干熄焦運輸裝置設置增濕降塵系統的探討

朱延群

（濟鋼集團國際工程技術有限公司，山東濟南250101）

干熄焦運輸裝置設置增濕降塵系統的探討

朱延群

（濟鋼集團國際工程技術有限公司，山東濟南250101）

為減少干熄焦冷焦運輸過程中的大量揚塵，對干熄焦冷焦運輸過程塵源及焦炭吸水性進行了分析，設計1套增濕降塵系統，并制定了增濕降塵系統的工藝流程，提出了注意事項。

干熄焦；冷焦運輸；增濕降塵系統；節能減排

1 前言

在焦化行業，干熄焦作為一種成熟的節能減排工藝已經得到了推廣普及。干熄后排到冷焦運輸系統的焦炭溫度比較高，并且在冷焦運輸、轉運過程中會產生大量揚塵。目前，行業內普遍做法是在冷焦運輸轉運點設置除塵罩，將產生的揚塵通過就地除塵器或者集中除塵地面站處理后達標排放，這種處理方式在轉運點除塵效果良好，但是在皮帶運輸過程中仍會揚塵，同時還會增加除塵系統的電耗及檢修維護成本。探討設計1套增濕降塵系統，將干熄爐排出的焦炭輸送到緩沖倉進行噴水增濕降塵，使焦炭在增濕的同時，細小粉塵顆粒附著在焦炭上，在運輸及轉運過程中不會脫離焦炭而產生揚塵。此套系統電耗少，使用廢水，維護成本低，相比傳統袋式除塵系統既有良好的節能功效又有良好的減排效果。

2 塵源及焦炭吸水性分析

1）干熄焦冷焦運輸過程塵源分析。干熄焦冷焦運輸過程的塵源主要有干熄爐底部排焦溜槽、排焦膠帶機落料點、皮帶水平段及轉運站皮帶頭尾部落料點。粉塵性質：粉塵真密度2.08 t/m3；粉塵假密度0.4～0.6 t/m3；煙氣含塵濃度 5～20 g/m3。粒徑分布見表1。干熄爐底部排焦溜槽、排焦膠帶機落料點產生的揚塵通過干熄焦本體環境除塵系統處理，皮帶水平段及轉運站皮帶頭尾部落料點產生的粉塵需要由其他除塵設施處理。

表1 干熄焦粉塵粒徑分布

2）焦炭吸水性分析。干熄焦生產的焦炭粒徑一般為40～60 mm，熱強度為62%～68%。由于焦炭是非親水性，故焦炭的吸水率較低。為分析焦炭的吸水性，做如下兩個實驗。

實驗1，將不同粒徑的批樣焦炭放入常溫水中浸泡，得出的焦炭吸水率與浸泡時間關系見表2。

表2 焦炭吸水率與浸泡時間的關系

實驗2，不同溫度的焦炭，浸泡5 min得出的焦炭吸水率與溫度的關系見表3。

表3 不同溫度焦炭浸泡5 min后吸水率變化

將干熄爐底部排出的熱焦炭（表面溫度約120℃）放入室溫水中浸泡10 min后，焦炭含水率為10.5%。

對于干熄焦焦炭，分析實驗1和2得出以下結論。1）在焦炭浸泡初期，焦炭吸水率增長較快；之后隨著時間的延續，焦炭吸水率增長速度緩慢。2）焦炭吸水率隨著焦炭溫度的升高而增大。

由于增濕降塵系統的水是噴淋到焦炭上的，焦炭的吸水率只能參考浸泡焦炭的數值，在實際應用中會有所降低。

3 增濕降塵系統工藝設計

干熄焦爐底部排出的高溫焦炭經皮帶機送到焦炭緩沖倉頂部，卸入焦炭緩沖倉；增濕降塵系統在焦炭緩沖倉頂部向倉內焦炭噴淋水，噴淋水接觸到剛入倉的熱焦炭后一部分被焦炭吸收，一部分變成蒸汽排出，剩余部分在倉內向下流。水在向下流的過程中與下層焦炭不停地被吸收與蒸發，最終未被吸收及蒸發的水由倉底排出。在此過程中，焦炭吸水率逐漸增大，溫度逐漸降低，細小粉塵顆粒附著在焦炭上，最終由倉底卸料閥排出至皮帶機運走。由于焦炭為多孔狀結構，蒸發的水蒸汽在倉內向焦炭侵入，增加焦炭吸水率。根據實踐得出，焦炭吸水率在4%以上時可滿足降塵的要求。

增濕降塵系統的工藝流程如下：干熄爐底部排出焦炭→皮帶機→焦炭緩沖倉→增濕降塵系統→緩沖倉底部排出焦炭→皮帶機運走。

工藝流程見圖1。

圖1 增濕降塵系統工藝流程

3.1 焦炭緩沖倉

焦炭緩沖倉是提供焦炭緩沖的倉室，也是增濕降塵系統工作的主要地點。焦炭緩沖倉的設計影響焦炭在倉內的滯留時間，進而影響焦炭的吸水率。焦炭緩沖倉的容量、尺寸的設計及倉底卸料閥的選型應考慮干熄焦產量、焦炭的吸水性、增濕降塵噴淋系統的分布。緩沖倉的容量設計可考慮1～2 h的焦炭緩沖時間，這個時間應滿足焦炭吸水率要求。倉體設計要考慮防水、防高溫的措施，同時倉壁需要加防磨襯墊。

3.2 變頻水泵

變頻水泵是增濕降塵系統的重要設備，它提供、控制增濕降塵系統的噴水量。為保證系統的穩定性，設置兩臺變頻水泵，1用1備。變頻水泵的流量確定應考慮焦炭的吸水率、蒸發量、排出量，還應考慮焦炭產量的波動。理想狀態下，噴淋系統噴出的水應當被全部吸收及蒸發，倉底部無多余水分排出。在實際應用中，由于焦炭的非親水性、在緩沖倉內的緊湊堆積狀態等因素，噴淋的水沒有被全部吸收及蒸發，多余的水在倉底部排出。由于諸多不確定因素，變頻水泵流量的計算沒有公式可參考，在實際應用中可根據小型試驗確定參數，也可考慮部分余量，在調試時根據運行情況調節流量。變頻水泵的揚程應根據輸送系統阻力損失確定，末端預留0.1～0.2 MPa的噴淋壓力，同時要確保在調速時保證最低揚程要求。

3.3 噴淋系統

噴淋系統是增濕降塵系統的核心部分，噴淋管道及噴頭的布置影響焦炭吸水均勻性。噴淋系統是由管道輸送系統、噴頭及管件組成的。管道輸送系統包括管道、開關閥門、流量計等。管徑選擇應合理，盡量降低阻力損失；倉頂噴淋分支管道的布置應考慮噴淋水的均勻性以及阻力平衡；系統設計考慮排氣、過濾措施；系統設置流量計及壓力表以便進行系統調試。噴頭是噴淋系統的重要部件，噴頭的型號、數量應根據噴淋覆蓋范圍、噴水量等確定；噴霧形態可根據緩沖倉形態選擇，圓形倉可選擇圓形形態，方形倉可選擇方形形態。噴頭噴出水后應無縫覆蓋倉內整個料面，確保噴淋的均勻性。

3.4 排蒸汽系統

排蒸汽系統用于排除緩沖倉內產生的蒸汽以及緩沖倉底部卸料處產生的蒸汽。在緩沖倉內，由于水與熱焦炭接觸，產生大量蒸汽向頂部流動，由緩沖倉密封不嚴處漏出；吸水后的熱焦炭由緩沖倉底部卸料閥排出，雖然此時焦炭溫度已經降低，但是在皮帶上運輸的焦炭在一段距離內仍會冒出少量蒸汽在通廊內積聚。緩沖倉內、緩沖倉底部卸料閥卸料處冒出的蒸汽會帶有少量焦粉塵顆粒。為處理此部分含塵蒸汽，需要在緩沖焦倉頂部、頂部皮帶機卸料處、底部排料處設置局部排氣罩，設置濕式除塵系統集中處理后排入大氣。通廊內的蒸汽可以通過屋頂風機排出。

4 增濕降塵系統設計應注意的問題

1）焦炭的吸水率受焦炭物理特性、粒徑、溫度、滯留時間、氣候等多種因素影響，故系統設計時應獲取、分析基礎數據，根據項目特點確定設計參數、選擇設備型號。

2）當項目干熄焦產量有波動時，應考慮增濕降塵系統的調節適應能力。在設計管路系統、選擇設備型號時考慮匹配的調節能力。

3）當項目有可利用的廢水時，應分析廢水受熱蒸發后對環境及操作人員是否有影響，確定無危害后可加以利用。利用廢水時應根據水質選擇過濾設備，防止堵塞管路及設備。

4）增濕降塵系統應用效果的優劣與后期調試有密切關系。系統投產后應根據產量、焦炭質量、焦炭實際吸水量、緩沖倉底出水量等調整水泵流量。經過一段時間摸索，調整達到最好效果。

5 結語

增濕降塵系統適應于獨立焦化廠，使用此系統后可在冷焦運輸系統、焦炭貯藏系統、焦炭外運系統降低粉塵外逸；使用生產廢水，減少廢水外排；相比傳統袋式除塵系統節省了投資，降低了電耗、水耗以及系統維護成本。是節能減排、變廢為寶的項目，值得推廣。鋼鐵聯合企業對焦炭含水量有較高的要求，使用此系統需要慎重考慮。

Discussion on Setting up Humidification and Dust Control System for CDQ Transport Unit

ZHU Yanqun
（Jigang International Engineering and Technology Co.，Ltd.，Jinan 250101，China）

TQ520.5

B

1004-4620（2017）05-0052-02

2017-06-07

朱延群，男，1984年生，2007年畢業于山東建筑大學建筑環境與設備工程專業。現為濟鋼集團國際工程技術有限公司工程師，從事冶金行業暖通工藝設計工作。