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机械炼焦过程中废气的无组织排放研究

文档作者：刘驰李洁马勇光文档来源：河南省环境保护科学研究院		点击数：	更新时间： 2024年07月31日
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上一篇：焦化废水处理工艺的对比分析

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机械炼焦过程寸废气的九组舐拂放唧翘
刘驰李洁马勇光
(河南省环境保护科学研究院河南郑州450000)
摘要分析机械炼焦过程中无组织排放废气的来源及特征．分别介绍机械炼焦过程中装煤烟气的治理措施。推焦过程中
焦侧和机侧烟气的治理措施．以及焦炉炉体连续性逸散烟气无组织排放的治理措施。
关键词机械炼焦废气无组织排放治理措施
中图分类号：X74 文献标识码：A 文章编号：1672—9064(2017)06—008—03
焦化行业属典型重污染行业．它是传统煤化工产业的重
要组成部分．是连接从煤炭到钢铁产业链的重要环节⋯。炼
焦生产主要是煤的热解过程。排放的大气污染物包括粉尘、
二氧化硫(s02)、氮氧化物(NOx)、多环芳烃等。典型的机械
炼焦工艺每组焦炉由十几到几十个炭化室、燃烧室依次排列
组成，焦炉两侧分别为机侧和焦侧导轨，并有独立的熄焦塔。
机侧分布装煤车和推焦机．焦侧有栏焦和熄焦车[2】。污染物
来源集中于装煤过程、出焦过程、熄焦过程、焦炉煤气燃烧废
气、煤气净化系统和生产过程中其他的废气无组织排放。随
着焦化废气治理技术的进步．多数机械炼焦企业安装了装
煤、出焦、熄焦除尘设施。炼焦过程废气的有组织排放得到有
效控制．这就使得炼焦过程中废气的无组织排放．特别是有
毒有害气体的无组织排放问题日益凸显。
1 无组织排放废气的来源及特征
1．1 无组织排放废气来源
机械炼焦过程焦煤在焦炉中高温热解．热解过程及装
煤、出焦和熄焦过程，均会产生颗粒态、气态污染物，包括无
机化合物(C02、C0、NOx、SO：等)、有机物(多环芳烃、苯系
物、醛类、胺类等)、重金属(镉、砷等)，其中，以烟尘、S02、苯
并芘(BaP)、苯可溶物(BSO)等为主要污染因子附]。机械炼
焦过程主要生产工序污染源类型及排放特征见表1。
表1 机械炼焦生产过程大气污染物主要来源和种类
由表1可以看出．机械炼焦过程中废气的无组织排放主
要集中在以下3个方面：
(1)装煤烟气的无组织逸散。主要为装煤车在装煤时从
装煤口逸散的烟气。装煤过程中，煤料进入炭化室排出大量
荒煤气．装炉时空气中的氧和人炉的细煤粒不完全燃烧形成
含碳黑烟，装炉湿煤与高温炉墙接触、升温，产生大量水气和
荒煤气。据估算，装煤过程烟尘排放量约占焦炉烟尘排放量
的60％嘲。
作者简介：刘驰(1984～)。工程师，主要从事环境标准与政策研究。
201 7．No．6．
(2)推焦过程的无组织逸桑。最主要的是碳化室炉门打
开后散发出残余煤气和出焦时焦炭从导焦槽落到熄焦车中
产生的大量粉尘[6]：此外。推焦过程无组织逸散还包括推焦
时上升管打开与碳化室相通．热浮力带着焦粉逸散．以及拦
焦车导焦栅与炉门框结合处，铁对铁的密封不好。推焦过程
中热浮力带着焦粉从缝隙中逸散以及焦炭进入熄焦车焦罐
中发生的烟气。
(3)焦炉炉体烟气的连续性无组织逸散，包括机、焦两侧
炉门摘门和对门过程中。炉门砖上的焦油渣高温遇空气燃烧
不完全产生烟气．以及炉门刀边变形穿孔造成密封不严所造
成的烟气逸散。
1．2无组织废气排放特征
机械炼焦生产过程中．装煤、推焦以及炼焦过程中焦炉
炉体的连续性逸散均伴随大量废气的无组织排放。机械炼焦
生产过程废气的无组织排放通常具有如下特点【7]：
(1)阵发性。通常情况下。机械炼焦过程装煤、推焦每间
隔6～12IIlin 1次，每次作业时间1～3Illin，由于焦炉装煤、推
焦过程频次高、时间短、污染物排放量大．因此无组织排放废
气具有阵发性的特点。
(2)偶发性。焦炉荒煤气废气排放量大。废气中烟尘和有
害物质浓度高，放散具有偶发性特点。
(3)连续性。焦炉炉体的连续性逸散，炉门、装煤孔盖、上
升管盖和桥管连结(承插口)等处的泄露，以及散落在焦炉炉
顶的煤受热分解产生的烟气，均呈现连续性逸散的特点。
2无组织排放废气的治理
2．1装煤烟气治理
装煤除尘主要收集焦炉装煤过程中产生的烟气。装煤车
在装煤时，煤在进入碳化室后遇高温炉墙．部分煤中的水和
挥发份物质瞬间汽化产生黄色的黄煤气以及部分直径极小
的煤粉，这些烟气都会由装煤口逸散．因此需设立装煤除尘
装置，将此烟气捕集进入装煤除尘装置处理后排放。
装煤烟气治理措施主要为机械除尘法．包括炉顶消烟除
尘技术、炉顶烟尘净化车湿法除尘技术以及炉顶消烟除尘结
合地面站技术等。
炉顶消烟除尘技术由高压氨水喷射装煤系统和导烟车
两部分组成，装煤时，导烟车自动打开装煤炭化室炉顶抽烟
孔盖及相问2个炭化室中心矩的第3个炭化室的抽烟孔盖．
万方数据
对上导烟管伸缩套管，在保证上升管根部吸力不小于400Pa
的高压氨水喷射力作用下，将烟尘导入第3个炭化室．经部
分焚烧后混入荒煤气中。炉顶消烟除尘技术烟气捕集率较
低。
炉顶烟尘净化车湿法除尘技术装置由导烟车、炉顶水封
式抽烟干管、焚烧炉、洗涤塔、引风机和排气筒等组成．装煤
饼时，烟尘净化车在炉顶通过活动套筒与焦炉炭化室顶孔接
通，启动水泵及风机，吸走装炉时产生的烟气。烟气先进入具
有自动点火的燃烧室与燃烧室空气口进入的二次气进行燃
烧，燃烧后的高温烟气被吸入旋流板洗涤塔内．经水洗涤净
化后由风机抽至烟囱排人大气。炉顶烟尘净化车湿法除尘净
化后含尘量仍然较高，可达150～250111羁，m，，且会造成水的二
次污染。
目前，使用较多的技术是炉顶消烟除尘结合地面站技
术。该技术又可细分为2类：①导烟车配带燃烧室(又称消烟
车)，装煤、出焦为不完全二合一系统，包括1台除尘器和2
台风机，或完全二合一系统，包括1台除尘器和1台风机，并
配带预喷涂系统，预喷涂料为装煤、出焦的混合粉尘。装煤饼
时．烟尘净化车在炉顶上通过活动套筒与焦炉炭化室顶孔接
通，启动水泵及风机，吸走装炉时产生的烟气，烟气先进入具
有自动点火的燃烧室与燃烧室空气口进入的2次气进行燃
烧．燃烧后的高温烟气经地面站布袋除尘器净化后由风机抽
至烟囱排人大气。②导烟车不配带燃烧室，装煤、出焦除尘各
为独立系统。并配带预喷涂系统。预喷涂料为出焦除尘排出
的粉尘。装煤饼时．烟尘净化车在炉顶上通过活动套筒与焦
炉炭化室顶孔接通。启动水泵及风机。吸走装炉时产生的烟
气。烟气进入地面站，经布袋除尘器净化后由风机抽至烟囱
排人大气。
2．2推焦烟气治理
(1)焦侧烟气治理。推焦除尘主要收集推焦过程中焦炭
进入熄焦车焦罐中发生的烟气．烟气从焦罐出来后通过拦焦
车上的烟罩聚拢后进入推焦除尘管道．最后由推焦除尘处理
后排放。
推焦烟气的治理措施主要有热浮力罩式除尘系统和地
面站除尘系统。
热浮力罩式除尘系统是利用推焦过程中排出的高温烟
气自身的热浮力驱动。将导焦槽顶的烟气经管道收集。借助
风机吸至喷雾淋水室洗涤除尘、旋风分离二级除尘后排放：
而进入熄焦车顶部热浮力罩的烟气在上升过程中经淋水净
化后排放。烟气总捕集效率约80％，热浮力罩除尘效率约
85％．旋风分离除尘效率约90％。
地面站除尘工艺是利用设置在拦焦机上的大型吸气罩
收集出焦时产生的大量阵发性烟尘．通过接口翻板阀．使烟
尘进入集尘干管，送入蓄热式冷却器冷却并粗分离；再经脉
冲袋式除尘器、离心风机最终净化后排入大气。烟气捕集效
率可达90％以上，外排烟气含尘浓度低于60m；加3，除尘效
率可达99％以上。地面站除尘工艺是目前治理推焦烟气效果
最好的治理措施。
(2)机侧烟气治理。焦炉推焦操作时。机焦两侧炉门均处
于开放状态。推焦过程2。3lIlin内．焦侧烟尘可通过拦焦车集
尘罩由出焦集尘干管进入出焦除尘系统，而焦炉机侧，尤其
是在推焦结束后．推焦杆滑履退出碳化室后．仍会有大量高
温烟尘从机侧炉门外溢。
机侧烟尘来源主要包括装煤时小炉门处的烟尘、出焦操
作时机侧炉门处的烟尘、炉门摘取到再挂上炉门上的高温生
焦和焦油等与空气接触产生的烟尘、推焦杆退回过程中从碳
化室内排出的热烟尘以及清门机、清框机工作过程中产生的
烟尘。
机侧烟尘治理措施主要采用除尘罩加地面除尘器的方
式。其中，根据除尘罩的类型，又可分为移动式除尘罩+地面
除尘器技术和固定式除尘罩+地面除尘器技术。
移动式除尘罩+地面除尘器技术：刘元杰等【8】在推焦机
上方安装活动集尘罩，推焦作业时，集尘罩移动至炉头上方。
将出焦过程中的烟尘导人车载除尘系统内，通过混风冷却、
离心降尘、再冷却及布袋除尘后，固体颗粒被收集到余煤斗
中，净化后排放，该系统结构的优点是利用烟气的热浮力，外
溢的烟气能被充分吸收．除尘效率≥90％．烟尘捕集率≥
96％：对于捣固焦炉，王充等【9]在焦炉炉顶设置可移动的导烟
车炉顶烟尘控制组件．将2股烟尘在双接口翻板阀内合流。
对捣固焦炉机侧炉门及炉顶的烟尘进行捕集．并通过双接口
翻板阀将合流后的烟尘导人地面除尘站．最大限度地控制污
染物的扩散：吴绍军等[叫设计一种热回收焦炉机侧除尘工
艺。当某一孔焦炉进行推焦、装煤作业时。移动式集尘罩移至
该孔焦炉炉门的上方与导通管对接．使其覆盖在该孔焦炉炉
门前的上方。有效控制热回收焦炉机侧的烟尘。
固定式除尘罩+地面除尘器技术：雒欣彦等【11]设计的除
尘设施由顶部吸尘罩、炉口侧面旋转吸尘罩、侧面炉门吸尘
罩、明火分离冷凝脱油装置、离心式引风机、袋式除尘器和排
灰系统组成．炉门开启后．碳化室炉口上部外逸的烟气进入
顶部吸尘罩．刮板机部位除尘罩集中对炉头尾焦落人刮板机
后产生的烟尘进行收集．该除尘系统为我国第l套推焦车机
侧除尘系统：吴绍军等[12]对热回收焦炉．在每孔焦炉炉门上
部设固定式集尘罩，由固定式集尘罩、导通管、常闭式导通
阀、炉顶集尘干管、炉组切换阀、连接管道构成烟尘的通道．
在调速式除尘通风机组的作用下．由固定式集尘罩捕集到的
烟尘经上述通道．进入袋式除尘器净化后经烟囱排放。
2．3焦炉炉体连续性逸散烟气治理
伴随着机械炼焦生产过程，焦炉炉体烟气连续性逸散。
针对炉体逸散烟气的无组织排放．目前常采用的工程措施包
括：①装煤孔盖采用球面密封，使装煤孔盖与座之间呈现球
面接触，增加了装煤孔盖的严密性：②炉门采用弹簧刀边。炉
门刀边密封靠弹簧顶压，使刀边受力均匀，增强密封效果；③
炉顶上升管盖及桥管与阀体承插均采用水封结构．可以杜绝
上升管盖和桥管承插处的冒烟现象；④上升管根部采用铸铁
底座，杜绝了上升管根部因损坏而引起的冒烟冒火现象。
这些措施是目前焦化行业采用的成熟、可靠的先进技
2017．No．6．o
(下转第12页)
万方数据
发现用能薄弱环节，有效防止能源的不合理利用，并在一定
程度上增强人员的行为节能意识。
(2)空调通风电耗方面。优化空调、电扇等的空间布置，
降低分体式空调的安装密度：公共区域的空调系统优先选用
集中式、半集中式系统，室内加装自控装置，实现不同人员密
度下室温的自动控制，避免设备过冷；及时淘汰落后老旧、能
效等级低的空调设备．安装能效等级高的变频空调设备。
(3)办公设备电耗方面。办公设备的运行特点是仅在办
公时间使用．部分设备属于间断使用的设备，故应培养使用
者的行为习惯，及时关断设备。降低待机电耗，同时加强设备
巡检。特别是大型实训设备的巡检，减少不必要的能源浪费。
(4)照明系统电耗方面。合理设置灯具安装位置，保证室
内光照度：安装LED、节能灯等高效照明灯具，提高能源利用
率。
(5)校园内供配电系统方面。根据用电情况优化配电网
络．平衡各台变压器负载。强化配电网监控，使变压器运行在
经济运行区间；及时淘汰落后变压器，选用节能型变压器；根
据配电网无功需求设置无功补偿柜．减少供配电过程中的电
能损失。
(6)电梯水泵等综合服务系统电耗方面。及时淘汰落后
机电设备，选用节能高效设备，加强设备保养维护，降低电
耗。
(7)提高建筑围护结构的热工性能，例如在外墙贴保温
板。窗户采用中空玻璃采取遮阳措施减少太阳热辐射等，可
以有效节能空调等系统能耗。
此外。结合中小学属于教育机构的特征，应积极开展节
能宣传教育活动．发动全校师生探寻节能的方式方法，培养
学生良好的行为习惯，提高全校师生对节能的认识，集合大
家的智慧创建节能校园。通过对孩子的节能意识培育，一定
意义上提升全社会节能意识。意义重大。
4结语
本文通过对福州市4所中小学校园建筑的能源审计．了
解福州地区中小学校园的能源管理现状和用能特点：电力是
中小学校园建筑的主要能源消耗品种，空调通风系统、办公
设备、照明系统是电力消耗的主要方面亦即节能工作的重
点。针对中小学用能体系重要环节，从管理和技术方面作了
节能分析和节能改造的建议。
由于计量器具配备不健全．本文从用能设备人手进行节
能分析．分析结果可能与用能实际情况产生偏差．但可作为
中小学校园节能工作的指导。研究结果丰富了公共机构建筑
能耗监测与节能
．并为建筑节能激励政策的制定提
供了科学依据。
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(上接第9页)
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