移動捕集技術及移動水密封對接技術在焦爐機側除塵上的應用

黃 璞，全立明，陳盛建，劉愛瓊，朱亦男，鐘麗萍

（中鋼集團天澄環保科技股份有限公司，湖北 武漢 430205）

焦化是鋼鐵生產長流程中必不可少的工序。焦炭作為還原劑、熱源、料柱骨架和供碳劑進入高爐，參與鋼鐵生產。由于焦爐本身就是一個開放型的污染源，污染物排放量大，且具有溫度高、陣發性、沿焦爐縱向頻繁移動等特點，焦爐煙塵治理因此亦成為治理的重點、難點。現有焦爐機側除塵多采用移動通風槽技術、對接翻板閥技術等，有些焦爐機側甚至未設置除塵，對周圍環境和工人身心健康產生嚴重的影響。

通過對國內已有的焦爐機側煙塵治理工藝的考察研究，分析現有工藝的優缺點，考慮綜合因素后形成了一套能可靠、穩定、經濟、安全運行的焦爐機側多點吸塵集中罩移動捕集技術及管道移動水密封對接技術的工藝技術路線，滿足客戶的多方位需求，提供與不同焦爐爐型匹配的工藝參數和工程造價。

目前該技術已在福建三鋼、河南安鋼、湖北金盛蘭、新疆八鋼等國內鋼廠廣泛應用，煙氣捕集率、設備運行參數均達到了設計性能保證值，煙囪排放粉塵質量濃度均滿足鋼鐵行業超低排放的要求（＜10 mg/m3）。

1 機側多點吸塵集中罩移動捕集技術

車載部分設計主要包括安裝在推焦車、側裝煤車上并隨推焦車行走移動的車載集塵罩、通風管及管末端的U型彎管，見圖1。

1.1 車載集塵罩設計要點

在側裝煤車和推焦車上均設置固定車載集塵罩，利用集塵罩主風管作為車載密封的頂板，主風管設置在操作室上方，具體布置根據裝煤、推焦車的結構形式確定。

圖1 裝煤（推焦車）車載除塵設備

1.1.1 煤車集塵裝置

裝煤車的車載集塵罩內部設置導流板、兩側設擋風板，布置于裝煤車與爐門之間的側面。設置2個吸口（頂部、側部），合并為一個主管路，并設置U型管與地面管道水封連接。

裝煤車集塵罩、兩側面擋風板與爐柱之間的煙氣折流板形厚成密封空間，用于收集導引外溢爐頭煙，防止煙塵逃逸，并減少外部空氣的被吸入除塵系統。

1.1.2 推焦車集塵裝置

推焦車集塵罩設置三個吸塵點，分別為推焦產塵點和摘、裝爐門產塵點和余焦回收產塵點。推焦車集塵罩采用整體的大捕集罩形式，并根據推焦車工作情況進行設計。同時，為避免橫風干擾，在推焦車兩側設置不不影響操作和檢修的擋風板。爐口煙罩頂部和爐門罩的側面考慮操作人員檢修、操作空間。

在推焦車爐門前端設置的集塵大罩，并與爐柱之間設置的煙氣折流板間形成密封空間，防止煙塵逃逸，并減少外部空氣被吸入除塵系統。

1.2 除塵管道設計要點

側裝煤車上除塵管道通常會受到高度與裝煤空間限制，一般將其設置于車載集塵罩的側面。管道布置根據現場實際情況布置，不能影響生產操作。

從焦爐爐口收集的煙塵通過車載集塵罩從裝煤、推焦車上的除塵管道進入車載U型管，從而煙氣進入水封槽及除塵地面站。

每臺裝煤車或推焦車除塵主管設置1套切換閥門，采用電液動操作，起到系統切換運行。在除塵管道合適位置設置防爆閥，當管道內部壓力突然增大時，防爆閥工作，可以釋放壓力，保護設備。

1.3 U型管設計要點

由于U型管長期放置于水封槽的水道側，與水直接接觸，且考慮水的腐蝕性，U型管由厚不銹鋼板制作而成，并在其內部采取合理的導流措施；另一方面，為減小U型管運動過程中產生的水阻，將U型管兩端設計成楔形結構，見圖2。

2 水封系統

2.1 水封槽結構設計要點

水封槽是一個由鋼結構焊接而成的整體槽體，槽體一部分為密封水槽，另一部分為氣路通道，見圖3。水槽主體與支架采用輥輪支撐結構連接，保證槽體在一定程度上可以橫向和縱向自由伸縮。

圖3 水封槽結構圖

圖2 U型管平立面圖

水封槽的安裝高度需根據現場情況調整。在水封槽的端頭設置檢修位，并將中間密封板設計為可拆卸式結構形式，方便檢修更換U型管。

水封槽末端設置平衡翻板閥，用以控制水封槽內負壓，保護水槽。為防止水封槽底部污泥淤積，在水封槽底部間隔一定距離設置一個排淤斗，U型管上設置清掃裝置，隨著U型管移動，將底部淤積污泥清掃至排淤斗，定期進行排污，防止淤泥堵塞。

水封槽內部設置水路和氣路。水路保證水位在工作高度時不會溢出；水封槽氣路預留壓力檢測接口，氣路保證在一定負壓狀態下不漏氣。水封槽氣路上設置壓力檢測點。氣路管道設置方便人進出的檢修孔。

水封槽需確保在推焦機、裝煤車運行時不能有水溢出進入氣路和U型管。水封槽設計要避免出現水封水被吸入布袋除塵器的現象。

水封槽體采用碳鋼材質制作，根據與煙塵或水等介質的接觸的部位不同，槽體鋼板厚度也不同。水體接觸面采用重防腐保護。

水封槽通過在兩端設有水位檢測裝置和在給排水管道上設置電動閥，以使其具有自動給排水功能。

水封槽要考慮防腐蝕和水汽影響布袋除塵器的問題，若在北方地區，還需要考慮防凍問題。

2.2 水封槽給排水設計要點

排污閥排水管路設置在水封槽排淤斗下方，一定距離設置一個，定期排水，減少水中粉塵沉積。排污閥通過電動控制，排水原則為邊放邊補，保證水位。

溢流口位置高出設計液位一定高度。水封槽一端設置供水管路，溢流口設置在另一端。在水封槽水側設置液位計，檢測水位，保證水封槽水位在設計范圍內。補水設自動切斷閥，并與水位聯鎖。

水封槽主排水方式為：在水封槽下方設置排水管（溝），水封槽排水至集水坑，集水坑設置于水封槽端頭，泵送至廠區指定地點，沉淀后循環利用。

3 機側多點吸塵集中罩移動捕集和水封系統電控要求

3.1 車載部分電氣控制

1）現場取裝煤車托煤板后限位信號，該信號消失，裝煤車閥門打開，延時一定時間（可調）推焦車閥門關閉；有該信號，推焦車閥門打開，延時一定時間（可調）裝煤車閥門關閉。

2）現場取推焦車開門信號（擰螺絲松按鈕）按鈕按第一次風機高速運行，關門信號（擰螺絲緊按鈕）按鈕按第一次風機低速運行。

3）現場箱設置。推焦車：推焦車閥門開閥/關閥按鈕，開到位/關到位指示燈；風機高速/低速切換按鈕，高速/低速指示燈。設置PLC現場箱和無線通訊裝置，用于閥門控制與除塵地面站無線通訊。裝煤車：設置PLC現場箱和無線通訊裝置，現場箱設置手動/自動切換旋鈕；裝煤車閥門開閥/關閥按鈕，開到位/關到位指示燈。用于閥門控制與推焦車運行的無線通訊。

4）設置電液動形式切換閥門，開到位和關到位。

3.2 水封槽系統

水封槽1個進水控制閥開啟，水封槽進水，直至水位達到一定高度，進水控制閥關閉。

系統正常運行后，自動控制液位。

設定水封槽正常高低液位，當水封槽液面低于低液位時，打開補水控制閥向水封槽補水，同時PLC開始水位低報警；水位達到高液位時，補水控制閥關閉，停止水封槽給水；當水封槽液面高于高液位時，水封槽通過溢流管向外溢流，同時PLC顯示水位高報警。

4 技術特點

1）可以滿足隨焦爐機側推焦車、裝煤車移動工作，通過工藝切換，實現捕集各工況產塵點的煙氣，作業率高。

2）通過在推焦車、裝煤車前端三面圍擋，可以強制導流煙氣進入吸塵罩內，可以減少外界橫風的影響，實現系統小風量，捕集率高。

3）通過水封槽的固定與移動對接，且采用適當高度的水進行煙氣密封，減少系統的漏風率。

5 在焦爐機側除塵上的應用

2018年應用于福建三鋼閩光股份有限公司焦化廠焦爐機側裝煤推焦除塵系統升級改造總承包工程（見圖4），用以解決焦化廠2座4.3 m搗固焦爐在推焦、裝煤過程中焦爐機側爐頭產生的大量含焦油等有害物質的煙氣，系統設計風量12萬m3/h。2018年10月投運至今，煙氣捕集效果（捕集率達到95%）、設備運行參數、煙囪粉塵排放指標（粉塵排放質量濃度＜10 mg/m3）等均達到了設計性能保證值。

2019年應用于安陽鋼鐵股份有限公司7 m焦爐機側地面除塵站工程（見圖5），用以解決7 m頂裝煤焦爐機側摘爐門、推焦、平煤等過程中產生的大量含焦油等有害物質的煙氣。系統設計風量30萬m3/h，從2019年9月投運至今，煙氣捕集效果（捕集率＞90%）、設備運行參數、煙囪粉塵排放指標（顆粒物排放質量濃度＜10 mg/m3）等均達到了設計性能保證值。

圖4 福建三鋼應用情況

圖5 河南安鋼應用情況

6 結論

多點吸塵集中罩移動捕集技術及管道移動水密封對接技術在焦爐機側除塵上的成功應用：

1）可以大幅提高煙塵捕集率，減少外逸煙塵對周圍環境和工人身心健康的影響。

2）可以減小系統漏風率，減小系統風量，節省一次投資和運營成本。

3）取得了良好的環境效益和社會效益，具有良好的市場應用前景。