鮑曉前

(中煤焦化控股有限責(zé)任公司， 北京 100011)

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4.3 m搗固型焦?fàn)t裝煤除塵工藝與設(shè)備改造

鮑曉前

(中煤焦化控股有限責(zé)任公司， 北京 100011)

闡述了4.3 m搗固型焦?fàn)t煙氣治理改造的必要性，介紹了除塵車、地面除塵站、煤氣鼓風(fēng)機(jī)、集氣管壓力自調(diào)系統(tǒng)的升級(jí)改造以及爐頂水封、高壓氨水系統(tǒng)等設(shè)備的設(shè)計(jì)安裝，對(duì)改造后的預(yù)期效果進(jìn)行了評(píng)估。

搗固型焦?fàn)t； 裝煤除塵； 爐頂水封； 導(dǎo)煙車； 高壓氨水除塵

0 引言

目前國(guó)內(nèi)獨(dú)立焦化企業(yè)4.3 m搗固型焦?fàn)t(以國(guó)內(nèi)普遍采用的由鞍山焦耐院設(shè)計(jì)，型號(hào)：JNDK43- 99D為例)雖然采用了裝煤、推焦煙塵綜合治理技術(shù)，但多數(shù)企業(yè)建造時(shí)間較早(多在2008年以前)，沒(méi)有配套合理的裝煤除塵系統(tǒng)，只有爐頂?shù)南麩煶龎m車，有的甚至沒(méi)有配備地面裝煤、出焦除塵站，裝煤除塵效果差，爐頭煙在裝煤時(shí)向外逸散，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)害化清潔生產(chǎn)，達(dá)不到政府、行業(yè)環(huán)保要求。

在借鑒5.5 m型搗固型焦?fàn)t(JNDK55- 07F)裝煤除塵工藝和設(shè)備的基礎(chǔ)上，將裝煤工藝、集氣管壓力自調(diào)裝置、水封導(dǎo)套密封、高壓氨水無(wú)煙裝煤技術(shù)運(yùn)用于4.3 m搗固型焦?fàn)t，不僅裝煤除塵效果達(dá)到環(huán)保要求，而且節(jié)約了投資，提高了煤氣產(chǎn)率和化產(chǎn)品收率。

1 改進(jìn)前狀況

河北某獨(dú)立大型焦化企業(yè)一系三座焦?fàn)t為鞍山焦耐院設(shè)計(jì)的4.3 m搗固式焦?fàn)t(型號(hào)為：JNDK43- 99D)，1#、2#、3#焦?fàn)t分別于2004—2006年相繼投產(chǎn)，形成了一系共180孔 120萬(wàn)t的生產(chǎn)能力。

裝煤除塵采用爐頂燃燒式消煙除塵車。其機(jī)理為燃燒消煙和濕法除塵，即裝煤時(shí)產(chǎn)生的煙氣、顆粒物通過(guò)車上燃燒消煙和高溫濕法除塵系統(tǒng)氣液分離后排入大氣。裝煤初期，由于荒煤氣未能充分燃燒，除塵車排煙口常有冒煙現(xiàn)象發(fā)生。而且機(jī)側(cè)無(wú)荒煤氣收集裝置，裝煤過(guò)程中常有部分煙塵和荒煤氣從機(jī)側(cè)冒出。3座焦?fàn)t共用一套地面除塵站完成推焦除塵。

2 改進(jìn)方案

目前裝煤除塵的方法：一種是單獨(dú)建設(shè)裝煤除塵站布袋除塵，此方法存在建設(shè)費(fèi)用較高，風(fēng)機(jī)耗電大，煤氣浪費(fèi)大，除塵布袋容易糊且易著火等弊端；另一種方法是高壓氨水除塵，此方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較低，除塵效果好，煤氣浪費(fèi)少等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)反復(fù)論證，最終決定采用后一種方法進(jìn)行一系焦?fàn)t煙塵綜合治理改造。

2.1 工藝改進(jìn)

將煉焦一車間3座焦?fàn)t的裝煤除塵工藝，由原荒煤氣部分燃燒式導(dǎo)煙除塵改為將N號(hào)炭化室裝煤煙塵導(dǎo)入N+2號(hào)和N+4號(hào)炭化室爐頂空間的不燃式除塵，并恢復(fù)、建造兩座地面除塵站，完成裝煤和推焦除塵。

1#、2#、3#焦?fàn)t用一套裝煤、推焦一對(duì)一地面除塵站，機(jī)側(cè)爐頭煙通過(guò)集塵小罩、對(duì)接彎管、裝煤車車載伸縮式對(duì)接導(dǎo)套、皮帶密封小車及導(dǎo)煙管導(dǎo)入地面除塵站裝煤除塵倉(cāng)；推焦除塵用攔焦車車載集塵罩、皮帶密封小車及導(dǎo)煙干管導(dǎo)入地面除塵站推焦除塵倉(cāng)。爐頂采用水封導(dǎo)套密封、高壓氨水無(wú)煙裝煤。圖1為改造后的工藝流程圖。

圖1 改造后的工藝流程圖

2.2 改造內(nèi)容

對(duì)部分上升管、橋管、翻板等部件進(jìn)行維修與更換；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子更換為三元流轉(zhuǎn)子，流量保證1 400 m3/min，功率由1 000 kW提高至1 250 kW；增設(shè)高壓氨水系統(tǒng)，新購(gòu)置3臺(tái)Q=95 m3/h、H=350 m的高壓氨水泵(帶變頻)；將現(xiàn)有焦?fàn)t爐頂中間、焦側(cè)導(dǎo)煙孔改為配有水封蓋的水封套并加裝上下水系統(tǒng)；將現(xiàn)有3臺(tái)消煙除塵車?yán)f改造為雙M型管式導(dǎo)煙車；加大集煙罩尺寸，改變集煙罩側(cè)板角度，加強(qiáng)集煙罩密封；裝煤車加裝車上伸縮式對(duì)接導(dǎo)套、導(dǎo)煙管，并安裝裝煤皮帶密封小車；設(shè)計(jì)、安裝裝煤、推焦除塵干管，制作、安裝皮帶密封小車及密封皮帶；地面除塵站改造建設(shè)；增加機(jī)側(cè)爐頭煙收集裝置；一系安裝集氣管自調(diào)系統(tǒng)。

2.3 主要設(shè)備改造

2.3.1 炭化室爐口改造

將爐頂沿爐體縱向焦側(cè)和中間兩行原傳統(tǒng)爐口蓋全部拆除，改為爐口水封，爐口水封上部配有專制的水封蓋，水封蓋的啟、閉均由導(dǎo)煙車“M”型導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置的抓手自動(dòng)完成，裝完煤后蓋住水封蓋，確保N+2號(hào)和N+4號(hào)炭化室(反向時(shí)N-1號(hào)和N-3號(hào)炭化室)的爐頂空間在裝煤前到裝煤完成后整個(gè)過(guò)程期間與大氣完全隔絕。

爐口水封如圖2所示。

圖2 爐口水封示意圖

2.3.2 導(dǎo)煙車改造

將現(xiàn)有的3臺(tái)消煙除塵車?yán)f改造為雙M型管式導(dǎo)煙車；另外新制作雙M型管式導(dǎo)煙車1臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)1#、2#焦?fàn)t2臺(tái)導(dǎo)煙車互為備用，3#焦?fàn)t一開一備，確保生產(chǎn)的連續(xù)性。

每臺(tái)導(dǎo)煙車有兩根“M”型導(dǎo)煙管，其中焦側(cè)爐口“M”型導(dǎo)煙管能夠沿焦?fàn)t縱向前進(jìn)或后退一個(gè)炭化室中心距的距離，以解決焦?fàn)t兩端邊爐的裝煤導(dǎo)煙問(wèn)題；中間爐口M型導(dǎo)煙管設(shè)置成固定型式。

正常工作時(shí)，首先液壓缸驅(qū)動(dòng)提蓋機(jī)構(gòu)帶動(dòng)抓蓋機(jī)構(gòu)伸出到位，之后雙M型管升降機(jī)構(gòu)下降使抓蓋機(jī)構(gòu)觸到水封蓋蘑菇頭到位，雙M型管與水封內(nèi)水面接觸瞬間關(guān)閉大氣連通閥，抓蓋機(jī)構(gòu)抓住蘑菇頭后提蓋機(jī)構(gòu)提起水封蓋，開始導(dǎo)煙。導(dǎo)煙完閉后，提蓋機(jī)構(gòu)蓋合水封蓋，水封蓋與水封內(nèi)水面接觸瞬間打開大氣連通閥，抓蓋機(jī)構(gòu)松開水封蓋蘑菇頭，雙降機(jī)構(gòu)使雙M型管升起，工作完畢，進(jìn)行下爐操作。各機(jī)構(gòu)通過(guò)接近開關(guān)進(jìn)行限位。

邊爐操作時(shí)，焦側(cè)M型管移位缸驅(qū)動(dòng)移位裝置使其移動(dòng)到位，后續(xù)操作同上。

2.3.3 高、低壓氨水系統(tǒng)改造

新購(gòu)置3臺(tái)DG85- 67X6型高壓氨水泵(兩工一備)，進(jìn)水主管道為DN200，出水主管道DN150；將現(xiàn)有低壓氨水噴頭更換為高、低壓兩用氨水噴頭，并安裝三通切換閥進(jìn)行高、低壓氨水切換，裝煤時(shí)利用高壓氨水噴射產(chǎn)生的吸力將裝煤過(guò)程中產(chǎn)生的荒煤氣吸入集氣管，裝完煤后用低壓氨水噴灑使荒煤氣有效降溫。

2.3.4 集氣管自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)升級(jí)改造

集氣管自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)克服焦?fàn)t推焦、裝煤、換向以及鼓風(fēng)機(jī)后阻力變化的干擾，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)集氣管翻板開度、高壓氨水流量、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，快速平衡穩(wěn)定集氣管壓力，控制其在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)；當(dāng)自調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)快速切換至備用自調(diào)系統(tǒng)，控制集氣管壓力確保系統(tǒng)穩(wěn)定。如果整個(gè)自調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，集氣管、鼓冷控制室可切換至“手動(dòng)”狀態(tài)調(diào)節(jié)翻板開度、高壓氨水壓力和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

2.3.5 地面除塵站改造

焦側(cè)除塵采用皮帶小車密封方式，拆除原焦側(cè)水封槽，保留支架，重新設(shè)計(jì)制作皮帶通風(fēng)槽，增加3臺(tái)皮帶小車，通過(guò)除塵連接管導(dǎo)入地面除塵站。機(jī)側(cè)爐頭煙氣采用在每個(gè)炭化室機(jī)側(cè)爐頭頂部設(shè)置一對(duì)一集塵小罩收集，裝煤車上設(shè)計(jì)、加裝伸縮式對(duì)接導(dǎo)套及導(dǎo)煙管、皮帶密封小車。

項(xiàng)目實(shí)施完成指標(biāo)：裝煤煙氣捕集率≥98%；出焦煙氣捕集率≥98%；裝煤、出焦煙氣凈化效率≥99.5%；除塵器排出口氣體含塵≤30 mg/m3。

2.4 技術(shù)改造特點(diǎn)

本次技術(shù)改造，首先將傳統(tǒng)的炭化室爐口蓋改為爐口上部加水封的水封蓋，不僅實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)煙過(guò)程炭化室空間與大氣的絕對(duì)隔絕，同時(shí)水封補(bǔ)水裝置進(jìn)行改進(jìn)，利用初冷器回水總管上段與焦?fàn)t爐頂高度差形成的壓差，為水封補(bǔ)水，既節(jié)省了動(dòng)力消耗，又滿足了生產(chǎn)要求。

在機(jī)側(cè)爐頭煙處理上，裝煤車布置導(dǎo)煙干管及對(duì)接裝置，解決了4.3 m焦?fàn)t機(jī)側(cè)爐頭空間窄小、布置困難的問(wèn)題。

在導(dǎo)煙車的設(shè)計(jì)上，首次采用雙M管結(jié)構(gòu)，另外后續(xù)還進(jìn)行自動(dòng)點(diǎn)火和自動(dòng)取爐頂蓋等技術(shù)革新。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)和節(jié)能效益

技改后每年可增加荒煤氣1 085萬(wàn)m3，每年僅節(jié)約煤氣一項(xiàng)增加效益約600余萬(wàn)元，化產(chǎn)品可增加經(jīng)濟(jì)效益300余萬(wàn)元，兩項(xiàng)合計(jì)約900余萬(wàn)元，節(jié)約煤氣、焦油、粗苯折標(biāo)煤8 133.14 t。

3.2 環(huán)保效益

每年少排廢氣6 781萬(wàn)m3，減少粉塵排放1 800 t。爐頂中間、焦側(cè)水封槽的安裝，使?fàn)t頂環(huán)境溫度平均下降6～8 ℃，降低了煙塵對(duì)大氣的污染，有效保證了焦?fàn)t的正常生產(chǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

河北某大型焦化企業(yè)3座4.3 m搗固型焦?fàn)t裝煤除塵工藝設(shè)備的成功技改，不僅節(jié)約能源，增加了公司收益，而且減少了廢氣和粉塵排放，有效減輕了公司的環(huán)保壓力，節(jié)能、減排、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效果十分明顯。另外，本項(xiàng)目采用的爐頂水封及補(bǔ)水方式、雙M管導(dǎo)煙車邊爐導(dǎo)煙形式、機(jī)側(cè)爐頭荒煤氣處理裝置，可供國(guó)內(nèi)同類型4.3 m搗固型焦?fàn)t除塵改造參考。

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Dust removal process and equipment modification for the charging system of 4.3 m stamp-charging coke oven

BAO Xiao-qian

This article describes the necessity to modify the offgas treatment of stamp-charging coke oven and introduces the upgrading and modification of dust removal vehicle, ground dust removal station, coal gas blower and header pressure self-regulating system; it also introduces the equipment design and installation of water sealing structure on the top of oven and high-pressure ammonia system; besides, the expected results after the modification is evaluated.

stamp-charging coke oven; dust removal for charging system; water sealing at oven top; offgas guiding vehicle; dust removal with high-pressure ammonia

鮑曉前(1974—)，男，新疆哈密人，研究生學(xué)歷，工程師，從事煤焦化生產(chǎn)技術(shù)和安全管理工作。

2016-04-14

2016-06-03

TF805.3

B

1672-6103(2016)04-0045-03