在结构庞大、功率消耗大和造价太高的缺点。
(3)装煤车与地面站的联合净化系统。该系统的装煤车上不设抽烟机和排气筒，可使装煤车的负重大为减轻。烟气的净化有焚烧-洗涤或干式吸附过滤两种方法。缺点是投资高、耗电多和操作费用高。
其他装煤消烟除尘方式还有捣固焦炉消烟除尘车及相邻炭化室连通管等。
1.2推焦烟尘的控制
（1）固定棚罩-固定式气体净化系统。沿焦炉焦侧全长设置固定棚罩，把拦焦车和熄焦车均置于棚罩内，用以收集焦侧炉门和推焦时排出的烟尘，除尘效率可达95%。其缺点是抽吸的气体体积很大，净化系统设备庞大，棚罩使用寿命短，能耗较高，投资很高。
（2）移动罩-移动式气体净化系统。美国希米科（Chemico)空气污染控制公司设计的系统是用附设在拦焦车或熄焦车上的移动罩罩住拦焦车的导焦槽出口和熄焦车车厢，净化装置可以安装在拦焦机上或者安装在与拦焦机并肩的走行设备上。这类系统能耗较低，但除尘效率略低，净化单元的质量也较大。
（3）移动罩-固定式气体净化系统。推焦时逸散的烟尘由位于熄焦车上方的移动罩，通过沿炉组长向布置的固定通道进入地面净化系统。装置的优点是除尘效率高，操作环境好。缺点是要配置沿炉组全长的集尘通道，空间拥挤，投资高、能耗较大。
其他推焦烟尘控制方法还有焦侧全长隔离棚防尘、大型移动式洗涤车等。
1.3装煤与推焦烟尘二合一地面净化站
这种方法在焦炉炉顶设置抽烟干管，通过装煤车抽烟管和拦焦车集尘罩，在不同的操作时段将装煤烟尘与推焦烟尘抽吸到地面站集中处理。这种地面站对烟尘的净化一般是采用干式吸附过滤方式，可以有效地净化粉尘和焦油雾，但不能清除气体中的可燃成分和部分有毒气体。
从国内外装煤与推焦烟尘治理技术概况来看，现有技术的种类繁多，各有优缺点，真正在技术上、经济上和效果上都十分理想和简单易行的技术并不多。因此，针对我国经济条件还较为落后的国情，让企业愿意建、用得起，真正将装煤与推焦烟尘治理操作变成正常的生产环节，就应选择性价比高的装煤与推焦烟尘二合一地面站净化技术，但应将干式吸附过滤改为焚烧-洗涤净化方式，从而避免其不能清除气体中的可燃成分和部分有毒气体的缺点。
2 装煤与推焦消烟除尘方案的选择
2.1装煤推焦烟尘二合一焚烧净化系统的可行性
（1）操作时间上的可行性。在炼焦生产中，焦炉的推焦与装煤操作是在同一炭化室相继发生的两个单元操作。推焦操作在前，耗时约1.0～1.5min;装煤操作在后，耗时约2.5～3.0min，其间相隔约2.0～2.5min。从操作时间来看，推焦操作与装煤操作在时间上并不冲突，完全可以共用一个系统。
（2）引风机共用的可行性。据资料介绍，焦炉装煤与推焦排放的污染物数量比大致为2:1。由于装煤排放污染物的浓度较高，推焦排放污染物的浓度较低，装煤与推焦的排放污染物的体积比应小于2:1。但总的来看，考虑到引风机选型时已留有充分余地，能够满足装煤烟尘抽吸风量要求的引风机也应该能满足推焦烟尘抽吸风量的要求。
（3）焚烧-洗涤净化方式的可行性。推焦烟尘的主要污染物是粉尘，比较适合于干式吸附过滤处理；装煤烟尘的主要污染物是荒煤气，比较适合焚烧-洗涤净化处理。但由于装煤烟尘中的荒煤气含有较多的水蒸汽与空气，仅依靠荒煤气保持持续燃烧是很困难的。因此，为了保证焚烧效果，有必要采用外加煤气保持常明火的焚烧炉。通过有效焚烧加洗涤的净化方法，既可以保证装煤烟尘的净化效果，同时也可以保证推焦烟尘的净化效果。
综上所述，装煤推焦二合一焚烧洗涤净化方法是完全可行的。
2.2装煤推焦烟尘的二合一焚烧净化方案
（1）工艺方案见图1。
 图1装煤推焦烟尘二合一焚烧净化的工艺方案 |
（2）工艺流程。装煤消烟除尘采用高压氨水喷射与二合一焚烧洗涤净化系统联合净化工艺。其中高压氨水喷射承担约40％装煤消烟的除尘任务，二合一焚烧洗涤净化系统承担约60％装煤消烟除尘任务。
装煤时，先启动地面引风机与焚烧炉。装煤车到位后，先放下装煤斗抽烟套筒，连接装煤车抽烟集尘管与炉顶抽烟干管。打开放煤闸门，在开始下煤的同时，打开高压氨水高压阀。在高压氨水喷射力产生约400Pa负压吸引下，装煤烟尘约40％进入焦炉集气管。装煤烟尘约60％在引风机的抽吸下经抽烟干管抽出，烟气中的可燃成分通过焚烧炉燃烧成废气，再经过洗涤塔洗涤，除去粉尘，并使废气温度降低到200℃以下，然后经过引风机、排气筒放散。
推焦时，拦焦车先对好拦焦栅，然后连接吸尘罩伸缩管与炉顶抽烟干管。由于地面站引风机的抽吸作用，推焦烟尘经拦焦车集尘罩、抽烟干管进入焚烧炉烧掉可燃成分。废气再经过洗涤塔洗涤，除去粉尘，并使废气温度降低到200℃以下，然后经过引风机、排气筒放散。
（3）主要设备选型。装煤推焦烟尘二合一焚烧净化装置的主要设备如下：
主引风机：型号G75RG-1NO13D，Q＝38507m3/h，P＝10815Pa，
电机功率N＝200kW；
煤气助燃引风机：型号CY6-30-4.3A，Q＝2500m3/h，P＝2000Pa，
电机功率N＝1.5kW;
高压氨水泵：型号DF25-30-10，Q＝28m3/h,H＝350m；
焚烧炉：采用低压涡流式烧嘴，炉内温度1000～1100℃，烟气停留时间0.5s；
洗涤塔：内置三层螺旋单线式喷嘴，用消防水进行喷洒洗涤，Q＝1.66m3/min。
（4）投资与运行费用。装煤推焦烟尘二合一焚烧净化系统的投资和运行费用与类似系统的比较见表1。其中，参比方案A为四川攀枝花市某焦化厂（同规模）；参比方案B为四川某公司总包工程合同价（同规模）。从表1可看出，本方案的投资和操作费用远比参比方案A和B低。
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表1 装煤推焦烟尘二合一焚烧净化系统的投资和运行费用比较（万元）
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3 应用效果
装煤推焦烟尘二合一焚烧净化系统投产后，将装煤与推焦烟尘从无组织排放变成有组织排放。经监测，在正常操作条件下，装煤与推焦烟尘的综合处理效率约为60%～95%，排气筒尾气中各污染物的排放浓度及排放速率全部低于GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中二级标准限值。详见表2和表3。
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表2－1装煤推焦烟尘二合一焚烧净化系统的监测结果之一
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表2－2装煤推焦烟尘二合一焚烧净化系统的监测结果之二
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表3 装煤推焦烟尘二合一焚烧净化系统的效益
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4 结论
装煤推焦烟尘二合一焚烧净化系统属于性价比较高的装煤与推焦烟尘治理技术。在正常操作条件下，装煤与推焦烟尘的综合处理效率可达60%～95%，排气筒尾气中各污染物的排放浓度及排放速率全部低于GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中二级标准限值。装煤推焦烟尘二合一焚烧净化系统建设投资和操作费用较低，企业容易实施。
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