孔令彬丁清华林冬梅
摘要：针对装煤、推焦、炉门密封不好等情况下的烟尘污染，结合济钢焦炉烟尘综合治理，介绍了国内外已采用的技术与装备，以及治理效果。
焦炉在装煤、炼焦、推焦及熄焦过程中，会向外界排放大量烟尘。焦炉烟尘含有多种污染物，主要是由固体悬浮物（TSP）、苯可溶物（BSO）及苯并芘（BaP）组成。烟尘逸出后冷凝并附着在悬浮微粒表面，随着呼吸微粒进入人体内并沉积于肺部，从而严重危害人体健康甚至危及生命。从20世纪70年代起，随着环保要求的不断提高，焦炉烟尘污染治理技术已引起各发达国家的重视，并相继在焦炉上运用，取得了明显成效。国内焦炉烟尘治理技术起步较晚，除宝钢、武钢等大型企业在引进消化国外技术的基础上设置了环保装备外，国内大部分焦炉环保治理远未得到普及应用，因此国内焦炉烟尘污染治理及推广势在必行。
一、焦炉烟尘的污染源
焦炉烟尘污染源主要来自于炉顶、机焦两侧和熄焦过程，按生产过程可分为炼焦过程中污染源和机械操作过程污染源。
炼焦过程中产生的烟尘主要来自于炉门、装煤孔盖、上升管。当这些部位密封不严，集气管压力波动超限时则产生跑烟、冒火，甚至导致荒煤气放散。
机械操作过程中的烟尘主要产生于打开炉门及装煤孔盖、推焦与熄焦作业。如果采用无环保装备的四大机车进行上述操作，使装煤、推焦、熄焦过程中产生的烟尘处于无控制状态逸散，这个过程是焦炉的主要污染源由于装煤、推焦烟尘微粒表面吸附BSO和BaP等多环芳香烃污染物质，其危害性大于熄焦烟尘。因此，装煤、推焦烟尘治理是改善焦炉作业环境，减少污染的重中之重。
二、焦炉烟尘综合治理技术及装备
20世纪80年代以来，国内焦炉通过改造、大修、扩容以及消化吸收国外先进技术，提高了焦炉生产的自动化程度及整体技术装备水平。这期间，也相继增加了一些环保措施，焦炉环境保护状况有所改善，突出表现在对炼焦过程的烟尘控制方面的改善，但对机械操作过程中的烟尘控制措施还落后于环保要求。
1．炉顶烟尘控制
炉顶烟尘来源于装煤孔盖、上升管盖、上升管与炉顶联结处，桥管与水封阀联结处等。国内已采取的主要措施有：
(1)装煤孔盖泥封，采用人工或装煤车机械浇泥密封装煤孔盖。
(2)上升管盖密封，采用水封式上升管盖，水封高度大于上升管内煤气压力，保证荒煤气不外逸。
(3)上升管与炉顶联接处采用耐火材料泥浆、石棉绳和耐火粉料与精矿粉混合泥浆封堵，承插口处采用氨水水封。
(4)改进装煤孔盖、座的设计，把盖、座的密封面加工成球面。球面密封有万向密封的优点，即使盖子有点倾斜也能与座密封良好。
济钢1、2、5号及新建的6、7号焦炉均采用以上的炉顶烟尘控制技术，取得良好效果。同时装煤车由重力加煤改为螺旋给料加煤，并加设闸板装置，杜绝了重力加煤在煤加完后，焦炉内烟尘通过装煤车套筒由煤斗处溢出的现象。
2．炉门烟尘控制
虽然焦炉炉门由敲打刀边炉门到弹性炉门经过了几代的改进，但焦炉长期工作后，炉门处出现的焦油及焦炭结垢，仍然会使炉门的密封性降低，造成炉门处跑烟、冒火等现象，既浪费了能量，又污染了环境，因此需解决如何有效清理炉门上的结垢问题。
济钢机械设备制造厂开发研制了高压水自动清扫炉门装置，实现焦炉炉门的自动清扫。高压水自动清扫炉门装置采用高压水与机械刀具联合清扫。不锈钢刀边和密封槽使用高压水（65MPa）清扫，炉门砖的边部和底部采用螺旋铣刀清扫，该装置由PLC编程全自动控制，一个炉门的清扫时间约5min。采用该技术后可彻底清除焦炉炉门上耐火砖及不锈钢刀边上的焦油及焦炭等结垢，从而保证炉门与焦炉本体的密封性，杜绝焦炉内有害气体及烟尘的外泄。目前济钢焦化厂已经在推焦车、拦焦车上全面使用该技术。
3．装煤烟尘控制
装煤车把煤装入赤热的炭化室时，煤中水分蒸发和挥发成分的迅速产生，造成炭化室内压力突然上升，形成大量烟尘从炭化室逸出。目前焦化厂普遍采用顺序装煤，设置集气管，以及采用高压氨水喷射，使炭化室形成负压以实现无烟装煤。但效果并不十分理想，由于国内大多数装煤车装煤套筒、平煤杆密封套以及装煤孔座密封性差，高压氨水喷射吸力波动较大，烟尘不能完全借助高压氨水喷射及时导出，仍有相当一部分从装煤孔、小炉门等处逸入大气，造成对环境的污染。
装煤消烟除尘技术改进后主要有以下几种方式。
(1)装煤车地面站除尘方式
该方式是在装煤车上设置集尘管道、放散装置及连接器。装煤时装煤车打开地面除尘干管闸板，连接器将煤车上的集尘管道与除尘干管相连，装煤过程中装煤孔处溢出的大量烟气通过集尘干管被地面站的高压风机抽走，并经地面站净化，装煤烟尘去除率可达95％左右。目前该方式是国内装煤烟尘控制普遍采用的方式。
(2)装煤车预除尘与地面站处理组合方式
该方式由设有焚烧和预洗涤器的装煤车与地面净化站两部分组成。装煤车上不设吸气机和排气筒，而是将预洗涤和脱水后的烟尘，经联通阀和水平吸气干管吸至地面站最终净化。经地面站净化后，装煤烟尘去除率可达95％左右。宝钢、本钢焦化厂曾先后采用了这种方式。
(3)装煤除尘无地面站方式
①装煤车设置洗涤装置。装煤时从装煤车上的煤斗烟罩处抽吸煤孔周围烟尘，将其点火焚烧，再经车上的洗涤器除尘脱水烃吸气机、排气筒排入大气。
②设置导烟联通管。用联通管跨接的方法把装煤炭化室内一部分烟气吸入相邻炭化室，达到消烟除尘的目的。
③夏尔克可控装煤系统。该系统是德国Schalke公司开发的一项专利技术，原理是：装煤斗伸缩筒与装煤孔气密相联后，开始装煤并打开集气管，所有装煤孔同时进行快速可控装煤，炉膛内产生的烟尘形成过压，当过压大于集气管压力时，烟尘被排入集气管，装煤将要结束时，再打开高压氨水喷射装置。可控装煤系统可以保证烟尘通道的畅通，而不需平煤或一次平煤。
④车载干式除尘装煤车方式。车载干式除尘装煤车是鞍山焦耐院与济钢集团联合开发的新型装煤车，该技术将除尘系统集成于装煤车上，主要由袋式除尘器、预喷涂装置、火花分离器、输灰机、风机等组成。对装煤时焦炉溢出的烟尘进行搜集和净化，烟尘捕集率可达90%，除尘净化率大于99%。目前济钢、昆钢、新兴铸管等厂家采用此方式。由于该技术具有设备投资少、运行费用低、除尘效果好等优点，特别适用于不具备建立除尘地面站的焦炉及环保技术改造项目。
4．推焦烟尘控制
推焦烟尘是焦炉烟尘污染的主要污染源之一，传统的拦焦、推焦、熄焦操作，设备是敞开的，使焦侧环境十分恶劣。目前国内外采用的推焦烟尘控制方式主要有以下几种：
(1)明尼斯特一斯太因式移动集尘罩捕尘与地面站净化系统
该系统是20世纪70年代在德国MinisterStein焦化厂开发应用。移动集尘罩可把整个熄焦车盖住，一个支点固定在拦焦车上，另一个支点在第三条轨道上，烟罩随拦焦车行走。烟尘通过集尘罩及皮带小车，进人吸尘干管，送至地面站经湿式洗涤净化后排入大气。
日本采用的推焦除尘系统与MinisterStein系统大同小异，但设有高效袋式除尘器，除尘效率＞95%，另外其吸尘干管与烟罩联接方式采用的是翻板阀而不是皮带小车。20世纪80年代，宝钢全套引进了日本除尘工艺。
1994首钢在1、3号焦炉借鉴国外技术，自行消化设计安装建成的推焦除尘系统，采用的是皮带密封干管加皮带小车连接形式，并采用了布袋除尘器，尾气含尘量为50-80mg/时，平均除尘效率可达98.45%，外排烟尘浓度达到了国家排放标准。济钢1、2、5号及新建的6、7号焦炉推焦除尘均采用首钢模式的皮带小车除尘，使用效果良好。
(2)热浮力罩除尘车
利用推焦烟尘温度高、密度小、有浮力而设计的热浮力罩除尘车，20世纪80年代最先在德国安娜焦化厂使用。该车一个支点固定在拦焦车上，另一个支点在第三轨道上，随拦焦车行走。
热浮力罩下部可以盖住熄焦车厢长度的2/3。从熄焦车逸散的烟尘进入热浮力罩经二级水洗涤除尘，再经罩顶排入大气；导焦栅顶部、炉门区烟尘则由吸气机抽吸，经水洗涤、旋风分离除尘后经排气筒排入大气。
热浮力罩设备少，投资和操作费用较低。但由于热浮力罩除尘负荷有限，操作弹性较小，当出现生焦或水洗涤喷洒压力不足，雾化程度变差时，除尘效率明显下降。实际除尘效率低于地面站净化系统，一般为80％-90%。
5.熄焦除尘技术
目前国内熄焦方式有两种，即干法熄焦及湿法熄焦。
济钢于1998年建成并投产两套干熄焦装置，处理能力为70t/h，技术从乌克兰引进，但整套设备的国产化率达95％以上。由于干熄焦装置的除尘系统比较完善，因此干熄焦投产后为环保及生产带来巨大的效益。
济钢6m焦炉一期计划采用低水分熄焦技术，可降低焦炭含水量，提高焦炭质量，同时减少熄焦用水量，降低焦炭生产成本。国内新建湿法熄焦焦炉，通过在熄焦塔内采用双层折流捕集段，防止熄焦水蒸气带走焦末及粉尘，起到了投资省，见效快的效果。
三、结束语
国内大型焦化企业在引进国外技术、消化吸收、开拓创新等方面探索出一条成功的烟尘综合治理之路。济钢通过采用炉顶烟尘控制、炉门高压水清扫、车载干式除尘装煤车、推焦皮带小车地面站除尘、低水分熄焦等技术，有效地控制了焦炉机械操作及炼焦过程中的烟尘的外泄，为环境保护、焦炉烟尘综合治理技术与装备的推广做出了贡献。
参考文献
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