论文部分内容阅读
摘要：随着煤炭资源的日益开采，优质的炼焦煤越来越少，捣固焦炉能扩大气煤、弱粘煤的用量，捣固焦炉的优势日益凸现，捣固炼焦工艺已逐步被生产企业所青睐。但由于捣固炼焦装煤是在机侧炉门进行的，冒烟比较严重。为了保护环境，采取在集气管上增加高压氨水喷洒管道，在装煤时开启高压氨水配合除尘车联合操作，达到了良好的环保效果。
关键词：捣固焦炉；消烟除尘；高压氨水；消烟装煤原理工艺；经济效益
中图分类号：TQ520文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）16-0026-02
一、生产中存在的问题
我公司采用的是化学工业第二院设计的TJL4350D型2×63孔双联火道、废气循环、煤气下喷、单热式侧装煤捣固焦炉。年产冶金焦80万吨，设计双集气管荒煤气导出系统，低压氨水冷却荒煤气，未设置高压氨水管道。焦炉生产过程中造成的环境污染主要是烟尘污染，捣固炼焦侧装煤时，将捣固好的煤饼从机侧装入炭化室。由于机侧炉门完全敞开，致使大量的荒煤气从机侧炉门逸出。若不对逸出的荒煤气进行收集和处理，势必对环境造成较大的危害。
我单位先后采用了炉顶消烟除尘车法和炉顶导烟车+地面除尘站法。但除尘效果都不是很好。
二、原因分析
我公司目前主要采用消烟除尘车除尘和炉顶导烟车+地面除尘站法两种方法除尘，消烟除尘车除尘其主要原理是工作原理：在驱动风机的作用下，装煤产生的烟尘经罩在炉口上的吸口吸入燃烧室进行燃烧，燃烧后的高温烟气（含尘）经喷淋室喷洒降温后、经过文氏管除尘器（由文氏管和除沫器组成）进行气液两相分离后，气体通过风机外排。此工艺存在外除尘设备庞大，设备维护维修工作繁重，在运行过程中，存在烟囱出口时常有黑烟、黄烟，除尘效果不够彻底现象，此外对不同的炉温和配煤比，消烟除尘车的运行工况也需作一定的调整，消烟除尘车难以在不同的工况下都能稳定的工作。炉顶导烟车+地面除尘站我公司采用的出焦除尘二合一的除尘系统，装煤出焦除尘共用一套风机除尘系统，出焦装煤交替进行，不需要进行喷粉。导烟车+地面除尘站法：该法使用效果在一定的程度上比消烟除尘车要好些。但存在焦炉机侧炉口进大量冷风的现象，对炉体不利。针对于此，我们通过向除尘效果好的兄弟单位考察学习，结合我厂焦炉综合治理，2009年4月，在我厂原有消烟除尘车和导烟除尘车加地面除尘站的基础上，增设高压氨水系统实现了装煤消烟并投入运行，取得了良好效果。
三、高压氨水消烟装煤原理工艺简介
炭化室加煤时集气管压力达到300～400Pa，使大量荒煤气外逸。利用高压氨水在桥管氨水喷头的喷洒，在桥管内喷洒区域的后方及上升管内产生较大的负压，并在炭化室内靠近上升管底部区域形成负压，使荒煤气及烟尘由炭化室经上升管、桥管、吸入集气管内，以避免荒煤气从机侧装煤口处溢出。
四、改造方法
利用集气管上原有的低压氨水喷嘴，在增加两台高压氨水泵的基础上，从循环氨水槽布置到集气管一趟管道，构成高压氨水喷洒系统。该流程为高低压合一喷嘴流程，采用三通球阀进行操作和采用导流式喷嘴进行高、低压氨水喷洒。该改造中在循环氨水槽人孔处引DN100管道，在剩余氨水槽后面重新做两台泵础安装高压氨水泵，氨水泵采用的是功率90KW，电压380V，流量43m3/h，转速为2950r/min的多级泵，设置为开一备一，焦炉高压氨水设计压力控制在1.8～3.0MPa，氨水管道上设置了2.5MPa泄压安全阀，系统高压氨水压力超过2.5 MPa时氨水通过，桥管下方设有三通阀，便于实现低压氨水和高压氨水之间的切换。由于集气管和吸气管上安装煤气自动调节阀，有效的平衡了两侧焦炉的集气管压力，缓冲了装煤时开启高压氨水后带来的集气管压力波动。配合原有的导烟除尘车+地面除尘站在捣鼓焦炉装煤消烟除尘过程中达到了良好的除尘效果。
五、高压氨水压力的确定
氨水压力的大小将直接关系到上升管根部吸力的大小和消烟的效果。因此，合理确定炉顶氨水压力是消烟装煤的关键。高压氨水工作压力选择的原则，上升管根部吸力是消烟的保障，吸力太小，消烟的动力则不足，消烟效果差。吸力太大，则吸入的空气量和煤粉尘太多，造成荒煤气中氧含量增高和炭化室内放炮，甚至危及鼓风机和电捕焦油器的安全，同时煤粉尘太多会造成管道堵塞。经反复试验，确定高压氨水的工作压力为2.2MPa，维持炭化室压力为零或稍微负压；使装煤时集气管的吸气量控制在大体与煤气发生量和由装煤孔漏入的空气量一致，使加煤口略有少许荒煤气外逸。这样既大大减轻了装煤烟尘对生产工人的危害，又保证了集气管的畅通。
六、使用效果
高压氨水喷洒系统投入后，按每天100炉计算，每天节约消烟车喷淋用水约40吨，多回收煤气约12万立方，溢散煤气重新返回集气管后，焦油、粗苯等的回收率明显提高，综合经济效益可提高9～10元/吨焦。在停炉检修时间，利用高压氨水清扫集气管，可防止集气管中焦油渣沉积，代替了人工清扫，减轻工人劳动强度，减少了上升管和消烟除尘设备的维修维护工作，大大节省人力和维修成本消耗，装煤时炉顶基本无冒烟、跑火现象，除尘效果明显增强。
七、结论
采取高压氨水喷洒后，焦炉操作管理得到改善，经济效益、社会效益和环保效益明显，但在高压氨水的使用过程中还存在一些问题，需在今后的操作过程中加以改进：
1．开启和关闭高压氨水过程中，会带来集气管压力的波动，易造成焦炉串漏，集气管上自动调节阀应保持其灵敏性，以避免集气管压力波动对焦炉炉体的影响。
2．加强操作管理，严格操作制度，保证正常喷射时循环氨水必须不带焦油，经常检查喷嘴和氨水管，发现堵塞及时清扫，同时避免因装煤后忘关高压阀而抽坏炉体及氨水进入炉内。
3．装煤过程中，用高压氨水喷洒时，应不断的注意煤气的含氧。
4．由于装煤操作是间歇进行的，高压氨水泵必须连续运行，无用功多、耗电量大，导致高压氨水循环喷射系统运行成本偏高。以我厂90kW 电机为例：月耗电达7.2万kWh，年耗电达86.4万kWh，电价以0.6元／kWh计，则每年运行成本中仅电费一项就需51.84万元，若采用变频调速电机则可节电40%左右，每年可节约电费20万元。
参考文献
[1]邢光春，黄伟源．高压氨水消烟装煤运行情况分析[J]．江苏冶金，1999，（4）．
作者简介：赵洪波（1977－），男，河北邯郸人，河北钢铁邯钢矿业分公司助理工程师，研究方向：高压炉；冯昭（1979－），男，河北邯郸人，河北钢铁邯钢矿业分公司助理工程师，研究方向：高压炉。
关键词：捣固焦炉；消烟除尘；高压氨水；消烟装煤原理工艺；经济效益
中图分类号：TQ520文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）16-0026-02
一、生产中存在的问题
我公司采用的是化学工业第二院设计的TJL4350D型2×63孔双联火道、废气循环、煤气下喷、单热式侧装煤捣固焦炉。年产冶金焦80万吨，设计双集气管荒煤气导出系统，低压氨水冷却荒煤气，未设置高压氨水管道。焦炉生产过程中造成的环境污染主要是烟尘污染，捣固炼焦侧装煤时，将捣固好的煤饼从机侧装入炭化室。由于机侧炉门完全敞开，致使大量的荒煤气从机侧炉门逸出。若不对逸出的荒煤气进行收集和处理，势必对环境造成较大的危害。
我单位先后采用了炉顶消烟除尘车法和炉顶导烟车+地面除尘站法。但除尘效果都不是很好。
二、原因分析
我公司目前主要采用消烟除尘车除尘和炉顶导烟车+地面除尘站法两种方法除尘，消烟除尘车除尘其主要原理是工作原理：在驱动风机的作用下，装煤产生的烟尘经罩在炉口上的吸口吸入燃烧室进行燃烧，燃烧后的高温烟气（含尘）经喷淋室喷洒降温后、经过文氏管除尘器（由文氏管和除沫器组成）进行气液两相分离后，气体通过风机外排。此工艺存在外除尘设备庞大，设备维护维修工作繁重，在运行过程中，存在烟囱出口时常有黑烟、黄烟，除尘效果不够彻底现象，此外对不同的炉温和配煤比，消烟除尘车的运行工况也需作一定的调整，消烟除尘车难以在不同的工况下都能稳定的工作。炉顶导烟车+地面除尘站我公司采用的出焦除尘二合一的除尘系统，装煤出焦除尘共用一套风机除尘系统，出焦装煤交替进行，不需要进行喷粉。导烟车+地面除尘站法：该法使用效果在一定的程度上比消烟除尘车要好些。但存在焦炉机侧炉口进大量冷风的现象，对炉体不利。针对于此，我们通过向除尘效果好的兄弟单位考察学习，结合我厂焦炉综合治理，2009年4月，在我厂原有消烟除尘车和导烟除尘车加地面除尘站的基础上，增设高压氨水系统实现了装煤消烟并投入运行，取得了良好效果。
三、高压氨水消烟装煤原理工艺简介
炭化室加煤时集气管压力达到300～400Pa，使大量荒煤气外逸。利用高压氨水在桥管氨水喷头的喷洒，在桥管内喷洒区域的后方及上升管内产生较大的负压，并在炭化室内靠近上升管底部区域形成负压，使荒煤气及烟尘由炭化室经上升管、桥管、吸入集气管内，以避免荒煤气从机侧装煤口处溢出。
四、改造方法
利用集气管上原有的低压氨水喷嘴，在增加两台高压氨水泵的基础上，从循环氨水槽布置到集气管一趟管道，构成高压氨水喷洒系统。该流程为高低压合一喷嘴流程，采用三通球阀进行操作和采用导流式喷嘴进行高、低压氨水喷洒。该改造中在循环氨水槽人孔处引DN100管道，在剩余氨水槽后面重新做两台泵础安装高压氨水泵，氨水泵采用的是功率90KW，电压380V，流量43m3/h，转速为2950r/min的多级泵，设置为开一备一，焦炉高压氨水设计压力控制在1.8～3.0MPa，氨水管道上设置了2.5MPa泄压安全阀，系统高压氨水压力超过2.5 MPa时氨水通过，桥管下方设有三通阀，便于实现低压氨水和高压氨水之间的切换。由于集气管和吸气管上安装煤气自动调节阀，有效的平衡了两侧焦炉的集气管压力，缓冲了装煤时开启高压氨水后带来的集气管压力波动。配合原有的导烟除尘车+地面除尘站在捣鼓焦炉装煤消烟除尘过程中达到了良好的除尘效果。
五、高压氨水压力的确定
氨水压力的大小将直接关系到上升管根部吸力的大小和消烟的效果。因此，合理确定炉顶氨水压力是消烟装煤的关键。高压氨水工作压力选择的原则，上升管根部吸力是消烟的保障，吸力太小，消烟的动力则不足，消烟效果差。吸力太大，则吸入的空气量和煤粉尘太多，造成荒煤气中氧含量增高和炭化室内放炮，甚至危及鼓风机和电捕焦油器的安全，同时煤粉尘太多会造成管道堵塞。经反复试验，确定高压氨水的工作压力为2.2MPa，维持炭化室压力为零或稍微负压；使装煤时集气管的吸气量控制在大体与煤气发生量和由装煤孔漏入的空气量一致，使加煤口略有少许荒煤气外逸。这样既大大减轻了装煤烟尘对生产工人的危害，又保证了集气管的畅通。
六、使用效果
高压氨水喷洒系统投入后，按每天100炉计算，每天节约消烟车喷淋用水约40吨，多回收煤气约12万立方，溢散煤气重新返回集气管后，焦油、粗苯等的回收率明显提高，综合经济效益可提高9～10元/吨焦。在停炉检修时间，利用高压氨水清扫集气管，可防止集气管中焦油渣沉积，代替了人工清扫，减轻工人劳动强度，减少了上升管和消烟除尘设备的维修维护工作，大大节省人力和维修成本消耗，装煤时炉顶基本无冒烟、跑火现象，除尘效果明显增强。
七、结论
采取高压氨水喷洒后，焦炉操作管理得到改善，经济效益、社会效益和环保效益明显，但在高压氨水的使用过程中还存在一些问题，需在今后的操作过程中加以改进：
1．开启和关闭高压氨水过程中，会带来集气管压力的波动，易造成焦炉串漏，集气管上自动调节阀应保持其灵敏性，以避免集气管压力波动对焦炉炉体的影响。
2．加强操作管理，严格操作制度，保证正常喷射时循环氨水必须不带焦油，经常检查喷嘴和氨水管，发现堵塞及时清扫，同时避免因装煤后忘关高压阀而抽坏炉体及氨水进入炉内。
3．装煤过程中，用高压氨水喷洒时，应不断的注意煤气的含氧。
4．由于装煤操作是间歇进行的，高压氨水泵必须连续运行，无用功多、耗电量大，导致高压氨水循环喷射系统运行成本偏高。以我厂90kW 电机为例：月耗电达7.2万kWh，年耗电达86.4万kWh，电价以0.6元／kWh计，则每年运行成本中仅电费一项就需51.84万元，若采用变频调速电机则可节电40%左右，每年可节约电费20万元。
参考文献
[1]邢光春，黄伟源．高压氨水消烟装煤运行情况分析[J]．江苏冶金，1999，（4）．
作者简介：赵洪波（1977－），男，河北邯郸人，河北钢铁邯钢矿业分公司助理工程师，研究方向：高压炉；冯昭（1979－），男，河北邯郸人，河北钢铁邯钢矿业分公司助理工程师，研究方向：高压炉。