朱延群

（濟(jì)鋼集團(tuán)國(guó)際工程技術(shù)有限公司，山東濟(jì)南250101）

干熄焦運(yùn)輸裝置設(shè)置增濕降塵系統(tǒng)的探討

朱延群

（濟(jì)鋼集團(tuán)國(guó)際工程技術(shù)有限公司，山東濟(jì)南250101）

為減少干熄焦冷焦運(yùn)輸過(guò)程中的大量揚(yáng)塵，對(duì)干熄焦冷焦運(yùn)輸過(guò)程塵源及焦炭吸水性進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)1套增濕降塵系統(tǒng)，并制定了增濕降塵系統(tǒng)的工藝流程，提出了注意事項(xiàng)。

干熄焦；冷焦運(yùn)輸；增濕降塵系統(tǒng)；節(jié)能減排

1 前言

在焦化行業(yè)，干熄焦作為一種成熟的節(jié)能減排工藝已經(jīng)得到了推廣普及。干熄后排到冷焦運(yùn)輸系統(tǒng)的焦炭溫度比較高，并且在冷焦運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵。目前，行業(yè)內(nèi)普遍做法是在冷焦運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)設(shè)置除塵罩，將產(chǎn)生的揚(yáng)塵通過(guò)就地除塵器或者集中除塵地面站處理后達(dá)標(biāo)排放，這種處理方式在轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)除塵效果良好，但是在皮帶運(yùn)輸過(guò)程中仍會(huì)揚(yáng)塵，同時(shí)還會(huì)增加除塵系統(tǒng)的電耗及檢修維護(hù)成本。探討設(shè)計(jì)1套增濕降塵系統(tǒng)，將干熄爐排出的焦炭輸送到緩沖倉(cāng)進(jìn)行噴水增濕降塵，使焦炭在增濕的同時(shí)，細(xì)小粉塵顆粒附著在焦炭上，在運(yùn)輸及轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中不會(huì)脫離焦炭而產(chǎn)生揚(yáng)塵。此套系統(tǒng)電耗少，使用廢水，維護(hù)成本低，相比傳統(tǒng)袋式除塵系統(tǒng)既有良好的節(jié)能功效又有良好的減排效果。

2 塵源及焦炭吸水性分析

1）干熄焦冷焦運(yùn)輸過(guò)程塵源分析。干熄焦冷焦運(yùn)輸過(guò)程的塵源主要有干熄爐底部排焦溜槽、排焦膠帶機(jī)落料點(diǎn)、皮帶水平段及轉(zhuǎn)運(yùn)站皮帶頭尾部落料點(diǎn)。粉塵性質(zhì)：粉塵真密度2.08 t/m3；粉塵假密度0.4～0.6 t/m3；煙氣含塵濃度 5～20 g/m3。粒徑分布見表1。干熄爐底部排焦溜槽、排焦膠帶機(jī)落料點(diǎn)產(chǎn)生的揚(yáng)塵通過(guò)干熄焦本體環(huán)境除塵系統(tǒng)處理，皮帶水平段及轉(zhuǎn)運(yùn)站皮帶頭尾部落料點(diǎn)產(chǎn)生的粉塵需要由其他除塵設(shè)施處理。

表1 干熄焦粉塵粒徑分布

2）焦炭吸水性分析。干熄焦生產(chǎn)的焦炭粒徑一般為40～60 mm，熱強(qiáng)度為62%～68%。由于焦炭是非親水性，故焦炭的吸水率較低。為分析焦炭的吸水性，做如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)1，將不同粒徑的批樣焦炭放入常溫水中浸泡，得出的焦炭吸水率與浸泡時(shí)間關(guān)系見表2。

表2 焦炭吸水率與浸泡時(shí)間的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)2，不同溫度的焦炭，浸泡5 min得出的焦炭吸水率與溫度的關(guān)系見表3。

表3 不同溫度焦炭浸泡5 min后吸水率變化

將干熄爐底部排出的熱焦炭（表面溫度約120℃）放入室溫水中浸泡10 min后，焦炭含水率為10.5%。

對(duì)于干熄焦焦炭，分析實(shí)驗(yàn)1和2得出以下結(jié)論。1）在焦炭浸泡初期，焦炭吸水率增長(zhǎng)較快；之后隨著時(shí)間的延續(xù)，焦炭吸水率增長(zhǎng)速度緩慢。2）焦炭吸水率隨著焦炭溫度的升高而增大。

由于增濕降塵系統(tǒng)的水是噴淋到焦炭上的，焦炭的吸水率只能參考浸泡焦炭的數(shù)值，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有所降低。

3 增濕降塵系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

干熄焦?fàn)t底部排出的高溫焦炭經(jīng)皮帶機(jī)送到焦炭緩沖倉(cāng)頂部，卸入焦炭緩沖倉(cāng)；增濕降塵系統(tǒng)在焦炭緩沖倉(cāng)頂部向倉(cāng)內(nèi)焦炭噴淋水，噴淋水接觸到剛?cè)雮}(cāng)的熱焦炭后一部分被焦炭吸收，一部分變成蒸汽排出，剩余部分在倉(cāng)內(nèi)向下流。水在向下流的過(guò)程中與下層焦炭不停地被吸收與蒸發(fā)，最終未被吸收及蒸發(fā)的水由倉(cāng)底排出。在此過(guò)程中，焦炭吸水率逐漸增大，溫度逐漸降低，細(xì)小粉塵顆粒附著在焦炭上，最終由倉(cāng)底卸料閥排出至皮帶機(jī)運(yùn)走。由于焦炭為多孔狀結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)的水蒸汽在倉(cāng)內(nèi)向焦炭侵入，增加焦炭吸水率。根據(jù)實(shí)踐得出，焦炭吸水率在4%以上時(shí)可滿足降塵的要求。

增濕降塵系統(tǒng)的工藝流程如下：干熄爐底部排出焦炭→皮帶機(jī)→焦炭緩沖倉(cāng)→增濕降塵系統(tǒng)→緩沖倉(cāng)底部排出焦炭→皮帶機(jī)運(yùn)走。

工藝流程見圖1。

圖1 增濕降塵系統(tǒng)工藝流程

3.1 焦炭緩沖倉(cāng)

焦炭緩沖倉(cāng)是提供焦炭緩沖的倉(cāng)室，也是增濕降塵系統(tǒng)工作的主要地點(diǎn)。焦炭緩沖倉(cāng)的設(shè)計(jì)影響焦炭在倉(cāng)內(nèi)的滯留時(shí)間，進(jìn)而影響焦炭的吸水率。焦炭緩沖倉(cāng)的容量、尺寸的設(shè)計(jì)及倉(cāng)底卸料閥的選型應(yīng)考慮干熄焦產(chǎn)量、焦炭的吸水性、增濕降塵噴淋系統(tǒng)的分布。緩沖倉(cāng)的容量設(shè)計(jì)可考慮1～2 h的焦炭緩沖時(shí)間，這個(gè)時(shí)間應(yīng)滿足焦炭吸水率要求。倉(cāng)體設(shè)計(jì)要考慮防水、防高溫的措施，同時(shí)倉(cāng)壁需要加防磨襯墊。

3.2 變頻水泵

變頻水泵是增濕降塵系統(tǒng)的重要設(shè)備，它提供、控制增濕降塵系統(tǒng)的噴水量。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設(shè)置兩臺(tái)變頻水泵，1用1備。變頻水泵的流量確定應(yīng)考慮焦炭的吸水率、蒸發(fā)量、排出量，還應(yīng)考慮焦炭產(chǎn)量的波動(dòng)。理想狀態(tài)下，噴淋系統(tǒng)噴出的水應(yīng)當(dāng)被全部吸收及蒸發(fā)，倉(cāng)底部無(wú)多余水分排出。在實(shí)際應(yīng)用中，由于焦炭的非親水性、在緩沖倉(cāng)內(nèi)的緊湊堆積狀態(tài)等因素，噴淋的水沒(méi)有被全部吸收及蒸發(fā)，多余的水在倉(cāng)底部排出。由于諸多不確定因素，變頻水泵流量的計(jì)算沒(méi)有公式可參考，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)小型試驗(yàn)確定參數(shù)，也可考慮部分余量，在調(diào)試時(shí)根據(jù)運(yùn)行情況調(diào)節(jié)流量。變頻水泵的揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)輸送系統(tǒng)阻力損失確定，末端預(yù)留0.1～0.2 MPa的噴淋壓力，同時(shí)要確保在調(diào)速時(shí)保證最低揚(yáng)程要求。

3.3 噴淋系統(tǒng)

噴淋系統(tǒng)是增濕降塵系統(tǒng)的核心部分，噴淋管道及噴頭的布置影響焦炭吸水均勻性。噴淋系統(tǒng)是由管道輸送系統(tǒng)、噴頭及管件組成的。管道輸送系統(tǒng)包括管道、開關(guān)閥門、流量計(jì)等。管徑選擇應(yīng)合理，盡量降低阻力損失；倉(cāng)頂噴淋分支管道的布置應(yīng)考慮噴淋水的均勻性以及阻力平衡；系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮排氣、過(guò)濾措施；系統(tǒng)設(shè)置流量計(jì)及壓力表以便進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。噴頭是噴淋系統(tǒng)的重要部件，噴頭的型號(hào)、數(shù)量應(yīng)根據(jù)噴淋覆蓋范圍、噴水量等確定；噴霧形態(tài)可根據(jù)緩沖倉(cāng)形態(tài)選擇，圓形倉(cāng)可選擇圓形形態(tài)，方形倉(cāng)可選擇方形形態(tài)。噴頭噴出水后應(yīng)無(wú)縫覆蓋倉(cāng)內(nèi)整個(gè)料面，確保噴淋的均勻性。

3.4 排蒸汽系統(tǒng)

排蒸汽系統(tǒng)用于排除緩沖倉(cāng)內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽以及緩沖倉(cāng)底部卸料處產(chǎn)生的蒸汽。在緩沖倉(cāng)內(nèi)，由于水與熱焦炭接觸，產(chǎn)生大量蒸汽向頂部流動(dòng)，由緩沖倉(cāng)密封不嚴(yán)處漏出；吸水后的熱焦炭由緩沖倉(cāng)底部卸料閥排出，雖然此時(shí)焦炭溫度已經(jīng)降低，但是在皮帶上運(yùn)輸?shù)慕固吭谝欢尉嚯x內(nèi)仍會(huì)冒出少量蒸汽在通廊內(nèi)積聚。緩沖倉(cāng)內(nèi)、緩沖倉(cāng)底部卸料閥卸料處冒出的蒸汽會(huì)帶有少量焦粉塵顆粒。為處理此部分含塵蒸汽，需要在緩沖焦倉(cāng)頂部、頂部皮帶機(jī)卸料處、底部排料處設(shè)置局部排氣罩，設(shè)置濕式除塵系統(tǒng)集中處理后排入大氣。通廊內(nèi)的蒸汽可以通過(guò)屋頂風(fēng)機(jī)排出。

4 增濕降塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

1）焦炭的吸水率受焦炭物理特性、粒徑、溫度、滯留時(shí)間、氣候等多種因素影響，故系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)獲取、分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)確定設(shè)計(jì)參數(shù)、選擇設(shè)備型號(hào)。

2）當(dāng)項(xiàng)目干熄焦產(chǎn)量有波動(dòng)時(shí)，應(yīng)考慮增濕降塵系統(tǒng)的調(diào)節(jié)適應(yīng)能力。在設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)、選擇設(shè)備型號(hào)時(shí)考慮匹配的調(diào)節(jié)能力。

3）當(dāng)項(xiàng)目有可利用的廢水時(shí)，應(yīng)分析廢水受熱蒸發(fā)后對(duì)環(huán)境及操作人員是否有影響，確定無(wú)危害后可加以利用。利用廢水時(shí)應(yīng)根據(jù)水質(zhì)選擇過(guò)濾設(shè)備，防止堵塞管路及設(shè)備。

4）增濕降塵系統(tǒng)應(yīng)用效果的優(yōu)劣與后期調(diào)試有密切關(guān)系。系統(tǒng)投產(chǎn)后應(yīng)根據(jù)產(chǎn)量、焦炭質(zhì)量、焦炭實(shí)際吸水量、緩沖倉(cāng)底出水量等調(diào)整水泵流量。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間摸索，調(diào)整達(dá)到最好效果。

5 結(jié)語(yǔ)

增濕降塵系統(tǒng)適應(yīng)于獨(dú)立焦化廠，使用此系統(tǒng)后可在冷焦運(yùn)輸系統(tǒng)、焦炭貯藏系統(tǒng)、焦炭外運(yùn)系統(tǒng)降低粉塵外逸；使用生產(chǎn)廢水，減少?gòu)U水外排；相比傳統(tǒng)袋式除塵系統(tǒng)節(jié)省了投資，降低了電耗、水耗以及系統(tǒng)維護(hù)成本。是節(jié)能減排、變廢為寶的項(xiàng)目，值得推廣。鋼鐵聯(lián)合企業(yè)對(duì)焦炭含水量有較高的要求，使用此系統(tǒng)需要慎重考慮。

Discussion on Setting up Humidification and Dust Control System for CDQ Transport Unit

ZHU Yanqun
（Jigang International Engineering and Technology Co.，Ltd.，Jinan 250101，China）

TQ520.5

B

1004-4620（2017）05-0052-02

2017-06-07

朱延群，男，1984年生，2007年畢業(yè)于山東建筑大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)?，F(xiàn)為濟(jì)鋼集團(tuán)國(guó)際工程技術(shù)有限公司工程師，從事冶金行業(yè)暖通工藝設(shè)計(jì)工作。