王蕓

（山西焦化集團(tuán)有限公司 山西 臨汾 041600）

1 細(xì)顆粒物的危害

在煉焦行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，造成細(xì)顆粒物濃度高的主要原因是濕熄焦過(guò)程中排放的大量熄焦蒸汽。細(xì)顆粒物的成分較為復(fù)雜，主要取決于其來(lái)源，其來(lái)源分為自然源和人為源，目前已知危害較大的是后者。細(xì)顆粒物能長(zhǎng)期漂浮于空中，其在空氣中的含量濃度越高，代表空氣污染越嚴(yán)重。而熄焦操作過(guò)程中的逸散物排放就是人為源，在其排放至大氣后，極易導(dǎo)致局部區(qū)域細(xì)顆粒物濃度升高［1-2］。

2 濕熄焦細(xì)顆粒物升高原因

濕法熄焦操作采用的工藝原理為噴灑水熄焦降溫，因?yàn)榻固考眲±鋮s，造成內(nèi)部產(chǎn)生裂紋和破裂，而且這種現(xiàn)象由于焦炭裂縫中含水的急劇蒸發(fā)而加劇，造成焦炭強(qiáng)度下降，粉塵逸散增加，焦炭水分高，增加焦粉含量。

2.1 濕法熄焦過(guò)程

煤裝入炭化室進(jìn)行隔絕空氣高溫干餾，生成焦炭后，由焦?fàn)t機(jī)側(cè)的推焦車(chē)將成熟的焦餅推向焦側(cè)，再由攔焦車(chē)導(dǎo)焦柵將紅焦導(dǎo)入熄焦車(chē)內(nèi)。濕熄焦時(shí)，將紅焦送至熄焦塔下熄焦，經(jīng)過(guò)瀝水后，送至焦臺(tái)晾曬。放焦過(guò)程中出現(xiàn)的紅焦由人工進(jìn)行再次熄滅，在焦臺(tái)上晾一段時(shí)間后，焦炭由刮板機(jī)刮至皮帶機(jī)運(yùn)輸至后續(xù)工段。

傳統(tǒng)的熄焦設(shè)備由熄焦塔、熄焦泵房和熄焦池（焦粉沉淀池）組成。工藝流程為工業(yè)用水與下方的紅焦進(jìn)行熱交換，熄焦過(guò)程中伴有大量的熄焦水和逸散物蒸發(fā)。熾熱的紅焦由熄焦車(chē)送至熄焦塔下，將其噴灑熄滅。

2.2 原因分析

（1）熄焦池也叫焦粉沉淀池，主要作用是將熄焦過(guò)程中產(chǎn)生的焦粉進(jìn)行沉淀堆積，利用抓斗機(jī)將沉淀的焦粉抓出，再由汽車(chē)將其外運(yùn)。整個(gè)熄焦系統(tǒng)的用水可以使用處理后的工業(yè)水，在整個(gè)熱交換過(guò)程中，會(huì)有部分水分蒸發(fā)，需及時(shí)補(bǔ)充。如果補(bǔ)充生產(chǎn)系統(tǒng)中的廢水，熄焦過(guò)程中逸散的氣體不但會(huì)造成周?chē)髿馕廴?，而且?huì)腐蝕熄焦設(shè)備和附近的建筑物。所以，要嚴(yán)格把控補(bǔ)給熄焦系統(tǒng)的水源，確保水質(zhì)不超標(biāo)，同時(shí)，要安裝除塵捕集裝置，減少粉塵逸散。

（2）熄焦用水量的大小對(duì)整個(gè)濕熄過(guò)程產(chǎn)生的逸散物影響很大。熄焦時(shí)間越長(zhǎng)，用水量越大，焦炭水分含水量越大，逸散物也就越多。

（3）常規(guī)采用的熄焦方式為均勻噴灑熄焦，在水流噴灑過(guò)程中，導(dǎo)致熄焦車(chē)上部焦炭換熱較快，水被上部焦炭吸收及蒸發(fā)，只有一部分水流至熄焦車(chē)底部。由于熄焦車(chē)車(chē)體為斜坡式，焦炭在車(chē)體內(nèi)的布局也是均勻的，如果從縮短熄焦時(shí)間來(lái)減少焦炭水分和逸散物，就會(huì)造成底部焦炭無(wú)法徹底熄透，在熄焦后出現(xiàn)大面積紅焦，需進(jìn)行人工二次熄焦；但要將紅焦徹底在熄焦車(chē)內(nèi)熄滅，就需要延長(zhǎng)熄焦時(shí)間，導(dǎo)致車(chē)體內(nèi)上層焦炭水分增加，逸散物增多。

由于熄焦車(chē)設(shè)備的特殊性，車(chē)體內(nèi)焦炭的厚度不均，造成焦炭在濕熄過(guò)程中因設(shè)備密封不嚴(yán)、除塵裝置不完善、操作不規(guī)范等均會(huì)造成環(huán)境的二次污染，且極易造成焦炭水分升高，焦炭質(zhì)量下滑。

3 治理措施

為有效降低濕熄焦過(guò)程中排放的熄焦蒸汽和顆粒物，采取了一系列的改善措施進(jìn)行治理，包括對(duì)設(shè)備的改造、操作方式改變等。

3.1 對(duì)熄焦設(shè)備進(jìn)行密封和改造

3.1.1 對(duì)熄焦車(chē)車(chē)體進(jìn)行密封

熄焦車(chē)密封不嚴(yán)，在熄焦過(guò)程中，大量的水直接從縫隙大的地方全部溢出，無(wú)法做到有效熄焦。為防止?jié)裣〞r(shí)紅焦熄不透，涼焦臺(tái)出現(xiàn)紅焦，組織對(duì)熄焦車(chē)的門(mén)板、掛板、底板、側(cè)板進(jìn)行整型、貼補(bǔ)、更換，并對(duì)熄焦塔下腐蝕嚴(yán)重的橫排管進(jìn)行消漏，確保熄焦車(chē)車(chē)體的嚴(yán)密性。車(chē)體嚴(yán)密性提高后，可以縮短整個(gè)熄焦時(shí)間，減少用水量，降低排放蒸汽的時(shí)間。

3.1.2 對(duì)熄焦塔下噴淋裝置進(jìn)行改造

熄焦塔下的噴淋裝置原來(lái)是在4根主管上分布著均勻的噴淋頭，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)合熄焦車(chē)車(chē)體南高北低，紅焦在車(chē)體內(nèi)部的分布并不均勻，而均勻的噴淋裝置在使用過(guò)程中勢(shì)必造成焦炭少的一側(cè)水分偏高，或者焦炭多的一側(cè)存在紅焦情況，且會(huì)大量使用熄焦水，造成水量增多。

根據(jù)熄焦車(chē)貨架車(chē)內(nèi)接焦后焦炭層的薄厚程度及貨架車(chē)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)熄焦塔下橫排管上每排靠南的2 組噴淋頭分別進(jìn)行了縮口改造，將噴頭下部直徑由100mm分別改為60mm、70mm。通過(guò)對(duì)噴頭進(jìn)行改造，使熄焦時(shí)水流分布更加均勻，有效防止焦炭局部出現(xiàn)紅焦和熄焦過(guò)度。減少?lài)婎^改造情況如圖1所示。

圖1 管道噴頭改造

3.2 精益各操作環(huán)節(jié)并規(guī)范操作

3.2.1 采用定點(diǎn)接焦模式

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察，重新制定熄焦車(chē)接焦操作。將原來(lái)的移動(dòng)式接焦改為定點(diǎn)式接焦，使每爐焦炭在熄焦車(chē)內(nèi)的布局相同，根據(jù)焦炭在焦罐內(nèi)的不同厚度，調(diào)節(jié)相應(yīng)的噴淋裝置出水大小，以確保每個(gè)位置的焦炭均能熄透。同時(shí)，炭層在貨架車(chē)（熄焦車(chē)）中較厚，上層焦炭在作業(yè)過(guò)程中可以阻止底層粉塵向大氣逸散［3-4］。

3.2.2 調(diào)整熄焦時(shí)間

為確保焦炭水分低且無(wú)紅焦，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)缺和消漏過(guò)程中，逐步對(duì)熄焦時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過(guò)多次對(duì)熄焦大水時(shí)間、小水時(shí)間的調(diào)整、跟蹤觀察、應(yīng)用，將原來(lái)的熄焦時(shí)間140s（大水120s，小水20s）逐步調(diào)整為90s（大水85s，小水5s），在節(jié)約水資源的同時(shí)，降低了焦炭水分。

3.2.3 改善熄焦水質(zhì)，確保質(zhì)量

在減少熄焦時(shí)間的同時(shí)，為確保紅焦熄透，及時(shí)與調(diào)度中心進(jìn)行協(xié)調(diào)，對(duì)熄焦使用的廢水進(jìn)行調(diào)整，減少?gòu)U水使用量，增加消防水使用量，在廢水中加消防水混合后進(jìn)行熄焦，從而降低熄焦水中的氮氧化物、SO2、焦油等雜質(zhì)，改善熄焦水質(zhì)，確保焦炭易熄滅，也保證了焦炭水分降低。

3.2.4 規(guī)范熄焦車(chē)司機(jī)操作

組織對(duì)熄焦車(chē)司機(jī)、焦臺(tái)操作工進(jìn)行培訓(xùn)：要求焦臺(tái)操作工按序放焦，確保涼焦時(shí)間；熄焦車(chē)司機(jī)規(guī)范接焦、瀝水；加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查操作工的規(guī)范操作情況。

在接紅焦時(shí)，要?jiǎng)蛩俳咏梗ＷC每爐紅焦均勻接在貨架車(chē)內(nèi)，減少波峰和波谷現(xiàn)象。

熄焦塔下熄焦時(shí)對(duì)位準(zhǔn)確，確保均勻熄焦和熄完焦后沒(méi)有紅焦。

熄完焦后，開(kāi)離熄焦塔外停止行車(chē)，瀝水40s。

瀝水后，將焦炭按順序均勻放在焦臺(tái)上。

加強(qiáng)熄焦池格柵門(mén)板的檢查，確保濾水通暢。

3.3 熄焦塔抑塵裝置改造

3.3.1 改造原因

熄焦塔捕集除塵裝置原設(shè)計(jì)只有一層折流板，且隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)，以及逸散物對(duì)設(shè)備的腐蝕，原有的單層折流板對(duì)熄焦過(guò)程中的水汽、焦粉收集效果已不夠理想［5-6］，在熄焦過(guò)程中，部分逸散焦粉直接排入大氣，無(wú)法達(dá)到目前環(huán)保形勢(shì)的要求。針對(duì)熄焦作業(yè)時(shí)焦粉無(wú)組織逸散的現(xiàn)狀，對(duì)熄焦塔粉塵逸散裝置進(jìn)行治理，通過(guò)前期考察，確定了熄焦塔雙層噴淋項(xiàng)目的可行性。

3.3.2 改造過(guò)程

根據(jù)熄焦塔熄焦除塵裝置項(xiàng)目的生產(chǎn)需要，計(jì)劃增加一套除塵裝置。鑒于熄焦塔頂部未做混凝土基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，定制一種新型的玻璃鋼材質(zhì)除塵裝置，此裝置既省去做基礎(chǔ)的費(fèi)用，除塵效果又大大提升。通過(guò)對(duì)熄焦塔捕集除塵進(jìn)行了雙層噴淋裝置改造后，增加的新型玻璃鋼材質(zhì)設(shè)計(jì)為精過(guò)濾平鋪型S波高效除塵設(shè)施，對(duì)熄焦蒸汽中所夾帶的粉塵二次進(jìn)行捕集，提升了熄焦塔除塵效率；同時(shí)，更換了除塵裝置噴淋清洗管線(xiàn)，定時(shí)對(duì)折流板進(jìn)行沖洗，保證了除塵效果。

4 效果評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)貨架車(chē)車(chē)體密封、熄焦時(shí)間調(diào)整、熄焦塔下輸水管線(xiàn)消漏、熄焦塔下疏水噴頭改造、涼焦時(shí)間控制、工藝操作、水質(zhì)調(diào)節(jié)及對(duì)熄焦塔除塵設(shè)施改造等方面措施采取，取得了4個(gè)方面的明顯效果。

4.1 實(shí)現(xiàn)低水分熄焦

涼焦臺(tái)焦炭水分從8%～10%下降至3%～5%，最低可達(dá)3.6%，焦炭水分有效下降，提高了焦炭品質(zhì)。結(jié)合生產(chǎn)情況及數(shù)據(jù)分析，焦炭水分越低，其波動(dòng)值越小。通過(guò)治理，整個(gè)水分下降率較改造前約降低40%～60%，焦炭水分基本控制在3%～5%，焦炭水分均勻，不管是在運(yùn)輸過(guò)程還是在后續(xù)高爐使用過(guò)程中，工藝調(diào)節(jié)難度均大幅下降，穩(wěn)定高爐生產(chǎn)。具體數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 焦炭水分控制情況

4.2 減少熄焦時(shí)間

通過(guò)規(guī)范熄焦操作，設(shè)備密封及熄焦水質(zhì)更換，使熄焦時(shí)間由140s 減少為90s，熄焦過(guò)程熄焦水汽減少了50s 的蒸發(fā)時(shí)間，大幅度減少了熄焦過(guò)程中細(xì)顆粒物的逸散。同時(shí)，因縮短了熄焦時(shí)間，可使整個(gè)出爐過(guò)程中的單爐操作時(shí)間縮短，在焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)誤爐后，因?yàn)橄ń箚卧牟僮鲿r(shí)間減少，可以使延誤的生產(chǎn)在短時(shí)間內(nèi)趕回，還因熄焦方式的改變，改善了焦炭質(zhì)量，提高了整個(gè)裝置的生產(chǎn)能力。

4.3 減少熄焦水用量

未改造前，每爐熄焦時(shí)間為140s時(shí)，每熄一爐焦，高置槽水位下降2.6m。熄焦時(shí)間為90s 時(shí)，每熄一爐焦，高置槽水位下降1.7m，折合熄焦用水量由140s 的74.5t減少為90s的48.7t，減少了熄焦過(guò)程25.8t熄焦水汽的蒸發(fā)量，同時(shí)噸焦耗水量也隨之減少。

4.4 熄焦塔改造后降塵點(diǎn)明顯減少

為了對(duì)熄焦塔改造前后的效果進(jìn)行比對(duì)，將熄焦塔改造前后的熄焦過(guò)程降塵點(diǎn)用同一紙張進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。改造前，同一紙上降塵率約為70個(gè)點(diǎn)；改造后，A4紙上降塵率約為40個(gè)點(diǎn)，降塵率下降43%。

綜上所述綜合效果，通過(guò)噸焦焦泥量變化情況，能看出明顯效果，之前噸焦焦泥量為0.948t，現(xiàn)在噸焦焦泥量為0.963t，濕熄每爐焦炭增加15kg 焦泥量，也就是，每濕熄一爐焦炭，空氣中減少15kg的細(xì)顆粒，減少了空氣污染，緩解了空氣質(zhì)量管控壓力。

5 結(jié)語(yǔ)

治理細(xì)顆粒物要從源頭入手，采取綜合治理策略，對(duì)現(xiàn)有除塵技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行改造。在生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制所產(chǎn)生的粉塵污染，還繼續(xù)采取低水分熄焦，通過(guò)規(guī)范操作、設(shè)備維保、縮短濕熄時(shí)間，降低熄焦水汽排放量。加強(qiáng)對(duì)熄焦塔折流板的沖洗頻次，確保除塵裝置的正常使用，增加焦粉捕集率，減少逸散物。并通過(guò)對(duì)同行業(yè)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，了解能否增加熄焦塔高度或再增加捕集裝置，提高排放逸散物排放高度，使有毒物質(zhì)、粉塵濃度得以稀釋。對(duì)于這種方案的可靠性和安全性，還需進(jìn)一步探討。當(dāng)然，隨著科技不斷進(jìn)步，干熄焦裝置的投入也在不斷增加，通過(guò)干熄焦的使用，減少濕熄焦，也可以進(jìn)一步控制細(xì)顆粒物在大氣中的排放含量。