焦炉烟尘污染及其治理.docx

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1、焦炉烟尘污染及其治理1焦炉烟尘污染状况焦炉在装煤、炼焦、推焦与熄焦过程中,向大气环境排放大量煤尘、焦尘及有毒有害气体(以下统称烟尘)。其污染量国外作过统计,吨焦烟尘量达1kg之多，这个数量对于一个日产6000t焦炭的焦炉组，每天就有6t多烟尘排放到大气中，造成对人与环境的严峻危害。焦炉烟尘含有多种污染物，主要是固体悬浮物(TSP)、苯可溶物(BSO)及苯并在(BoP).烟尘逸出后在大气温度和压力下，快速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。目前广泛认为烟尘中BSO和BoP对人体是致癌物,长期持续地吸入含致癌物的微粒，能引发肿瘤。某些讨论报告指出，在焦炉操作的工人患呼吸系

2、统癌症的危急性比其他钢铁工人高，就焦化而言，炼焦工肺癌，在冶金企业中，是一种仅次于矽肺的职业病。国外发达我国职业平安卫生气构对作业场所空气中BSO. BqP最高允许浓度规定分别为0.15mgm O.Hug/rr?,国内焦炉作业区监测数据表明，各项指标均远远超过环保要求，环保问题非常严峻(见表1)。从70年月起，随着环保要求的不断提出,焦炉烟尘污染与治理技术已引起各发达我国的重视,并相继在焦炉上运用，取得了明显成效。国内起步较晚，除宝钢等少数几家引进消化国外技术，上了环保装备外，国内焦炉环保治理软件、硬件远未得到普及应用，成为当前和今后较长一段时间内冶金行业环境爱护亟待解决的重大课题和紧迫任务。

3、表1武钢焦化厂焦炉烟尘监测结果*污染物TSPzmgm3BSOzmgm3BPzugm3范围平均值范围平均值范围平均值炉顶1.87-5.173.10.19-1.20.702.45416.2126.8机侧0.69-8.243.010.12-0.650.250.193-1.3450.7下风向100m0.65-1.340.980.02-0.070.050.011-0.1810.052下风向1.53m0.47 0.60.540.01-0.040.020.003-0.0110.007上风向1.53m0.19-0.780.480.02-0.050.030.001-0.0120.006*为鞍山焦耐院1988年监

4、测数据2焦炉烟尘污染源分布焦炉烟尘污染源主要分布于炉顶、机焦两侧和熄焦,全部烟尘还应包括加热系统燃烧废气（见图1）。按生产过程可把烟尘分为两种，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、提升管。当炉门（包括小炉门）、装煤孔盖、提升管密封不严，集气管压力波动超限时而产生冒烟、冒火,甚至导致荒煤气放散。图1焦炉烟尘污染图2 U形管与小立管联通图3 U形管与装煤孔联通图4推焦除尘流程机械操作过程中的烟尘主要产生于打开炉门、装煤、推焦与熄焦作业。无环保装备的四大车操作，使装煤、推焦、熄焦烟尘处于无掌握状态逸散，是焦炉的主要污染源，其中装煤烟尘量0.40.6kg

5、t煤，推焦烟尘量1.38kgt煤，熄焦0.30.4kgt煤。由于装煤、推焦烟尘微粒表面吸附BSO和BoP等多环芳香煌污染物质，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，削减污染的重点项目。3焦炉烟尘治理技术与装备70年月以来，随着一代炉龄结束，国内焦炉相继进入大修期。20多年来，国内焦炉通过改造大修、扩容大修,同时消化汲取国外先进技术，提高了焦炉生产的机械化与自动化程度及整体技术装备水平，国内自行设计建成投产的6m大容积焦炉已达20座,这期间，也相继增加了一些环保措施,焦炉环境爱护状况有所改善，突出表现在对炼焦过程的烟尘掌握方面的改善，但是对机械操作过程中的烟尘掌握措施

6、还远远落后于环保要求。3.1炉顶烟尘掌握炉顶烟尘来源于装煤孔盖、提升管盖、提升管与炉顶联结处，桥管与水封阀联结处等。国内已实行的主要措施有：(1)装煤孔盖泥封，采纳人工或装煤车机械浇泥，把泥浆浇灌在孔盖周边加以密封。提升管盖密封，国内80年月以来，一般采纳水封式提升管盖，水封高度大于提升管内煤气压力,保证荒煤气不外逸。（3）提升管与炉顶联接处采纳耐火材料泥浆、石棉绳和耐火粉料与精矿粉混合泥浆封堵，承插口处采纳氨水水封。目前国外对装煤孔盖除采纳泥封外，对装煤孔盖、座的设计作了改进,把盖、座的密封沿圆周方向加工成球面，由于球面密封有“万向密合”的优点，即使盖子有点倾斜也能与座贴合良好。3.2 炉门

7、烟尘掌握炉门刀边与炉框镜面接触不严密将使炉内烟气泄漏。50年月，采纳小压架顶丝压角钢或丁字钢刀边的刀封炉门结构。60年月，采纳敲打刀边,但不能消退炉门因热变形引起的冒烟现象。80年月，采纳空冷式炉门,改善了炉门铁槽与炉门框因受热而引起的变形，同时采纳带弹性腹板的不锈钢刀边,用小弹簧施加弹性力来调整刀边的密封性，基本上毁灭了炉门冒烟现象。国内一些厂还采纳了气封炉门技术。3.3 装煤烟尘掌握装煤车把煤通过装煤孔装入赤热的炭化室时，煤中水份蒸发和挥发份的快速产生，造成炭化室内压力突然提升,形成大量烟尘从炭化室逸出。目前焦化厂普遍采纳挨次装煤，焦炉设置双集气管，以及在提升管桥管处采纳L82.5MPq高

8、压氨水（或0.70.9MPq蒸汽）喷射，使炭化室形成负压（如装煤孔处-5Pq）,以实现无烟装煤。但实际效果并不非常抱负，由于国内大多数装煤车装煤伸缩筒、平煤杆套以及装煤孔座气密性差，喷射吸力波动较大，加上重力装煤产生的大量烟尘，不能完全借助高压氨水喷射准时导出，烟尘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。国外70年月以来在装煤消烟除尘技术与装备方面有较多讨论与改进，有的技术装备烟尘去除率可达95%左右，收到良好的效果，主要有以下两种方式。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煤斗烟罩处抽吸煤孔四周烟尘,将其点火焚烧，再经洗涤器除尘脱水，经吸气机、排气筒

9、排入大气。这几道工序都是在装煤车上完成的。洗涤污水在装煤车回煤塔取煤时，排出并装入净水,下次装煤洗涤使用。（2）设置导烟联通管（U形管）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。联通管跨接型式有三种：在单集气管焦炉炉顶的每个炭化室另一端设一个小立管，装煤时安装在装煤车上的U形管下降,U型管一端与装煤炭化室小立管联通，另一端与相邻炭化室小立管联通，打开两个桥管高压氨水喷射装置抽吸，装煤烟尘从两个炭化室分流并抽送入集气管（见图2）。U型管固定在小立管上，管内装有阀门，把各炭化室分开。装煤时通过装煤车机械自动将阀门开启,使相邻两炭化室联通，疏导装煤烟尘。如首钢焦化厂消化

10、汲取德国技术，自行设计安装的炭化室即采纳的这种方式。U形管安装在装煤车中间煤斗上（或在两个煤斗上安装两个U形管）,装煤时U形管下降与相邻炭化室装煤孔联通，疏导装煤烟尘。如焦耐院1995年为武钢焦化厂初步设计供应的方案（见图3）。（3） “夏尔克可控装煤系统”是德国Schcdke公司开发的一项专有技术该系统原理是:装煤斗伸缩筒与装煤孔气密相联后，开头装煤并打开集气管，全部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（或蒸气）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。装煤车预除尘与地面站净化

11、处理组合方式该组合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、本钢焦化厂先后采纳了这种组合方式。综上所述，装煤车与焦炉在装煤时要形成一个严密的气密系统，炭化室内烟气通道要畅通，有足够的抽吸动力，因此对焦炉设施和装煤机械技术要求是很高的。如德国K.K公司开发的球面密封双层装煤套筒专有技术,Scholk公司采纳的可控装煤专有技术等，均是保证无烟装煤的关键技术和关键设施。3.4 推焦烟尘掌握推焦烟尘是焦炉烟尘污染的主要污染源之一,传统的拦焦

12、、接焦、熄焦操作，设施是放开的，使焦侧环境非常恶劣。目前国外采纳的推焦烟尘掌握方式主要有以下几种。明尼斯特一斯太因（MimisWr Stein）式移动烟罩捕尘与地面站净化系统该系统70年月在德国Minister Stein焦化厂开发应用。移动烟罩可把整个熄焦车盖住。移动烟罩一个支点固定在拦焦车上，另一个支点在第三条轨道上（架设在吸尘干管的支柱上）,烟罩随拦焦车行走。烟尘通过烟罩顶部可移动皮带提升小车联接罩，进入吸尘干管,送至地面站经湿式洗涤净化，尾气经吸气机和排气筒排入大气（见图4）。日本采纳的移动烟罩捕尘和地面站净化系统与Minister Stein系统大同小异，但设有高效袋式除尘器，除尘效

13、率95%。当入口烟尘含尘量为512gm3时，出口尾气含尘量可降至50mgm3o此外不同的是，吸尘干管与烟罩联接方式采纳的是翻板式联通阀而不是皮带提升小车。70年月末，宝钢全套引进了日本式除尘工艺。首钢于1994年在1号焦炉（JN60-82型）、3号焦炉（58- II型）借鉴国外技术启行消化设计安装建成的推焦除尘系统，采纳的是皮带密封吸尘干管加皮带提升小车连接形式（基本是德国模式），并采纳了布袋除尘器,尾气含尘量为5080mgr平均除尘效率可达98.45%,外排烟尘浓度达到了我国排放标准。热浮力罩除尘车采用推焦烟尘温度高、密度小，具有浮力这一原理设计的热浮力罩除尘车,80年月最先在德国安娜焦化厂

14、使用。热浮力罩除尘车一个支点固定在拦焦车上，另一个支点在第三轨道上（架设于凉焦台上），随拦焦车行走。热浮力罩下部断面可以盖住常规熄焦车厢长度的2/3o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、旋风分别除尘后经排气筒排入大气。热浮力罩设施少，投资和操作费用较低。武钢、攀钢焦化厂于19941995年，联合引进德国K.K公司热浮力罩除尘车技术软件，由焦耐院设计,国内厂家制造安装，先后有4台套热浮力罩除尘车，用于6m焦炉的推焦除尘，最佳状态时尾气含尘量为78mgr除尘效率96%。由于热浮力罩除尘负荷有限，操作弹性较小,当消失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%。3.5 装煤推焦治理效果以本钢焦化厂为例,1992年上了两套装煤推焦除尘装置，监测结果表明,焦炉烟尘大为削减,环境明显改善（见表2）o表2污染物排放状况*项 目装 煤推 焦排放总量对比TSPmgm3BSOg/t煤BPug/t 煤TSPmgm3BSOg/t煤BaPug/t 煤TSPBSOBaP