張曉林

(河南平煤神馬集團(tuán)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(dǎo)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(yùn)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(jì)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(shù)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(jìn)技術(shù)特點，是我國現(xiàn)階段發(fā)展綠色生態(tài)與可持續(xù)建設(shè)路線中最重要的冶金技術(shù)。循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(shù)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(jìn)智能控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用在冶金焦化能源生產(chǎn)領(lǐng)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(fēng)機(jī)等構(gòu)成。當(dāng)干熄焦除塵系統(tǒng)以循環(huán)風(fēng)機(jī)和排出裝置來進(jìn)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(fēng)量的50%以上，致使煙氣溫度較高且容易發(fā)展成周期擴(kuò)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(dāng)煙氣運(yùn)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(dǎo)致除塵管道與上料側(cè)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(jìn)行，嚴(yán)重削弱了集塵管道的通風(fēng)能力與除塵吸力。焦化過程中的提升機(jī)在裝入裝置關(guān)閉過程中會因為旋轉(zhuǎn)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(yùn)行的同時，嚴(yán)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(cè)面在進(jìn)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(kuò)散現(xiàn)象嚴(yán)重而阻塞料尾器尾部，導(dǎo)致后續(xù)焦化工程的下料工作必須增加振幅排料力度，設(shè)備的過載風(fēng)險較大，容易發(fā)生熔斷器燒壞和死角風(fēng)向的焦粒沉積現(xiàn)象。在焦化設(shè)備運(yùn)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(dǎo)致除塵風(fēng)量與氣源壓力過小。而當(dāng)除塵器提升閥效果減弱，系統(tǒng)進(jìn)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(yán)重超標(biāo)。

經(jīng)過對現(xiàn)場設(shè)備的提升閥管壓測量發(fā)現(xiàn)，除塵器會因風(fēng)機(jī)吸力效果差而導(dǎo)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(fēng)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(fēng)量的流通能力，當(dāng)壓差與除風(fēng)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(shè)備由集塵管道、傳動機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向模板、料斗等組成。在焦化工業(yè)生產(chǎn)過程中，裝入設(shè)備主要實現(xiàn)焦炭的運(yùn)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(yùn)輸焦炭進(jìn)入干熄爐后，依照料斗的對位結(jié)果向提升機(jī)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(jìn)行優(yōu)化，確保除塵風(fēng)機(jī)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(jié)構(gòu)進(jìn)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(dāng)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(dāng)增加風(fēng)機(jī)的風(fēng)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(diào)整下料封罩的吃水程度。在裝焦過程中，干熄爐預(yù)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(dǎo)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(diào)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(jié)構(gòu)基礎(chǔ)時，確保水封罩在以往吃水深度100 mm基礎(chǔ)上調(diào)整吃水深度至220 mm，同時增加水封槽內(nèi)堆積焦炭的清洗力度和頻率，以保障裝入設(shè)備的下料密封性。

2)在焦化除塵的裝入設(shè)備優(yōu)化過程中，對受高溫烘烤頻次較高的密封石棉布進(jìn)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(yù)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(yù)存段壓力的波動范圍，確保預(yù)存段壓力波動最小化。

3.2 除塵風(fēng)機(jī)改進(jìn)

提升機(jī)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(jìn)行高速度的風(fēng)量除塵工作。除塵風(fēng)機(jī)接收到冷卻塔下限提升信號后，按照裝焦進(jìn)度來提升和降低風(fēng)量速度。當(dāng)提升至冷卻塔上限后，裝入裝置和除塵風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)高速到低速運(yùn)轉(zhuǎn)時間段設(shè)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(jìn)行分析，對除塵風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)向低速運(yùn)轉(zhuǎn)的時間段進(jìn)行控制，確保滿罐狀態(tài)下開啟高速模式，裝置全關(guān)后降速，并對降速時間段進(jìn)行延后。經(jīng)過實踐證明，原有除塵調(diào)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(fēng)機(jī)時間偏移的基礎(chǔ)之上，依據(jù)除塵布袋的壓差大小來選擇風(fēng)機(jī)高低轉(zhuǎn)動速率，依照120～204 r/min來控制除塵機(jī)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(fēng)口出口壓力、反吹間隔時間和煙囪灰塵排放情況來實時調(diào)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(nèi)。

對除塵脈沖間隔時長4 s內(nèi)的除塵調(diào)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(diào)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(jì)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(nèi)，來實時觀測煙囪氣體排放量，并通過關(guān)閉離線閥板來定位破損布袋。其次，以開啟布袋頂蓋來進(jìn)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(kuò)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(fēng)機(jī)產(chǎn)生氣體的泄漏量較大，導(dǎo)致區(qū)域粉塵擴(kuò)散嚴(yán)重。部分細(xì)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(fēng)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(cè)面設(shè)置擋焦柵格和管道阻擋觀察孔，確保焦炭能夠被高質(zhì)量地分類在除塵管道外部一側(cè)。

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(jìn)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(shè)置避免死角風(fēng)向堆積的沉箱管道，并從溜槽襯板的日常維護(hù)和檢修中進(jìn)行除塵功能的強(qiáng)化，將排焦粉塵擴(kuò)散的維護(hù)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(kuò)散可控性，增強(qiáng)除塵效果。

3.5 除塵風(fēng)量與壓差調(diào)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(shè)計的壓差大小，且實際除塵風(fēng)量因資源損耗與體系結(jié)構(gòu)的緣故而未能滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，往往表現(xiàn)出小于設(shè)計的除塵風(fēng)量要求。由于除塵風(fēng)量和壓差偏移設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，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(fēng)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(guān)鍵設(shè)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(diào)整到-2 200 Pa之內(nèi)，確保高低開關(guān)的正常運(yùn)行。為提升脈沖閥的偶然關(guān)閉的密閉性，要及時調(diào)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(fēng)機(jī)，集塵點和除塵器組成，為增強(qiáng)除塵氣體在除塵系統(tǒng)中的流動抽引性，要保證除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量2萬m3/h，并依照除塵布袋和集塵點的維護(hù)管理標(biāo)準(zhǔn)來平衡除塵風(fēng)量。

現(xiàn)有的除塵設(shè)備往往處于長時間的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，從除塵氣源線路進(jìn)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(jìn)而增加設(shè)備的使用壽命。

4 結(jié)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(jìn)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(rèn)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(jìn)行優(yōu)化與改造，才能確保焦化生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。