装煤除尘工艺在新钢4.3m焦炉的应用

0 前言

新钢焦化厂现有 4. 3 m 焦炉 4 座( 炉号分别为1 号、2 号、3 号和 4 号) ，共计 192 孔，这 4 座焦炉的投产时间( 含大修后投产) 依次为 1996 年、2004 年、

1988 年和 2001 年。受投产时期炼焦技术水平的限制，这 4 座焦炉均未配置除尘设施，因此在装煤过程中，经常有大量的高温烟尘从装煤孔逸出。烟尘中

含有粉尘、苯可溶物、苯并吡等污染物，不仅污染环境，还危害着工人的身心健康。2004 年，中华人民共和国 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会 发 布 第 76 号 公告———《焦化行业准入条件》，其中规定: 炼焦企业应同步配套密闭储煤设施以及煤转运、煤粉碎、装煤、推焦、熄焦、筛焦、硫铵干燥等抑尘、除尘设施。

为此，新钢焦化厂决定安装 4. 3 m 焦炉装煤除尘设施。

1 装煤除尘方案的选择

装煤除尘主要是要解决装煤车在向炭化室装煤过程中由装煤孔冒出的荒煤气对环境的污染。目前装煤除尘方式主要有装煤车载除尘和地面站除尘两种。

1． 1 装煤车载除尘

目前车载式除尘装煤车在国内多家焦化厂被使用。除尘装煤车配有布袋除尘器及相应的风机、电机，采用 PLC 控制、变频调速、液压传动、螺旋给料、电磁启盖、自动装煤等技术，具有除尘和卸灰的功能。车载式除尘装煤车采用烟气不燃烧的干式除尘方法。

装煤车上设有双层伸缩装煤套筒，内套筒与焦炉装煤口采用球面密封以减少烟尘外逸，外套筒与炉顶保持一定的高度，这样可以在捕集烟气的同时吸入大量的空气，对进入除尘系统的烟气进行充分稀释，使混合气体的比例不在爆炸范围内。烟气首先进入火花捕集器，将未熄灭的较大颗粒的煤粉从烟尘中分离出来，然后进入袋式除尘器。为了防止烟尘中的焦油粘结在滤袋上，在装煤车上设有滤袋预喷涂装置，在除尘设备运转之前将滤袋的外表面涂上一层焦粉，这样烟尘中的焦油等物质就会被滤袋上的焦粉吸住，减少布袋粘结。当除尘器阻力上升到一定值后，对滤袋进行喷吹清灰作业，喷吹下来的灰尘经管式输送机送至装煤车的储煤斗内。

1． 2 烟气转换阀 + 地面站除尘

将从装煤孔出来的荒煤气掺入冷风稀释至其浓度不在爆鸣范围内，然后将其通过集尘干管送入地面站。采用这种除尘方式的装煤车只有集尘管道，烟气不需要燃烧、洗涤。目前国内实施过除尘改造的4. 3 m焦炉和新建的 6 m 焦炉大部分都采用这种螺旋给料器装煤的干式集尘方法。

1． 3 两种除尘方式比较

1． 3． 1 车载除尘器式装煤车

优点: 占 用 位 置 较 小，生 产 操 作 便 捷，投 资 相对少。

缺点: 烟气温度难以控制，虽然采用了耐高温金属布袋，但是仍然容易烧坏布袋; 在混入空气量较少时，很容易出现爆炸事故; 焦炉为单集气管形式，不利于烟气捕集; 焦炉炉台承载较大。

1． 3． 2 烟气转换阀 + 地面站除尘

优点: 技术成熟、可靠，有比较成熟的生产经验;烟气温度和煤气浓度都相对容易控制，煤气爆炸的可能性小; 设备布置合理，不需要预喷涂装置，布袋为常温滤袋，更换费用低; 操作、维护集中，故障少。

缺点: 投资成本相对较高; 需在炉台立柱上设烟气转换阀，生产操作时间长。

新钢焦化厂 4 座焦炉的现状如下:

1) 1 号 ～ 4 号焦炉均为单集气管形式，不利于烟气捕集;

2) 1 号、2 号焦炉始建于上世纪 70 年代，虽然在1995 年对其进行了改造，但是只是对其基础以上的炉体进行了改造，其基础未变，如果采用车载式除尘

则需要重新测算其基础是否能承受除尘车的质量;

3) 4 座焦炉共用 2 个煤塔，焦炉端台及中间台较短，而带有车载除尘器的装煤车一般长 16 ～20 m，当一台装煤车在端台和中间台之间停放检修时，会导致另一台装煤车由于没有足够的空间而无法对端头的孔进行加煤。

结合两种除尘方式的特点及新钢 1 号 ～ 4 号焦炉的具体情况，*终选择烟气转换阀 + 地面站式除尘。

2 实施

为满足烟气转换阀 + 地面站式除尘的需要，需采用新的装煤车。新的装煤车增加了吸尘导套、孔盖开启装置、集尘装置及与集尘干管上固定翻板阀对接的导套和指行机构等。同时，在装卸煤上实现了自动对位、自动揭盖等控制，使工人的劳动强度大大减小。

为满足新除尘系统的生产需求，对摩电道进行了改造，采用了无线压风及取煤技术，同时还优化了煤车性能。

2． 1 摩电道改造

老装煤车的铜滑触线( 单根铜滑触线的理论直径为 20 mm) 是由焦炉东西两端树立的水泥柱上的钢绞线吊起来的，这种滑触线相对落后并且要经常维护其吊点。滑触线位于老装煤车的正上方，为防止操作人员触电，在滑触线的两侧安装了防护钢板网。更换新的装煤车后，由于装煤车的电机功率由原来的 45 kW 变为了 200 kW，因此原来的滑触线不能满足新的用电需求; 另外新装煤车更高，利用原有的滑触线存在较大的安全隐患。为此拆除了原有的装煤车滑触线，在拦焦车摩电道上方重新安装支架及摩电道，改造成新装煤车使用的摩电道。受 4. 3m 焦炉煤塔面积的限制，对新装煤车的 3 号煤斗上部结构进行了改造，使之在避开摩电道的同时容积达到了 9 m3，单炉装煤时间亦不影响。

根据摩电道改造的初步设计方案，在摩电道安装完毕后需要拆掉原有的装煤车滑触线然后再试机，但是由于 4. 3 m 焦炉炉体膨胀导致焦炉顶部装煤车轨道不直，因此装煤过程中如果摩电道距离装煤车太近就存在触电危险，太远又会导致摩电板搭不到摩电道而失电。为了解决这个问题，采取了以下措施:

1) 在利用原有滑触线生产的情况下，当 1 号焦炉推焦时，将 2 号焦炉的装煤车和拦焦车进行断电并安装 2 号焦炉的装煤车新摩电道支架，同理当 2号焦炉推焦时，将 1 号焦炉的装煤车和拦焦车进行断电并安装 1 号焦炉的装煤车新摩电道支架，通过轮换停送电操作完成新改造的装煤车支架安装;

2) 在摩电道安装调试期间，将老装煤车滑触线在新装煤车上的那一部分进行包裹并且使之可以随车动作，这样即使新煤车的调试出现了问题，也不会影响老煤车的装煤生产;

3) 新装煤车调试完后，再调试新装煤车的摩电板长度;

4) 对新装煤车摩电板支架进行改造，使其自由调节位置为 0 ～ 50 mm。

新装煤车摩电道改造后，解决了以前工作人员在两个煤斗之间作业时存在的可能触电问题。同时，通过优化安装过程，在滑触线改造及调试期间减少了焦炉丢炉约 300 炉。改造后的摩电道故障率接近零，并且消除了以往雨天作业过程中经常出现的滑触线短路、胶木板断裂等故障。2016 年，由于装煤车滑触线故障，1 号 ～ 4 号焦炉共停产 20 次，计100 h( 处理故障时必须 4 座焦炉同时停电方能有效消除感应电) ，而改造后的新摩电道可以分段停电，解决了由于滑触线故障而导致的系统停电问题。

2． 2 无线压风及取煤技术

老装煤车取煤时是由操作人员到装煤车顶部打开手动闸阀、打开煤嘴闸板而取煤，这种工作方式既耗时又增加了员工的劳动量。为了改变这种生产状况，对新装煤车进行了以下改造: 将原有的手动闸阀改成电磁阀控制，这样操作人员只要在装煤车操作台点击“取煤”操作，就可以将相应的电磁阀和取煤煤嘴闸板同时打开，进行取煤作业; 加装一路管道用于安装手动取煤管道，当取煤电磁阀发生故障而无法取煤时，则启动手动取煤作业。

对煤塔压风系统进行优化改造。改造前，煤塔压风( 每次取煤前手动打开压缩空气，对煤塔进行压风以利于老煤塔下煤，如果不压风下煤将无法进行)是由人工完成的。改造后，采用了无线压风技术，工人只需在操作室的软件操作系统中点击“打开煤嘴”，然后点击对应的压缩空气电磁阀，便可实现煤塔压风、下煤作业。

采用无线压风及取煤技术后，单炉取煤时间由原来的 3 min 缩短至 1 min，有效节约了单炉操作时间。

2． 3 煤车其他性能优化

参考新钢6 m 焦炉装煤车的使用经验，对4. 3 m焦炉装煤车还进行了一系列优化。

1) 考虑到作业现场的高温环境和取煤时会有煤粉洒落，对现场的空调外机和油冷机等设备伤害较大，因此优化了钢结构的整体布局，使煤斗平台与三室形成半封闭空间，这样改善了操作环境，有利于提高电气元件及液压元件的使用寿命。

2) 对取盖机的架体 S 道结构进行改造，使取盖动作走行更加流畅; S 道加工时采用一刀成型工艺，一刀成型的 S 道( 相对于焊接结构而言) 运行更加顺畅，不易卡阻，方便点检和检修。

2． 4 集尘管道装置优化

1) 优化管道整体布置，使平台下部空间更大，便于检修及作业人员通过。

2) 采用切换阀结构，相对于普通放散阀，切换阀更能确保集尘管道只能处于除尘或放散中的一种状态。

3) 优化集尘干管密封结构，提高集尘管道与集尘干管的对位及密封，使补偿能力更高。

4) 增加风量调节装置，有利于集尘系统的风量匹配。

3 效果

对装煤除尘系统进行改造后，虽然使用装煤除尘及螺旋给料作业延长了单炉作业时间约 2 min，但是通过对取煤、受煤操作及装煤车系统的优化，减少了取、受煤操作的时间，能够满足当前单炉时间控制在 9 min 内的生产要求。

新的装煤车投运后故障率极低，系统可开动率达到 99. 6% 。日均单台装煤车的检修时间约为 20 min。改造后，装煤过程中出现爆鸣现象共 3 次( 均为高压氨水压力偏低造成) ，而新钢工艺装备相对先进的 6 m 焦炉日均单台装煤车的检修时间为 60 min，并且经常有装煤爆鸣现象发生。因此，改造后新型装煤车的工作效率优于 6 m 焦炉装煤车。