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機械煉焦過程中廢氣的無組織排放研究

文檔作者：劉馳李潔馬勇光文檔來源：河南省環境保護科學研究院		點擊數：	更新時間： 2024年07月31日
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機械煉焦過程寸廢氣的九組舐拂放唧翹
劉馳李潔馬勇光
(河南省環境保護科學研究院河南鄭州450000)
摘要分析機械煉焦過程中無組織排放廢氣的來源及特征．分別介紹機械煉焦過程中裝煤煙氣的治理措施。推焦過程中
焦側和機側煙氣的治理措施．以及焦爐爐體連續性逸散煙氣無組織排放的治理措施。
關鍵詞機械煉焦廢氣無組織排放治理措施
中圖分類號：X74 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2017)06—008—03
焦化行業屬典型重污染行業．它是傳統煤化工產業的重
要組成部分．是連接從煤炭到鋼鐵產業鏈的重要環節?。煉
焦生產主要是煤的熱解過程。排放的大氣污染物包括粉塵、
二氧化硫(s02)、氮氧化物(NOx)、多環芳烴等。典型的機械
煉焦工藝每組焦爐由十幾到幾十個炭化室、燃燒室依次排列
組成，焦爐兩側分別為機側和焦側導軌，并有獨立的熄焦塔。
機側分布裝煤車和推焦機．焦側有欄焦和熄焦車[2】。污染物
來源集中于裝煤過程、出焦過程、熄焦過程、焦爐煤氣燃燒廢
氣、煤氣凈化系統和生產過程中其他的廢氣無組織排放。隨
著焦化廢氣治理技術的進步．多數機械煉焦企業安裝了裝
煤、出焦、熄焦除塵設施。煉焦過程廢氣的有組織排放得到有
效控制．這就使得煉焦過程中廢氣的無組織排放．特別是有
毒有害氣體的無組織排放問題日益凸顯。
1 無組織排放廢氣的來源及特征
1．1 無組織排放廢氣來源
機械煉焦過程焦煤在焦爐中高溫熱解．熱解過程及裝
煤、出焦和熄焦過程，均會產生顆粒態、氣態污染物，包括無
機化合物(C02、C0、NOx、SO：等)、有機物(多環芳烴、苯系
物、醛類、胺類等)、重金屬(鎘、砷等)，其中，以煙塵、S02、苯
并芘(BaP)、苯可溶物(BSO)等為主要污染因子附]。機械煉
焦過程主要生產工序污染源類型及排放特征見表1。
表1 機械煉焦生產過程大氣污染物主要來源和種類
由表1可以看出．機械煉焦過程中廢氣的無組織排放主
要集中在以下3個方面：
(1)裝煤煙氣的無組織逸散。主要為裝煤車在裝煤時從
裝煤口逸散的煙氣。裝煤過程中，煤料進入炭化室排出大量
荒煤氣．裝爐時空氣中的氧和人爐的細煤粒不完全燃燒形成
含碳黑煙，裝爐濕煤與高溫爐墻接觸、升溫，產生大量水氣和
荒煤氣。據估算，裝煤過程煙塵排放量約占焦爐煙塵排放量
的60％嘲。
作者簡介：劉馳(1984～)。工程師，主要從事環境標準與政策研究。
201 7．No．6．
(2)推焦過程的無組織逸桑。最主要的是碳化室爐門打
開后散發出殘余煤氣和出焦時焦炭從導焦槽落到熄焦車中
產生的大量粉塵[6]：此外。推焦過程無組織逸散還包括推焦
時上升管打開與碳化室相通．熱浮力帶著焦粉逸散．以及攔
焦車導焦柵與爐門框結合處，鐵對鐵的密封不好。推焦過程
中熱浮力帶著焦粉從縫隙中逸散以及焦炭進入熄焦車焦罐
中發生的煙氣。
(3)焦爐爐體煙氣的連續性無組織逸散，包括機、焦兩側
爐門摘門和對門過程中。爐門磚上的焦油渣高溫遇空氣燃燒
不完全產生煙氣．以及爐門刀邊變形穿孔造成密封不嚴所造
成的煙氣逸散。
1．2無組織廢氣排放特征
機械煉焦生產過程中．裝煤、推焦以及煉焦過程中焦爐
爐體的連續性逸散均伴隨大量廢氣的無組織排放。機械煉焦
生產過程廢氣的無組織排放通常具有如下特點【7]：
(1)陣發性。通常情況下。機械煉焦過程裝煤、推焦每間
隔6～12IIlin 1次，每次作業時間1～3Illin，由于焦爐裝煤、推
焦過程頻次高、時間短、污染物排放量大．因此無組織排放廢
氣具有陣發性的特點。
(2)偶發性。焦爐荒煤氣廢氣排放量大。廢氣中煙塵和有
害物質濃度高，放散具有偶發性特點。
(3)連續性。焦爐爐體的連續性逸散，爐門、裝煤孔蓋、上
升管蓋和橋管連結(承插口)等處的泄露，以及散落在焦爐爐
頂的煤受熱分解產生的煙氣，均呈現連續性逸散的特點。
2無組織排放廢氣的治理
2．1裝煤煙氣治理
裝煤除塵主要收集焦爐裝煤過程中產生的煙氣。裝煤車
在裝煤時，煤在進入碳化室后遇高溫爐墻．部分煤中的水和
揮發份物質瞬間汽化產生黃色的黃煤氣以及部分直徑極小
的煤粉，這些煙氣都會由裝煤口逸散．因此需設立裝煤除塵
裝置，將此煙氣捕集進入裝煤除塵裝置處理后排放。
裝煤煙氣治理措施主要為機械除塵法．包括爐頂消煙除
塵技術、爐頂煙塵凈化車濕法除塵技術以及爐頂消煙除塵結
合地面站技術等。
爐頂消煙除塵技術由高壓氨水噴射裝煤系統和導煙車
兩部分組成，裝煤時，導煙車自動打開裝煤炭化室爐頂抽煙
孔蓋及相問2個炭化室中心矩的第3個炭化室的抽煙孔蓋．
萬方數據
對上導煙管伸縮套管，在保證上升管根部吸力不小于400Pa
的高壓氨水噴射力作用下，將煙塵導入第3個炭化室．經部
分焚燒后混入荒煤氣中。爐頂消煙除塵技術煙氣捕集率較
低。
爐頂煙塵凈化車濕法除塵技術裝置由導煙車、爐頂水封
式抽煙干管、焚燒爐、洗滌塔、引風機和排氣筒等組成．裝煤
餅時，煙塵凈化車在爐頂通過活動套筒與焦爐炭化室頂孔接
通，啟動水泵及風機，吸走裝爐時產生的煙氣。煙氣先進入具
有自動點火的燃燒室與燃燒室空氣口進入的二次氣進行燃
燒，燃燒后的高溫煙氣被吸入旋流板洗滌塔內．經水洗滌凈
化后由風機抽至煙囪排人大氣。爐頂煙塵凈化車濕法除塵凈
化后含塵量仍然較高，可達150～250111羈，m，，且會造成水的二
次污染。
目前，使用較多的技術是爐頂消煙除塵結合地面站技
術。該技術又可細分為2類：①導煙車配帶燃燒室(又稱消煙
車)，裝煤、出焦為不完全二合一系統，包括1臺除塵器和2
臺風機，或完全二合一系統，包括1臺除塵器和1臺風機，并
配帶預噴涂系統，預噴涂料為裝煤、出焦的混合粉塵。裝煤餅
時．煙塵凈化車在爐頂上通過活動套筒與焦爐炭化室頂孔接
通，啟動水泵及風機，吸走裝爐時產生的煙氣，煙氣先進入具
有自動點火的燃燒室與燃燒室空氣口進入的2次氣進行燃
燒．燃燒后的高溫煙氣經地面站布袋除塵器凈化后由風機抽
至煙囪排人大氣。②導煙車不配帶燃燒室，裝煤、出焦除塵各
為獨立系統。并配帶預噴涂系統。預噴涂料為出焦除塵排出
的粉塵。裝煤餅時．煙塵凈化車在爐頂上通過活動套筒與焦
爐炭化室頂孔接通。啟動水泵及風機。吸走裝爐時產生的煙
氣。煙氣進入地面站，經布袋除塵器凈化后由風機抽至煙囪
排人大氣。
2．2推焦煙氣治理
(1)焦側煙氣治理。推焦除塵主要收集推焦過程中焦炭
進入熄焦車焦罐中發生的煙氣．煙氣從焦罐出來后通過攔焦
車上的煙罩聚攏后進入推焦除塵管道．最后由推焦除塵處理
后排放。
推焦煙氣的治理措施主要有熱浮力罩式除塵系統和地
面站除塵系統。
熱浮力罩式除塵系統是利用推焦過程中排出的高溫煙
氣自身的熱浮力驅動。將導焦槽頂的煙氣經管道收集。借助
風機吸至噴霧淋水室洗滌除塵、旋風分離二級除塵后排放：
而進入熄焦車頂部熱浮力罩的煙氣在上升過程中經淋水凈
化后排放。煙氣總捕集效率約80％，熱浮力罩除塵效率約
85％．旋風分離除塵效率約90％。
地面站除塵工藝是利用設置在攔焦機上的大型吸氣罩
收集出焦時產生的大量陣發性煙塵．通過接口翻板閥．使煙
塵進入集塵干管，送入蓄熱式冷卻器冷卻并粗分離；再經脈
沖袋式除塵器、離心風機最終凈化后排入大氣。煙氣捕集效
率可達90％以上，外排煙氣含塵濃度低于60m；加3，除塵效
率可達99％以上。地面站除塵工藝是目前治理推焦煙氣效果
最好的治理措施。
(2)機側煙氣治理。焦爐推焦操作時。機焦兩側爐門均處
于開放狀態。推焦過程2。3lIlin內．焦側煙塵可通過攔焦車集
塵罩由出焦集塵干管進入出焦除塵系統，而焦爐機側，尤其
是在推焦結束后．推焦桿滑履退出碳化室后．仍會有大量高
溫煙塵從機側爐門外溢。
機側煙塵來源主要包括裝煤時小爐門處的煙塵、出焦操
作時機側爐門處的煙塵、爐門摘取到再掛上爐門上的高溫生
焦和焦油等與空氣接觸產生的煙塵、推焦桿退回過程中從碳
化室內排出的熱煙塵以及清門機、清框機工作過程中產生的
煙塵。
機側煙塵治理措施主要采用除塵罩加地面除塵器的方
式。其中，根據除塵罩的類型，又可分為移動式除塵罩+地面
除塵器技術和固定式除塵罩+地面除塵器技術。
移動式除塵罩+地面除塵器技術：劉元杰等【8】在推焦機
上方安裝活動集塵罩，推焦作業時，集塵罩移動至爐頭上方。
將出焦過程中的煙塵導人車載除塵系統內，通過混風冷卻、
離心降塵、再冷卻及布袋除塵后，固體顆粒被收集到余煤斗
中，凈化后排放，該系統結構的優點是利用煙氣的熱浮力，外
溢的煙氣能被充分吸收．除塵效率≥90％．煙塵捕集率≥
96％：對于搗固焦爐，王充等【9]在焦爐爐頂設置可移動的導煙
車爐頂煙塵控制組件．將2股煙塵在雙接口翻板閥內合流。
對搗固焦爐機側爐門及爐頂的煙塵進行捕集．并通過雙接口
翻板閥將合流后的煙塵導人地面除塵站．最大限度地控制污
染物的擴散：吳紹軍等[叫設計一種熱回收焦爐機側除塵工
藝。當某一孔焦爐進行推焦、裝煤作業時。移動式集塵罩移至
該孔焦爐爐門的上方與導通管對接．使其覆蓋在該孔焦爐爐
門前的上方。有效控制熱回收焦爐機側的煙塵。
固定式除塵罩+地面除塵器技術：雒欣彥等【11]設計的除
塵設施由頂部吸塵罩、爐口側面旋轉吸塵罩、側面爐門吸塵
罩、明火分離冷凝脫油裝置、離心式引風機、袋式除塵器和排
灰系統組成．爐門開啟后．碳化室爐口上部外逸的煙氣進入
頂部吸塵罩．刮板機部位除塵罩集中對爐頭尾焦落人刮板機
后產生的煙塵進行收集．該除塵系統為我國第l套推焦車機
側除塵系統：吳紹軍等[12]對熱回收焦爐．在每孔焦爐爐門上
部設固定式集塵罩，由固定式集塵罩、導通管、常閉式導通
閥、爐頂集塵干管、爐組切換閥、連接管道構成煙塵的通道．
在調速式除塵通風機組的作用下．由固定式集塵罩捕集到的
煙塵經上述通道．進入袋式除塵器凈化后經煙囪排放。
2．3焦爐爐體連續性逸散煙氣治理
伴隨著機械煉焦生產過程，焦爐爐體煙氣連續性逸散。
針對爐體逸散煙氣的無組織排放．目前常采用的工程措施包
括：①裝煤孔蓋采用球面密封，使裝煤孔蓋與座之間呈現球
面接觸，增加了裝煤孔蓋的嚴密性：②爐門采用彈簧刀邊。爐
門刀邊密封靠彈簧頂壓，使刀邊受力均勻，增強密封效果；③
爐頂上升管蓋及橋管與閥體承插均采用水封結構．可以杜絕
上升管蓋和橋管承插處的冒煙現象；④上升管根部采用鑄鐵
底座，杜絕了上升管根部因損壞而引起的冒煙冒火現象。
這些措施是目前焦化行業采用的成熟、可靠的先進技
2017．No．6．o
(下轉第12頁)
萬方數據
發現用能薄弱環節，有效防止能源的不合理利用，并在一定
程度上增強人員的行為節能意識。
(2)空調通風電耗方面。優化空調、電扇等的空間布置，
降低分體式空調的安裝密度：公共區域的空調系統優先選用
集中式、半集中式系統，室內加裝自控裝置，實現不同人員密
度下室溫的自動控制，避免設備過冷；及時淘汰落后老舊、能
效等級低的空調設備．安裝能效等級高的變頻空調設備。
(3)辦公設備電耗方面。辦公設備的運行特點是僅在辦
公時間使用．部分設備屬于間斷使用的設備，故應培養使用
者的行為習慣，及時關斷設備。降低待機電耗，同時加強設備
巡檢。特別是大型實訓設備的巡檢，減少不必要的能源浪費。
(4)照明系統電耗方面。合理設置燈具安裝位置，保證室
內光照度：安裝LED、節能燈等高效照明燈具，提高能源利用
率。
(5)校園內供配電系統方面。根據用電情況優化配電網
絡．平衡各臺變壓器負載。強化配電網監控，使變壓器運行在
經濟運行區間；及時淘汰落后變壓器，選用節能型變壓器；根
據配電網無功需求設置無功補償柜．減少供配電過程中的電
能損失。
(6)電梯水泵等綜合服務系統電耗方面。及時淘汰落后
機電設備，選用節能高效設備，加強設備保養維護，降低電
耗。
(7)提高建筑圍護結構的熱工性能，例如在外墻貼保溫
板。窗戶采用中空玻璃采取遮陽措施減少太陽熱輻射等，可
以有效節能空調等系統能耗。
此外。結合中小學屬于教育機構的特征，應積極開展節
能宣傳教育活動．發動全校師生探尋節能的方式方法，培養
學生良好的行為習慣，提高全校師生對節能的認識，集合大
家的智慧創建節能校園。通過對孩子的節能意識培育，一定
意義上提升全社會節能意識。意義重大。
4結語
本文通過對福州市4所中小學校園建筑的能源審計．了
解福州地區中小學校園的能源管理現狀和用能特點：電力是
中小學校園建筑的主要能源消耗品種，空調通風系統、辦公
設備、照明系統是電力消耗的主要方面亦即節能工作的重
點。針對中小學用能體系重要環節，從管理和技術方面作了
節能分析和節能改造的建議。
由于計量器具配備不健全．本文從用能設備人手進行節
能分析．分析結果可能與用能實際情況產生偏差．但可作為
中小學校園節能工作的指導。研究結果豐富了公共機構建筑
能耗監測與節能管理體系．并為建筑節能激勵政策的制定提
供了科學依據。
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