干熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)的優(yōu)化與改造

張曉林

(河南平煤神馬集團首山化工科技有限公司，河南 平頂山 467000)

0 引言

現(xiàn)階段工程體量龐大的焦化量導致干熄焦系統(tǒng)需要長時間暴露在高壓、磨損和壓差過大的環(huán)境中，致使配套的環(huán)境除塵系統(tǒng)往往需要做到對排焦裝置、上料斗集塵、除塵氣源路線的合理優(yōu)化，并確保除塵系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定地運行在焦化生產(chǎn)流水線中。事實上，對于熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)的優(yōu)化與改造不僅能夠提升焦化工程生產(chǎn)的除塵效率，而且能夠極大程度上增加焦化生產(chǎn)的環(huán)保效益，保障焦化除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加焦化生產(chǎn)行業(yè)的經(jīng)濟收益。

1 干熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)的工藝和特點

干熄焦技術具有改善焦化生產(chǎn)環(huán)境、提升焦煤能源回收利用率的先進技術特點，是我國現(xiàn)階段發(fā)展綠色生態(tài)與可持續(xù)建設路線中最重要的冶金技術。循環(huán)經(jīng)濟項目在市場中的份額占比越來越高，基于能源可持續(xù)發(fā)展與優(yōu)化的干熄焦技術可以大幅降低二氧化硫和二氧化碳等燃燒污染排放物的排放量。隨著先進智能控制技術被廣泛應用在冶金焦化能源生產(chǎn)領域，基于干熄焦除塵系統(tǒng)明顯提升了焦化生產(chǎn)的凈化效率，實現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)境的穩(wěn)定。

現(xiàn)階段投入生產(chǎn)的干熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)的核心裝置由蓄熱室冷卻器、脈沖布袋除塵器和除塵風機等構成。當干熄焦除塵系統(tǒng)以循環(huán)風機和排出裝置來進行工藝除塵時，干熄爐頂部的裝焦口煙氣容易產(chǎn)生堆積沉積現(xiàn)象，且由于裝焦煙氣占據(jù)除塵風量的50%以上，致使煙氣溫度較高且容易發(fā)展成周期擴繁現(xiàn)象。干熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)在干熄焦循環(huán)放散煙氣后的煙氣量不易控制。但與干熄爐頂部的裝焦口煙氣堆積現(xiàn)象不同，煙氣會因濃度低而出現(xiàn)連續(xù)放散現(xiàn)象。當煙氣運輸?shù)脚沤菇箍谔帟r，連續(xù)性塵源的煙氣溫度高且濃度大。

2 干熄焦化環(huán)境除塵過程中存在的問題

由于裝入裝置除塵吸引力缺失，導致除塵管道與上料側抖壁相連的阻擋柵格容易因焦炭顆粒阻擋而產(chǎn)生阻塞現(xiàn)象，而后隨著焦化過程的不斷進行，嚴重削弱了集塵管道的通風能力與除塵吸力。焦化過程中的提升機在裝入裝置關閉過程中會因為旋轉焦罐變形，密封材料的高溫煅燒脫落而產(chǎn)生大量焦粉四溢現(xiàn)象，危害焦化系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時，嚴重影響了焦化綠色生產(chǎn)體系發(fā)展的穩(wěn)定性。

現(xiàn)階段除塵系統(tǒng)的溜槽側面在進行溜槽作業(yè)中，會因為排焦系統(tǒng)電磁穩(wěn)定性較差和溜槽物料通道的焦粉擴散現(xiàn)象嚴重而阻塞料尾器尾部，導致后續(xù)焦化工程的下料工作必須增加振幅排料力度，設備的過載風險較大，容易發(fā)生熔斷器燒壞和死角風向的焦粒沉積現(xiàn)象。在焦化設備運行過程中，儲氣罐壓差變化大會致使焦化除塵系統(tǒng)中脈沖閥動作壓力缺失，導致除塵風量與氣源壓力過小。而當除塵器提升閥效果減弱，系統(tǒng)進出口之間的焦粉堆積而造成噴吹效果差，致使除塵后的粉塵濃度嚴重超標。

經(jīng)過對現(xiàn)場設備的提升閥管壓測量發(fā)現(xiàn)，除塵器會因風機吸力效果差而導致提升閥卡頓，且脈沖閥在反吹后的歸位效果較差，儀表氣量無法滿足氣罐原本的除塵風量需求。而且焦罐泄漏點的密封處理與壓差清灰線路的優(yōu)化程度會明顯影響管道風量的流通能力，當壓差與除風量較低時，除塵系統(tǒng)會因堆積出現(xiàn)不可忽視的環(huán)境污染。

3 干熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)優(yōu)化與改造

3.1 裝入裝置優(yōu)化策略

裝入設備由集塵管道、傳動機構、導向模板、料斗等組成。在焦化工業(yè)生產(chǎn)過程中，裝入設備主要實現(xiàn)焦炭的運送和料斗下料口處水封槽的封閉接收，確保焦炭在裝料過程中的粉塵封閉性。裝入裝置在料斗運輸焦炭進入干熄爐后，依照料斗的對位結果向提升機發(fā)出焦罐下落的活動信號，此時除塵系統(tǒng)要從焦罐底部與料斗上口接觸產(chǎn)生的漏泄現(xiàn)象進行優(yōu)化，確保除塵風機在高速啟動過程中能夠有效降低大量粉塵外泄現(xiàn)象。

首先，對裝入裝置的上下料結構進行改裝，防止因陣發(fā)性煙塵外泄造成的環(huán)境危害。經(jīng)過對大量裝入裝置的改造和效果檢驗發(fā)現(xiàn)，當焦罐下落過程中對蓋板的配重裝置增加活動翻板，依照翻板在焦罐底閘門重力作用下的動能聯(lián)動來增加上料的密封作用。而焦罐裝置料斗緩沖座中添加可控的自動合攏裝置，確保焦罐上升時的裝焦完成環(huán)境處在一個相對良好的除塵環(huán)境中。同時，翻板處在封閉的工作場景中時，適當增加風機的風量來減少粉塵外泄。

其次，對裝入裝置除塵效果的改造和優(yōu)化需要調整下料封罩的吃水程度。在裝焦過程中，干熄爐預存壓力過大會排斥干熄爐口在裝焦過程中產(chǎn)生的反沖力，而水封罩水槽深度未能有效覆蓋水封槽密封處時，必然會導致大量粉塵經(jīng)由水封罩流出到外部環(huán)境中。因此基于車間的現(xiàn)場勘探和測量制定如下的優(yōu)化策略，以實現(xiàn)溢出粉塵的高效除塵處理。

1)合理調節(jié)水封罩吃水程度。由于水封罩容易在焦化除塵過程中因高溫而降低吃水深度，因此在保障水封罩吃水深度下移滿足焦化除塵軌道的鋼結構基礎時，確保水封罩在以往吃水深度100 mm基礎上調整吃水深度至220 mm，同時增加水封槽內堆積焦炭的清洗力度和頻率，以保障裝入設備的下料密封性。

2)在焦化除塵的裝入設備優(yōu)化過程中，對受高溫烘烤頻次較高的密封石棉布進行定期的性能檢查和型號更換，以提升密封環(huán)境下良好的除塵效果。

3)為降低水封罩受干熄爐預存段壓力產(chǎn)生的反沖力影響，在裝入裝置下料封裝與除塵過程中定時檢查干熄爐預存段壓力的波動范圍，確保預存段壓力波動最小化。

3.2 除塵風機改進

提升機在收到提升塔上限信號后，按照裝置開啟指令打開集塵管道閥門，并進行高速度的風量除塵工作。除塵風機接收到冷卻塔下限提升信號后，按照裝焦進度來提升和降低風量速度。當提升至冷卻塔上限后，裝入裝置和除塵風機會因動能變化而冒出大量粉塵。

從現(xiàn)階段車間生產(chǎn)實際表現(xiàn)來看，風機高速到低速運轉時間段設置不合理會明顯增加粉塵漏泄量，且造成不必要的焦化資源損耗。因此，基于裝入裝置煙塵冒出情況和電量損耗現(xiàn)狀進行分析，對除塵風機高速運轉向低速運轉的時間段進行控制，確保滿罐狀態(tài)下開啟高速模式，裝置全關后降速，并對降速時間段進行延后。經(jīng)過實踐證明，原有除塵調整時長為110 s時，粉塵漏泄現(xiàn)象明顯減少，且節(jié)電效果顯著。其次，可以在改善除塵風機時間偏移的基礎之上，依據(jù)除塵布袋的壓差大小來選擇風機高低轉動速率，依照120～204 r/min來控制除塵機的除塵效果，并有效地降低電能損耗。

3.3 布袋除塵系統(tǒng)優(yōu)化

布袋反吹壓力過大會一定程度上減少反吹效果，致使布袋因沖刷頻率過高而降低使用壽命。對布袋除塵系統(tǒng)的優(yōu)化，需要考慮布袋外壁粉塵附著對除塵效果的干擾，從除塵風口出口壓力、反吹間隔時間和煙囪灰塵排放情況來實時調整反吹壓力和間隔時間，確保反吹壓力區(qū)間處于0.35～0.45 MPa，反吹停頓時間在30 s內。

對除塵脈沖間隔時長4 s內的除塵調整優(yōu)化控制時，除了對除塵系統(tǒng)反吹壓力和間隔時間的合理調整，還要從布袋系統(tǒng)中除塵布袋的功能檢測和定期的更換著手，實現(xiàn)經(jīng)濟收益與環(huán)保效益的雙豐收。在車間焦化生產(chǎn)過程中，新布袋往往比舊布袋表現(xiàn)出更小的除塵氣流阻力，致使布袋容易產(chǎn)生損壞現(xiàn)象。因此，在除塵壓差1 500 Pa的可控范圍內，來實時觀測煙囪氣體排放量，并通過關閉離線閥板來定位破損布袋。其次，以開啟布袋頂蓋來進行灰倉與損壞程度的檢測。同時，為了更好地確保在布袋倉頂蓋開啟過程中的除塵系統(tǒng)封閉性，要從氣道與布袋倉的氣體特征來確保除塵效果的穩(wěn)定性。

3.4 排焦裝置粉塵擴散優(yōu)化

由于現(xiàn)階段排焦系統(tǒng)電磁振動器與溜槽物料通道對循環(huán)風機產(chǎn)生氣體的泄漏量較大，導致區(qū)域粉塵擴散嚴重。部分細顆粒在經(jīng)過雙岔溜槽除塵口時，會因吸入排焦除塵管道而使除塵風量受到影響，阻礙了給料器尾部粉塵的正常吸走和正常下料。因此為提升焦化除塵的生產(chǎn)效率，在溜槽側面設置擋焦柵格和管道阻擋觀察孔，確保焦炭能夠被高質量地分類在除塵管道外部一側。

同時，在集塵點下部垂直放置長約600 mm的鋼管作為焦丁與焦末的沉箱管道，并定時組織管理人員對其進行清洗和管道狀態(tài)的監(jiān)督。為更好地提升除塵效果，在振動給料匯集點后增加成箱管道，確保主管末端的焦粒沉積能夠得到及時的檢測與清洗。對主管斜向拐角處同樣設置避免死角風向堆積的沉箱管道，并從溜槽襯板的日常維護和檢修中進行除塵功能的強化，將排焦粉塵擴散的維護與巡檢工作直接納入智能焦化系統(tǒng)的抽查考核日常中，以提升粉塵擴散可控性，增強除塵效果。

3.5 除塵風量與壓差調整優(yōu)化

在焦化生產(chǎn)過程中的除塵壓差往往高于初始設計的壓差大小，且實際除塵風量因資源損耗與體系結構的緣故而未能滿足設計標準，往往表現(xiàn)出小于設計的除塵風量要求。由于除塵風量和壓差偏移設計標準，造成脈沖閥與提升閥不能按照額度狀態(tài)開展焦化工作。對現(xiàn)有風量和壓差的檢測優(yōu)化要實現(xiàn)分門別類，從布袋除塵器、儲氣罐存儲儀表等用于控制除塵壓力和脈沖清灰動作的關鍵設備著手，確保提升閥提升與噴吹效果滿足清灰室的過濾需求。

在焦化除塵裝備的優(yōu)化改造中，要保證現(xiàn)場儲氣罐的末端管壓處于0.35～0.38 MPa。同時為杜絕提升閥卡頓現(xiàn)象，將原有高速壓力-3 500 Pa調整到-2 200 Pa之內，確保高低開關的正常運行。為提升脈沖閥的偶然關閉的密閉性，要及時調整脈沖閥反沖歸位位置，并提高儲存罐氣壓存儲量來增加儀表氣源對提升閥的氣體分配量。由于現(xiàn)有的除塵系統(tǒng)由除塵風機，集塵點和除塵器組成，為增強除塵氣體在除塵系統(tǒng)中的流動抽引性，要保證除塵風機風量2萬m3/h，并依照除塵布袋和集塵點的維護管理標準來平衡除塵風量。

現(xiàn)有的除塵設備往往處于長時間的運轉狀態(tài)，從除塵氣源線路進行優(yōu)化來區(qū)別提升閥與噴吹系統(tǒng)，可有效避免因儀表氣流流失而產(chǎn)生的氣源壓力確實現(xiàn)象，進而增加設備的使用壽命。

4 結語

合理地優(yōu)化干熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)，并基于煙氣排出和溫度控制來進行焦化生產(chǎn)，明確干熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)工藝和特點，認識到除塵過程中存在的問題，并對干熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)進行優(yōu)化與改造，才能確保焦化生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。