7 米焦爐裝煤除塵系統的改進與優化
周曉鋒 梁波 張允東 張奇峰 高薇
本文介紹了鞍鋼煉焦總廠7m 焦爐配套的裝煤除塵技術，及裝煤除塵在生產運行中存在的一些問題和缺陷。通過設備改造、參數調整以及其他技術改進措施，對缺陷進行了改進和優化，大幅提升了焦爐裝煤除塵設施的除塵效果，減少了外排的含塵量。
1 概述
焦爐裝煤時，煤與炭化室赤熱的爐壁進行接觸，會產生大量的煙塵，由于煙塵中含有多種污染物，主要是總懸浮顆粒物(TSP )、苯可溶物(BSO)和苯并芘(BaP)等。焦爐煙塵逸出后在大氣溫度和壓力下迅速冷凝并附著在懸浮微粒表面，隨著呼吸微粒進入人體內并沉積于肺部。研究表明，煉焦煙塵中BSO 和BaP 是強致癌物質，長期持續地吸入含致癌物的微粒能引發腫瘤。某些研究報告指出，焦爐操作的工人患呼吸系統癌癥的危險性比其他鋼鐵工人高,就焦化而言，煉焦工人肺癌的發病率極高。
2 炭化室裝煤煙塵的特點
裝煤過程中，焦煤從爐頂裝煤孔或機側爐門裝入炭化室，焦煤突遇高溫產生大量的荒煤氣和煙氣，炭化室內壓力突增，噴出大量的煙塵，它們來自以下兩個方面：
1)進入炭化室的焦煤置換出大量的空氣，被置換的空氣受到壓力變化影響會攜帶出大量的煤塵和煙塵，因裝煤開始時空氣中的氧氣和入爐的焦煤燃燒生成炭黑而形成黑煙。
2)濕焦煤和高溫爐墻接觸升溫產生大量的水汽和荒煤氣，它們同時揚起細煤粉。炭化室裝煤時間都是短暫的，裝煤期間產塵特點是煙塵外逸強烈，污染物排放的持續時間僅為整個煉焦周期的0.8%左右，但排放的污染物占煉焦車間總量的35%左右。
3 焦爐裝煤除塵技術
裝煤除塵采用裝煤車螺旋給料、順序裝煤配合高壓氨水噴灑裝置以及采用低壓脈沖袋式除塵器的除塵地面站除塵，減少了裝煤孔逸出的煙塵，實現了無煙裝煤操作。裝煤除塵地面站采用干法除塵地面站工藝，除塵效率高，系統全部采用PLC 自動化控制，操作簡單。電氣與自動化系統完全滿足除塵系統的要求，使整個除塵系統在安全可靠和全部自動化的條件下運行。
3.1 裝煤除塵方式
采用高壓氨水無煙裝煤以及采用低壓脈沖袋式除塵器地面站除塵方式，此法能大幅提高灰塵捕集率,提高除塵效果。
3.2 裝煤除塵工藝
裝煤車行至待裝煤的炭化室定位后，開啟焦爐上升管高壓氨水系統，并將裝煤孔蓋打開，落下放煤孔和內套筒，使車載排煙管道和煙氣轉換閥聯通。開始裝煤后，煤車將電訊號發送至裝煤除塵地面站，系統通過液力偶合器控制通風機由低速向高速運行。裝煤過程中通過外套筒吸收煙氣，經煙氣轉換閥進入裝煤除塵火花捕集器，進行大顆粒粉塵捕集及滅火，然后經過預噴涂的脈沖袋式除塵器凈化后，在排風機的輔助下從煙囪排出。除塵系統收集粉塵并將其臨時貯存在粉料倉加濕，而后定期安排車輛向外運輸。此工藝中，其低壓脈沖袋式除塵器作用尤其重要。
3.2.1 低壓脈沖袋式除塵器原理
袋式除塵器是利用多孔的袋狀過濾元件從含塵氣體中捕集粉塵的一種除塵設備，原理見圖1。主要由過濾裝置和清灰裝置兩大部分組成。前者的作用是捕集粉塵，后者則用以不斷清除濾袋上的積塵，保持除塵器的處理能力。通常還設有控制裝置，使除塵器按一定程序清灰。另外還有輸灰裝置等。含塵氣體通過濾料時，粉塵阻留在濾料上，形成“一次粉塵層”，或進入針刺濾料孔隙內部，當濾料表面積附的粉塵層厚到一定程度時，便須以某種裝置對濾料進行清灰，以保證濾袋持續工作所需的透氣性。袋式除塵器的工作正是在這種不斷濾塵而又不斷清灰的交替過程中進行的。
3.2.2 清灰
除塵器上箱體內，在每排濾袋的上方都裝有一根噴吹管，管上有噴嘴正對每條濾袋中心。各噴吹管經由脈沖閥與氣包相連。當控制儀開啟脈沖閥時，氣包內的壓縮空氣便在0.1-0.2s 的瞬間由噴吹孔射向濾袋內，同時誘導部分空氣一并進入濾袋內。在此氣流作用下濾袋受到急劇的沖擊而做加速運動產生鼓脹變形，從而清除積于濾袋表面的灰塵。當一排濾袋清灰后，間隔一定時間對下一排濾袋進行清灰，依次逐排循環進行。落入灰斗的灰塵由卸灰閥排出。PLC 控制儀對除塵器的清灰實行程序控制，采用定壓差或定時控制。
3.2.3 過濾
長袋低壓脈沖袋式除塵器主要由上箱體、中箱體、灰斗、噴吹裝置等部分組成。上箱體為凈氣室,噴吹裝置也安裝在上箱體中。中箱體為塵氣室，內裝有濾袋，在上箱體和中箱體之間有花板分隔。濾袋下部封閉,上部開口，外濾式。為了防止濾袋在工作過程中收縮，在濾袋內裝有袋籠。含塵氣體由中箱體下部進入，先經過緩沖區，然后由外向內透過濾袋。粉塵被阻留在袋外，干凈氣體在濾袋內向上流動，并經由袋口到達上箱體，再由排氣口排出。
4 裝煤除塵生產過程中存在的問題
1)裝煤除塵灰倉著火。
由于除塵器抽過來的介質中含有超細煤粉、火星等,容易在除塵器灰倉內燃燒，嚴重時會燒壞除塵器,造成停產。這就需要崗位人員及時發現灰倉內的溫度變化，防止達到煤粉的燃點，但是在設計上，除塵器灰倉內沒有溫度監測。
2)除塵器阻力過高或過低。這是由于清灰壓力不足;灰塵堵塞風道進出口；濾袋破損造成的。
3)除塵器外運排灰時揚塵大。這是操作方式不正確。
4)離線閥關不嚴。
5)裝煤過程中停電造成煙塵外溢。
5 焦爐裝煤除塵整改措施
5.1 加強裝煤除塵系統的防火性能
1)在每個灰倉最容易積灰處(格式閥上方)，增加溫度探測器,并接線至裝煤除塵控制室。
2)在控制室內接溫度報警器，并將報警值設置為35℃。
3)當報警時，崗位人員要及時查看原因。
4)調節裝煤除塵器的風量，避免因吸力過大而吸入火星，導致著火。
5)把裝煤除塵反吹動力改成氮氣，防止空氣進入布袋,造成燃燒的可能。
6)崗位人員每班進行檢查，避免灰倉積灰。
7)裝煤除塵倉蓋上部安裝消防栓，便于特殊情況下使用。
5.2 加強除塵器預噴涂裝置操作
1)除塵系統的預噴涂裝置，用焦粉噴涂在除塵器布袋上，阻斷煙塵中焦油和布袋直接接觸，防止除塵器布袋因粘上焦油而影響除塵效果。
2)每爐裝煤時噴涂一次，保證各倉反吹壓力0.35-0.5MPa。
3)焦爐定修期間對預噴涂裝置的管道進行檢查，避免管道堵塞。
5.3 加強布袋除塵器操作以及改造優化
1)布袋除塵器側壁振動器加裝固定裝置，避免日常振動時出現掉下的情況。
2)除塵器刮板鑲磚,便于下灰通暢。
3)格式閥葉片增加緩沖裝置。
4)離線閥的砣桿連接由原來的硬連接，改為軟連接，避免關不嚴的情況出現。
5)離線閥的砣桿上安裝指示桿，避免出現砣掉了發現不了的情況。
5.4 加強布袋除塵器日常維護
1)除塵系統應建立嚴格的檢查及檢修制度，每次換班時及值班過程中，應經常注意觀察各設備是否處于正常狀態。若風機存在高、低速運行,則應特別注意關注風機高速時的除塵器運行阻力。
2)由于各設備及零部件受使用壽命的限制，應經常對各易損件進行檢修或更換，除塵器濾袋一般1-3 年應更換一次，電磁脈沖閥膜片6-12 個月應更換一次。
3)安全規程：:風機長時間停開時，打開系統管道上的混風閥，確保煙氣及CO 等氣體的放散，即保證了生產正常進行，又保證安全。除塵器卸灰必須按時進行，不允許長期積灰以免板結，增加除塵器載荷。
5.5 裝煤過程中停電造成煙塵外溢的控制措施
通過對照7m 焦爐裝煤車液壓系統圖，發現可以在提導套液壓管路回路中接一個泄壓閥及相應管路(見圖2)，遇到大停電時，將泄壓閥(4 個)打開，總閥(2 個)關閉，將液壓油導入到事先準備好的儲油桶內，4 個導套就會在配重的作用下自動提起來。然后將假爐蓋推到裝煤孔上。此方法有以下優點：操作環境好(操作時,在液壓站內即可完成)；過程完成歷時短(提導套、推假爐蓋,總共需要45s 即可，四個裝煤孔同步完成)。
5.6 減少裝煤煙塵的排放條件
必須保證集氣管的壓力，定期用炭化室底部壓力校正；上升管和橋管以及集氣管和吸氣管加強清掃，確保暢通;裝煤車除塵設備必須密封，裝煤時間盡量短。
6 結論
7m 焦爐的裝煤除塵地面站和高壓氨水噴射分別從焦側和機側抽吸煙塵，可大大增強裝煤除塵效果，減少進入荒煤氣的煤塵。通過對焦爐裝煤除塵系統缺陷優化和改造，提高了除塵站運行效果，裝煤過程中焦爐爐頂逸出的粉塵量得到了有效控制，現場環境大幅改善；而且地面除塵站煙囪外排的煙塵含量也顯著減少，具有很好的環保效果。