優(yōu)化設計實驗室水熄焦裝置*

郭文文，趙振寧

(遼寧科技大學化學工程學院，遼寧 鞍山 114000)

目前，越來越多的焦化企業(yè)在生產焦炭前預先通過小型試驗焦爐[1]進行煉焦實驗，煉焦后基本采用濕水熄焦的方式，然而濕水熄焦的弊端日漸顯現[2-4]，問題亟待解決。隨著科技的加速發(fā)展，人們更加強調操作的精準化與環(huán)境的保護。科學的精準計量慢慢代替人工的經驗判斷，在熄焦方面通過對計算機[5-6]的靈活應用從而減少水的利用與大氣污染是設計的趨勢。同時，人們對于焦炭不滿足于粗略的測量。然而想要更加精準的測量焦炭的各種屬性，其中重要的環(huán)節(jié)之一就是熄焦過程。因此，實驗室熄焦裝置的創(chuàng)新一直在進行[7]。

1 傳統水熄焦的缺點

傳統的水熄焦基本采用在室內空地上用水管噴水的方式進行。這種方式會導致有大量的高溫蒸汽，煤氣等產生，對室內設備，電纜，以及工作人員的身體健康都會造成損害，同時，有大量廢水產生。這些氣體排放到大氣中，廢水流入地下，都會造成環(huán)境污染。并且以這種方式熄焦，通過工人熄焦經驗判斷熄焦時間長短，會存在熄焦時間不夠有紅焦或熄焦時間過長水分高等眾多問題。并且在熄焦過程中焦炭的熄焦進度不同，部分煤炭不能直接接觸噴淋水導致其熄焦較慢。這些因素都會使熄焦效果下降，從而影響進一步的焦炭檢測。在之后出現了封閉式的水熄焦裝置，它雖然解決了大量氣體的直接排入室內和廢水的直接排出，但結構簡單，任然不能準確控制出水量，熄焦水不能均勻噴淋在焦炭上，這兩點明顯的缺陷，使焦炭的熄焦效果大大的降低。

2 水熄焦裝置設計

2.1 水熄焦裝置設計圖

如圖1所示，實驗熄焦爐豎直放置在地面上，由煙囪、爐體、爐門、進水口、出水口組成。煙囪與爐體的正上方相連接，另一端與抽流風機連接，抽流風機開始工作時，抽出熄焦爐內熄焦過程中產生的有毒有害氣體，以便于集中處理防止排入大氣。進水口與出水口分別設置在爐體上端和下端，是熄焦水通入與廢水流出的通道。

圖1 優(yōu)化設計實驗室裝置圖Fig.1 Optimized design of laboratory equipment

圖2是熄焦爐門，爐門設置在爐體上，最底部略高于震動裝置中熄焦倉，多個旋鈕開關以及密封圈都使熄焦爐密封性增加，防止氣體排入大氣。

圖2 熄焦裝置的熄焦爐門Fig.2 Coke quenching oven door of the quenching device

2.2.1 震動系統

圖3是熄焦裝置的震動系統裝置圖，設計的震動系統設置在熄焦爐內正中心底部，由小型篩網震動床和熄焦倉組成，小型篩網震動床上方放置熄焦倉。小型篩網震動床提供震動的動力，熄焦倉用于盛放焦炭，震動系統工作時，小型篩網震動床帶動熄焦倉和所放置的焦炭一同震動，使焦炭在熄焦倉上震動，翻滾，均勻接觸噴淋的熄焦水，多余的熄焦水從篩孔流出避免廢水填積，從而達到均勻熄焦的效果。

圖3 震動系統裝置圖Fig.3 Vibration system device diagram

2.2.2 計算機控制系統

計算機控制系統適于控制水泵，可根據不同的焦炭性質有選擇的控制熄焦水噴淋的參數。即通過計算機人工預設水泵的出水量和出水時間。做到精準熄焦的同時避免了凈水的浪費和廢水過多難處理的問題。使熄焦的操作性和可控性加強。

2.2.3 噴淋系統

噴淋系統由帶有出水小孔的正方形水管和水泵組成，帶有出水小孔的正方形水管懸掛于熄焦爐內震動系統的正上方，帶有出水小孔的正方形水管為四面出水方式，避免了一股式出水的傳統方式，出水方位更廣，熄焦效果更佳。右側由水管經過進水口與焦爐外部水泵相連。水泵外接水管，為焦爐內部的帶有出水小孔的正方形水管提供熄焦水以及噴淋所需水壓。

3 優(yōu)化取得的成效

(1)內部設有震動床，可以使焦炭均勻的接觸噴淋的熄焦水，改正了原本熄焦系統不均勻熄焦的缺點，提高焦炭熄焦的質量。

(2)噴淋系統采取正方形四面出水方式，噴淋熄焦方位更廣，效果更佳。

(3)外設計算機系統控制水泵的出水量和出水時間。有利于精準控制熄焦裝置熄焦，同時避免了凈水的浪費和廢水過多難處理的問題。

3.1 新舊熄焦系統對比

表1 新舊熄焦系統的運行對比Table 1 Comparison of the operation of the new and old quenching systems

將原有熄焦系統和新優(yōu)化設計的熄焦系統投入運行，從四個方面對比了新舊熄焦系統的參數，由表一可知，原有熄焦系統的一次熄焦用水量為15 kg，新優(yōu)化設計熄焦系統的一次熄焦用水量為12 kg，通過計算機的精準控制，一次熄焦將節(jié)約大約3 kg水。對比新舊熄焦系統的一次熄焦用時，原有熄焦系統比新熄焦系統所用時間長大約 17s。對比新舊熄焦系統的焦炭抗碎強度M40以及焦炭耐磨強度M10，新熄焦系統參數均好于原有熄焦系統參數。新設計的熄焦系統能夠在更少的用水量，更短的時間內完成熄焦操作，并且新熄焦系統的熄焦質量均強于原熄焦系統的熄焦質量。因此，新熄焦系統具有更優(yōu)越的性能。

4 結 論

改進的優(yōu)化設計實驗室水熄焦裝置，通過出水方式的改變以及加設震動裝置，增加了焦炭的接觸水的面積，有效的解決了熄焦不均勻的問題，大大提高了焦炭的質量，在后續(xù)的焦炭測量提供了更加準確的數據。外設計算機控制系統，增加整個系統操縱的精準性與可控性，減少了一次熄焦過程中的用水量和操作時間，從多方面大大提高了熄焦裝置的性能。新優(yōu)化設計的實驗室熄焦裝置在多方面由于原有熄焦裝置，在實際生產中具有巨大的現實意義。