CN108707466B - 焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于焦化产业节能环保技术领域，具体的公开了一种焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法。焦炉装煤时产生的装煤烟尘在焦侧耐热风机的抽吸下，通过水封阀降温后，进入装煤烟尘燃烧室烧掉混入的氧气，再通过装煤收尘总管引入焦炉燃烧室内作为焦炉加热的补充燃料，实现了对装煤粉尘的回收利用，减少了进入焦炉荒煤气系统的粉尘量，提高了焦油的质量；此外，本发明的焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法基本消除了事故状态下的荒煤气放散，此外，还提高了放散状态下的荒煤气的质量，改善了焦炉周边的大气质量。

Description

焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法

技术领域

本发明涉及焦炉装煤粉尘的净化和回收，属于焦化行业节能环保技术领域，具体地涉及一种焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法。

背景技术

炼焦工序的装煤过程会产生大量的烟尘，这些烟尘主要来自以下几个方面：

1)装入炭化室的煤料转换出大量的空气，装炉开始时空气中的氧还和入炉的细煤粒燃烧生成碳黑，形成黑烟；

2)装炉煤与高温炉墙接触、升温，产生大量水蒸汽和荒煤气；

3)随上述水蒸汽和荒煤气同时扬起的细煤粉，以及装煤末期，平煤时带出的细煤粉；

4)因炉顶空间瞬时堵塞而喷出的煤气。

这些烟尘通过装煤孔、上升管盖和平煤孔等处散发至大气。

每炉装煤作业通常为2～3分钟，上述1)和2)的冒烟时间约1～1.5分钟。据实测(对炭化室有效面积117平方米，采用上升管喷射时的皮带测值)装煤时产生的烟尘量如下表1。装煤初期湿煤气含水分40～50％，故干烟尘量约0.6Nm³/分·m²，该值因炉墙温度、装煤速度、煤的性质等因素而变化。装炉烟气的组成和发热量之实例如下表1所示，装煤末期煤气发热量可达3000～3500kCal/Nm³。装煤烟尘中粉尘的散发量(据西德一个厂的统计平均值)约200克/吨煤，有些资料提供的数据则更大。

表1装炉烟气组成(体积％)

这些装煤烟尘若不进行收集和控制，将对环境造成极大的污染。

传统的装煤烟尘处理方法包括如下方法：

(1)上升管喷射

这是连通集气管的方法。装煤时集气管压力可增高至40mm水柱左右，使煤气和煤尘从装煤车下煤套筒不严处冒出、并易着火，采用上升管喷射增加上升管下部的吸力，可以减少烟尘喷出。喷射介质有水蒸汽(压力﹥7～8公斤/平方厘米)、压缩焦炉煤气或高压氨水(35公斤/平方厘米)。由于炭化室中吸入的空气和废气使焦炉煤气中的NO含量增加。烟气中所含的煤粉进入荒煤气系统，这些粉尘粒子悬浮在焦油氨水中，使焦油分离困难，而且混有煤尘的焦油在焦油氨水澄清槽中沉积而使管道容易堵塞。为此最好设置离心沉降器，将焦油渣强制分离。

(2)带强制抽烟和净化设备的装煤车

装煤时产生的烟气经烟罩、烟气道用抽烟机全部抽出。为了提高集尘效果，以避免烟气中的焦油雾对洗涤系统操作的影响，烟罩中设有可调节的孔以抽入空气，并通过着火装置，将抽出烟气中的可燃成分烧掉，然后经洗涤、冷却，由抽烟机排至大气。

(3)连通管

在单集气管焦炉上，为减少烟尘排入大气，用连通管将位于集气管另一端的装炉烟气通入相邻的处于结焦后期的炭化室。有的厂将连通管悬吊在专用的单轨小车上，有的厂将连通管附设在煤斗的下煤套筒上。这种方法的优点是操作中各煤孔均关闭，吸力均匀，含尘的装炉烟气送入相邻炭化室后，由于在炉顶空间通过，带入集气管的尘粒得以减少，而且设备简单。但仍避免不了抽入空气，增加焦炉气中NO含量。

(4)装煤除尘地面站

焦炉装煤地面站除尘系统是利用装煤车上的捕集装置将装煤时逸散出来的煤粉以及煤气、焦油等烟尘，通过风机抽吸捕集，经固定管道输送到设于地面上的布袋除尘器，分离出粉尘后的气体排放至大气。焦炉装煤地面站除尘效果较好，但由于装煤烟尘中含有大量可燃组分(微细煤尘、一氧化碳、甲烷、氢气以及其他挥发性有机物等)，装煤产生的烟气热值达2000kCal/Nm³，装煤末期煤气发热量可达3000～3500kCal/Nm³，进入除尘地面站净化后外排，既污染环境，还造成资源的浪费；同时净化后外排的烟气额外产生微细粉尘(PM10、PM 2.5等)和挥发性有机污染物(VOC类)的排放；现有的装煤除尘地面站为了防止烟尘中的焦油粘结布袋，需采用石灰等对布袋进行预喷涂，导致收集下的粉尘再利用受到限制，特别是独立的焦化企业，该粉尘在炼焦工序内无资源化利用途径。

(5)PROVEN系统

装煤时，PROVEN系统将快速注水阀关闭，执行气缸将活塞杆提起，荒煤气可以通过打开的固定杯口无干扰地由PROVEN系统进入集气管，由于集气管的压力为－350Pa左右，使炭化室产生负压，将荒煤气及煤粉抽到集气管内。装煤过程中，集气管吸力处于不稳定状态，瞬间由－300Pa上升到150Pa，造成其他炉门冒烟。同时，由于装煤烟尘进入煤气回收系统，随烟尘带出的烧煤粉最终进入焦油中，影响焦油的品质。

综上，现有的装煤烟尘处理方法存在如下技术问题：

(1)现有的装煤除尘地面站排出的烟气中含有大量热值较高的可燃组分(微细煤尘、一氧化碳、甲烷、氢气以及其他挥发性有机物等)，既浪费能源，又造成环境污染；

(2)现有的装煤除尘地面站虽对装煤烟尘虽进行了净化，但净化效果不明显，依然会产生污染源，此外，为防止烟尘中的焦油粘结布袋，需采用石灰等对布袋进行预喷涂，导致收集下的粉尘再利用受到限制，特别是独立的焦化企业，该粉尘在炼焦工序内无资源化利用途径；

(3)PROVEN装煤除尘系统除尘虽然除尘效果好、占地面积少，但其造成集气管压力波动大，装煤过程中，集气管吸力处于不稳定状态，造成其他炉门冒烟；

(4)连通管式会引起抽入空气，增加荒煤气中NO的含量；

(5)上升管喷射的方式会导致荒煤气中的粉尘粒子悬浮在焦油氨水中，使焦油分离困难，而且混有煤尘的焦油在焦油氨水澄清槽中沉积而易使管道堵塞。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种可以有效减少装煤过程中装煤烟尘排放，回收利用装煤烟尘的可燃组分，降低炼焦工序能耗，减少苯并芘等有毒有害污染物排放的焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法。

为实现上述目的，本发明公开了一种焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法，在焦炉的焦炉炭化室和燃烧室中进行，包括采用设置在焦炉焦侧的焦侧装煤烟尘回收系统回收焦炉炭化室在装煤时产生的装煤烟尘至装煤结束，所述焦侧装煤烟尘回收系统包括用于向焦炉燃烧室输送烟气的装煤收尘总管及设在所述装煤收尘总管与焦炉炭化室之间的装煤烟尘燃烧室，所述装煤烟尘进入装煤烟尘燃烧室内燃烧除去混入的氧气后经装煤收尘总管送入焦炉燃烧室作为补充燃料。

进一步地，所述焦侧装煤烟尘回收系统还包括一端连接焦炉炭化室且用于对装煤烟尘降温及洗脱部分粉尘的水封阀，所述水封阀的另一端连接装煤烟尘燃烧室的进气口。

再进一步地，所述水封阀为U型管道，在U型管道内设有水位调节阀及用于疏通管道内阀门堵塞的疏通阀，优选的，可通过疏通阀喷入高压水或高压蒸汽实现疏通管道内阀门的目的，水流及水洗下的粉尘沿水封阀上设置的水封阀回流管进入与水封阀相连的沉淀池中。

再进一步地，所述水封阀控制装煤烟尘的温度≤300℃，优选打开水封阀上的注水阀对装煤烟尘洒水降温，同理，水流及水洗下的粉尘沿水封阀上设置的水封阀回流管进入与水封阀相连的沉淀池中。

再进一步地，每座焦炉的每2～3个焦炉炭化室共用一个装煤烟尘燃烧室，每个装煤烟尘燃烧室的出气口均连接装煤收尘总管。

再进一步地，所述装煤烟尘燃烧室与装煤收尘总管连接的管路上设有除尘自动调节阀。

再进一步地，所述装煤烟尘燃烧室内设有自动点火器及用于排出烟气的燃烧室放散口和放散口翻板阀，保证装煤烟尘燃烧室及焦炉炭化室内的气压不至于太大而引起事故发生。

再进一步地，在装煤收尘总管与焦炉燃烧室连接的气体管路上还设有温度控制器和耐热抽风机，所述温度控制器控制进入焦炉燃烧室内的烟气温度≤300℃，所述温度控制器优选为换热器或喷雾降温式设备。

本发明焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法的原理在于：

装煤烟尘中含有微细煤尘、一氧化碳、甲烷、氢气以及其他挥发性有机物等，如果直接排放既浪费能源，又造成环境污染，本发明采用焦侧装煤烟尘回收系统实现回收利用，其中，装煤烟尘在水封阀内降温及水洗掉一部分粉尘后进入装煤烟尘燃烧室燃烧掉混入的氧气，最后被抽进焦炉燃烧室作为补充燃料，一方面实现了回收利用，另一方面降低了后续炼焦过程中粉尘进入焦油中的概率，提高了焦油的质量。

本发明的焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法的有益效果主要体现在如下几个方面：

(1)本发明设计的焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法通过对装煤粉尘的回收利用，消除了装煤烟尘中含有的苯并芘等有毒有害组分对环境的污染；

(2)本发明设计的焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法利用水封阀将装煤粉尘中的粉尘固体分离，避免了与焦油混合导致的分离困难的问题，同时还提高了焦油的质量；

(3)本发明设计的焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法基本消除了事故状态下的荒煤气放散，改善了焦炉周边的大气质量。

附图说明

图1为本发明焦炉装煤粉尘净化回收利用系统的结构示意图；

图1中各部件的标号如下：

焦炉炭化室1(其中：装煤孔1.1)；

焦侧装煤烟尘回收系统2(其中：焦侧上升管2.1(其中：焦侧上升管盖2.11)、水封阀2.2(其中：水封阀进水管2.21、注水阀2.22、水位调节阀2.23、水封阀回流管2.24、水封阀溢流管2.25、疏通阀2.26)、装煤烟尘燃烧室2.3(其中：自动点火器2.31、燃烧室放散口2.32、放散口翻板阀2.33)、装煤收尘总管2.4、除尘自动调节阀2.5)；

机侧焦炉煤气回收系统3(其中：机侧上升管3.1、机侧上升管盖3.11、弯头与桥管3.2、π型管3.3、机侧手动调节阀3.4、机侧自动调节阀3.5、机侧集气管3.6、机侧吸气管3.7、氨水管3.8、焦油盒3.9)。

具体实施方式

本发明的每个焦炉包括若干个焦炉炭化室和焦炉燃烧室，所述焦炉炭化室与焦炉燃烧室交错分布，保证每相邻的两个焦炉炭化室之间设有一个焦炉燃烧室；并且每个焦炉炭化室上设置一个焦侧装煤烟尘回收系统和一个机侧焦炉煤气回收系统。

如图1所示，本实施例公开了一种焦炉装煤粉尘净化及回收利用系统，它包括焦炉炭化室1、分别设置在焦炉炭化室1焦侧的焦侧装煤烟尘回收系统2和机侧的机侧焦炉煤气回收系统3，所述焦炉炭化室1的顶端开设有若干个用于向焦炉炭化室1添加炼焦煤的装煤孔1.1，所述焦侧装煤烟尘回收系统2包括与焦炉炭化室1保持内部相通的焦侧上升管2.1(所述焦侧上升管2.1上还设有焦侧上升管盖2.11)、水封阀2.2、装煤烟尘燃烧室2.3及用于向焦炉燃烧室输送烟气的装煤收尘总管2.4；所述水封阀2.2为U型管道，该U型管道的一端连接焦侧上升管2.1，该U型管道的另一端连接装煤烟尘燃烧室2.3，所述装煤烟尘燃烧室2.3通过所述水封阀2.2与焦侧上升管2.1保持内部管道相通，所述装煤烟尘燃烧室2.3连接装煤收尘总管2.4，本发明设计每座焦炉的每2～3个焦炉炭化室1共用一个装煤烟尘燃烧室2.3，在装煤烟尘燃烧室2.3下部设置2～3个进气口分别连接每个焦炉炭化室1的水封阀2.2，在装煤烟尘燃烧室2.3上还设置烟尘出口用于连接装煤收尘总管2.4，所述烟尘出口与装煤收尘总管2.4之间设有除尘自动调节阀2.5；同时，所述装煤烟尘燃烧室2.3内部设有自动点火器2.31，装煤烟尘燃烧室2.3的顶端设置有燃烧室放散口2.32，所述燃烧室放散口2.32上设置有自动翻板阀2.33；在装煤收尘总管2.4与焦炉燃烧室相连接的气体管路上设有温度控制器和耐热抽风机，所述温度控制器控制进入焦炉燃烧室内的烟气温度≤300℃，所述温度控制器优选为换热器或喷雾降温式设备。

再次结合图1可知，所述水封阀2.2的管道为U型管道，所述U型管道上设置有水封阀进水管2.21、水封阀溢流管2.25和水封阀回流管2.24，所述水封阀进水管2.21上设置有注水阀2.22，所述U型管的内部设置有水位调节阀2.23，所述U型管的底部下端设置有用于喷入高压水或高压蒸汽的疏通阀2.26，所述水封阀回流管2.24的末端连接沉淀池；当装煤时的装煤烟尘流经水封阀2.2时，所述水封阀2.2一方面对装煤烟尘降温，另一方面水洗部分烟尘，水洗下的粉尘被水流洗涤下来后经水封阀2.2的水位调节阀2.23进入水封阀回流管2.24中，并随管内水流进入与水封阀回流管2.24相连接的沉淀池中，得到煤粉固体，该煤粉固体在实现脱水后可重新作为焦炉的炼焦煤；经降温后的烟气在焦侧耐热抽风机的抽吸作用下进入装煤烟尘燃烧室2.3中；进入装煤烟尘燃烧室2.3中的烟气在含有氧气时，自动点火器2.31自动打火至耗尽氧气，得到剩余气体，该剩余气体进入装煤收尘总管2.4中并被送入焦炉燃烧室中作为炼焦用的煤气补充。

此外，若水封阀2.2内部的阀门被粉尘固体堵塞，打开疏通阀2.26喷入高压水或高压蒸汽即可实现清洗阀内沉积物疏通阀门的目的，水流及水洗下的粉尘沿水封阀2.2上设置的水封阀回流管2.24进入与水封阀2.2相连的沉淀池中。

与此同时，所述机侧焦炉煤气回收系统3为现有荒煤气回收系统，它用于在焦炉炼焦过程抽出焦炉炭化室产生的荒煤气，如图1所示，它包括机侧上升管3.1(所述机侧上升管3.1上还设有机侧上升管盖3.11)、弯头与桥管3.2、π型管3.3、机侧手动调节阀3.4、机侧自动调节阀3.5、机侧集气管3.6、机侧吸气管3.7、氨水管3.8和焦油盒3.9，其中，所述机侧集气管3.6还通过π型管3.3连接机侧吸气管3.7，所述机侧吸气管3.7连接煤气净化系统，所述π型管3.3上设置有机侧手动调节阀3.4和机侧自动调节阀3.5，具体的机侧焦炉煤气回收系统吸收荒煤气的过程为：进入弯头与桥管3.2中的荒煤气被沿氨水管3.8喷入的氨水冷却降温，使得荒煤气的温度降低到70～80℃，降温后的荒煤气进入机侧集气管3.6，其中，荒煤气中的焦油进入焦油盒3.9中，荒煤气中的气体沿π型管3.3进入机侧吸气管3.7后外排，荒煤气中的液体流经焦油盒3.9后也进入机侧吸气管3.7，再经过后续的煤气净化系统处理废水。

为了更好的实现上述回收利用系统的功能，以下结合具体的回收利用方法及具体的实施例进行解释说明。

本实施例优选焦化厂2×6米焦炉，焦炭产量110万吨/年，装煤除尘设计最大风量8万m³/h，焦炉煤气回收系统中，煤气量约55000Nm³/h，结焦时间18～20小时。烟气回收单侧集气管安装在机侧，装煤烟尘收尘总管安装在焦侧。

为了更好的实现上述回收利用系统的功能，以下结合具体的方法进行解释说明。

一种焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法，它包括如下步骤：

1)向焦炉炭化室1中装入炼焦煤时，使水封阀2.2的水位调节阀2.23处于全开状态，并打开水封阀2.2的注水阀2.22，装煤产生的含尘烟气装煤烟尘流经水封阀2.2分离得到粉尘与烟气，所述粉尘随水封阀2.2的内部水流进入与水封阀回流管2.24相连接的沉淀池中得到煤粉固体，所述烟气进入装煤烟尘燃烧室2.3中；

2)所述装煤烟尘燃烧室2.3中的自动点火器2.31在烟气中含有氧气时自动打火燃烧至耗尽氧气，得到剩余气体；

3)待燃烧完毕后，除尘自动调节阀2.5打开，所述步骤2)中的剩余气体进入装煤收尘总管2.4中，并控制进入焦炉燃烧室的烟气温度≤300℃直至装煤结束。

在装煤结束后开始炼焦，本发明优选结焦初期及结焦末期产生的荒煤气并送入焦炉燃烧室作为焦炉燃料，在结焦中期，焦炉炭化室1机侧设置的机侧焦炉煤气回收系统3回收焦炉炭化室1内产生的荒煤气。

此外，当炼焦过程中，当煤气回收系统出现故障无法回收荒煤气时，可全开水封阀2.2的水位调节阀2.23，含尘烟气经过水封阀2.2时，通过注水阀2.22喷水洗涤煤尘并降温，降温后的荒煤气经过装煤烟尘燃烧室2.3，在焦侧耐热抽风机的抽吸作用下，进入装煤收尘总管2.4，未完全抽进装煤收尘总管2.4的多余部分的荒煤气，通过装煤烟尘燃烧室2.3内部燃烧后经燃烧室放散口2.32排出。

以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法，在焦炉的焦炉炭化室（1）和燃烧室中进行，其特征在于：包括采用设置在焦炉焦侧的焦侧装煤烟尘回收系统（2）回收焦炉炭化室（1）在装煤时产生的装煤烟尘至装煤结束，所述焦侧装煤烟尘回收系统（2）包括用于向焦炉燃烧室输送烟气的装煤收尘总管（2.4）及位于所述装煤收尘总管（2.4）与焦炉炭化室（1）之间的装煤烟尘燃烧室（2.3），所述装煤烟尘进入装煤烟尘燃烧室（2.3）内燃烧除去混入的氧气后经装煤收尘总管（2.4）送入焦炉燃烧室作为补充燃料；所述焦侧装煤烟尘回收系统（2）还包括一端连接焦炉炭化室（1）且用于对装煤烟尘降温及洗脱部分粉尘的水封阀（2.2），所述水封阀（2.2）的另一端连接装煤烟尘燃烧室（2.3）的进气口；且该系统还包括位于焦炉机侧的机侧焦炉煤气回收系统（3）；

所述水封阀（2.2）控制装煤烟尘的温度≤300℃；

所述水封阀（2.2）为U型管道，在U型管道内设有水位调节阀（2.23）及用于疏通管道内阀门堵塞的疏通阀（2.26）。

2.根据权利要求1所述焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法，其特征在于：经水封阀（2.2）洗脱下的部分粉尘进入与水封阀（2.2）相连的沉淀池中。

3.根据权利要求1或2所述焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法，其特征在于：每座焦炉的每2~3个焦炉炭化室（1）共用一个装煤烟尘燃烧室（2.3），每个装煤烟尘燃烧室（2.3）的出气口均连接装煤收尘总管（2.4）。

4.根据权利要求3所述焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法，其特征在于：所述装煤烟尘燃烧室（2.3）与装煤收尘总管（2.4）连接的管路上设有除尘自动调节阀（2.5）。

5.根据权利要求1或2或4所述焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法，其特征在于：所述装煤烟尘燃烧室（2.3）内设有自动点火器（2.31）及用于排出烟气的燃烧室放散口（2.32）和放散口翻板阀（2.33）。

6.根据权利要求1或2或4所述焦炉装煤粉尘净化及回收利用方法，其特征在于：在装煤收尘总管（2.4）与焦炉燃烧室连接的气体管路上还设有温度控制器和耐热抽风机，所述温度控制器控制进入焦炉燃烧室内的烟气温度≤300℃。

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