目前, 國(guó)內(nèi)建設(shè)的大型焦?fàn)t主要有炭化室高7.63m和7m的頂裝焦?fàn)t及炭化室高6.25m的搗固焦?fàn)t。焦?fàn)t污染物排放分為兩類(lèi)，一類(lèi)是裝煤、出焦、熄焦時(shí)的陣發(fā)性排放，排放的粉塵量大，并與操作頻度有關(guān)；另一類(lèi)為不完全屬于陣發(fā)性的有害氣體。不同規(guī)格的焦?fàn)t，每天打開(kāi)各泄漏口的次數(shù)及密封面長(zhǎng)度不同，其排放的粉塵量和有害氣體量也不同。采用大容積焦?fàn)t，生產(chǎn)同樣規(guī)模的焦炭，由于每天打開(kāi)泄漏口的次數(shù)少?gòu)亩鴾p少了污染物排放量。
1 陣發(fā)性排放煙塵的治理
1.1 推焦、裝煤除塵采用的不同節(jié)能減排技術(shù)
1.1.1 7m頂裝焦?fàn)t
7m焦?fàn)t的裝煤除塵采用單集氣管高壓氨水噴射，上升管內(nèi)形成一定負(fù)壓，將裝煤時(shí)的部分煙塵吸入集氣管，另一部分煙塵經(jīng)除塵裝煤車(chē)，由地面站除塵風(fēng)機(jī)抽吸至地面站進(jìn)行除塵。為了提高裝煤煙塵捕集效果，機(jī)側(cè)推焦機(jī)上設(shè)有抽吸機(jī)側(cè)爐門(mén)上方、平煤小爐門(mén)上方及爐門(mén)清掃裝置上方逸散的塵的捕集凈化裝置。此外，推焦機(jī)上還設(shè)有平煤小爐門(mén)密封裝置。
1.1.2 7.63m頂裝焦?fàn)t
7.63m焦?fàn)t采用PROven系統(tǒng)配合除塵裝煤車(chē)順序裝煤，裝煤車(chē)裝煤套筒設(shè)密封導(dǎo)套，裝煤煙塵通過(guò)PROven系統(tǒng)裝煤時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓由爐頂空間抽吸到荒煤氣系統(tǒng)中。PROven的核心是集氣管負(fù)壓操作，炭化室壓力根據(jù)荒煤氣發(fā)生量自動(dòng)調(diào)節(jié)，使炭化室底部壓力保持在40～60Pa，確保機(jī)、焦側(cè)和爐頂區(qū)荒煤氣不向大氣逸散。其技術(shù)原理是在橋管末端設(shè)置1根帶槽口的皇冠管，伸入可以調(diào)節(jié)水位的固定杯中，根據(jù)從上升管采集到的壓力來(lái)調(diào)節(jié)固定杯中的水位，相應(yīng)調(diào)節(jié)皇冠管上的槽口開(kāi)度值。
1) 裝煤階段的PROven狀態(tài)。氨水噴嘴噴灑氨水，冷卻來(lái)自焦?fàn)t的荒煤氣，大水量溢流管關(guān)閉后，液位調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，調(diào)節(jié)杯水出口完全打開(kāi)。炭化室的荒煤氣通過(guò)皇冠管末端的狹縫及調(diào)節(jié)杯下方的氨水出口進(jìn)入集氣管，以防止荒煤氣外逸。裝煤結(jié)束后，裝煤車(chē)可以自動(dòng)清掃裝煤孔座，待裝煤孔蓋蓋嚴(yán)后，對(duì)裝煤孔蓋與座之間的縫隙澆灌泥漿進(jìn)行密封，防止裝煤后煙氣外逸。
2) 推焦階段的PROven狀態(tài)。上升管水封蓋完全打開(kāi)，燒掉殘余荒煤氣及結(jié)焦期間產(chǎn)生的石墨。開(kāi)啟橋管內(nèi)的氨水噴嘴，打開(kāi)大水量溢流管，關(guān)閉液位調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)杯快速注水并溢流進(jìn)入集氣管�；使诠艿莫M縫被水完全浸沒(méi)，切斷殘余荒煤氣在橋管與集氣管之間的流通，防止空氣進(jìn)入集氣管。
1.1.3 6.25m搗固焦?fàn)t
1) 大型搗固焦?fàn)t爐門(mén)高，開(kāi)口面積大，裝煤時(shí)機(jī)側(cè)爐口長(zhǎng)時(shí)間處于開(kāi)放狀態(tài)，故裝煤煙塵排放難以控制，成為搗固焦?fàn)t大型化的主要制約因素。6.25m搗固焦?fàn)t采用了將集氣系統(tǒng)布置在焦側(cè)，配合高低壓氨水噴射裝置、雙U形管導(dǎo)煙車(chē)、機(jī)側(cè)爐門(mén)密封裝置及爐頭煙氣抽吸裝置，最大限度地控制煙塵的外逸。從投產(chǎn)后的效果看，集氣系統(tǒng)布置在焦側(cè)能更好、更快地將荒煤氣導(dǎo)入集氣管，環(huán)保效果良好。
推焦前和推焦桿退出后，特別是切煤餅機(jī)構(gòu)工作時(shí)，機(jī)側(cè)爐門(mén)外逸煙塵大，有時(shí)還有明火燒烤機(jī)側(cè)拉條彈簧。機(jī)側(cè)爐頭煙氣抽吸裝置采用爐柱間的小集塵罩、集塵干管、中間車(chē)輛控制閥組合的抽吸方式，可解決煙塵外逸問(wèn)題，避免燒烤拉條和彈簧，煙塵用抽吸裝置直接送到出焦除塵管道，通過(guò)集塵管道到達(dá)出焦除塵地面站，無(wú)需增設(shè)其他設(shè)備。
搗固焦?fàn)t的雙U形管導(dǎo)煙車(chē)，采用了不同于其他搗固焦?fàn)t機(jī)械的工作方式。除塵導(dǎo)煙車(chē)在爐頂軌道上運(yùn)行，車(chē)上布置了車(chē)體機(jī)側(cè)U型導(dǎo)煙管和車(chē)體中部U型導(dǎo)煙管，構(gòu)成雙U形管系統(tǒng)。上升管清掃裝置、高低壓氨水切換裝置及上升管水封蓋和閥體的啟閉裝置布置在車(chē)體的焦側(cè)。
裝煤推焦機(jī)上安裝有活動(dòng)的爐門(mén)密封框，在裝煤過(guò)程中將煤餅和爐門(mén)框之間充分密封，導(dǎo)煙孔采用水封結(jié)構(gòu)，U型管通過(guò)導(dǎo)煙孔水封座與焦?fàn)t炭化室連通，提高了導(dǎo)煙孔的嚴(yán)密性。
裝煤時(shí)可通過(guò)第（n+2）孔橋管處高壓氨水噴射產(chǎn)生的抽吸力，將正在裝煤的第n孔炭化室產(chǎn)生的煙氣通過(guò)車(chē)體機(jī)側(cè)的U型導(dǎo)煙管導(dǎo)到第（n+2）孔炭化室，進(jìn)入集氣管，防止炭化室機(jī)側(cè)吸入空氣直接進(jìn)入集氣管，也避免炭化室機(jī)側(cè)有煙氣逸出。隨煤餅的裝入，開(kāi)啟第（n－1）孔橋管處的高壓氨水，借助其噴射產(chǎn)生的抽吸力，將第n孔炭化室內(nèi)產(chǎn)生的煙氣經(jīng)車(chē)體中部的U型導(dǎo)煙管導(dǎo)人第（n－1）孔炭化室，進(jìn)入集氣管。隨煤餅的繼續(xù)裝入，開(kāi)啟第n孔橋管處的高壓氨水，借助其噴射產(chǎn)生的抽吸力直接導(dǎo)入集氣管。
2) 增設(shè)煤事故處理裝置。搗固焦?fàn)t裝煤掉角或塌餅時(shí)，會(huì)有大量煤粉散落在機(jī)側(cè)操作臺(tái)上，爐前余煤溜槽和余煤膠帶運(yùn)輸機(jī)能快速將散落的煤料外運(yùn)。搗固焦?fàn)t煤餅裝爐時(shí)，可能出現(xiàn)煤餅未全部進(jìn)入炭化室而無(wú)法安裝機(jī)側(cè)爐門(mén)的情況，搗固裝煤推焦一體機(jī)安裝了專(zhuān)用切煤餅機(jī)，可迅速切掉煤餅多余的部分，切下的煤料用爐前余煤溜槽和余煤膠帶運(yùn)輸機(jī)快速外運(yùn)。
煤事故處理裝置主要由事故煤槽、煤槽下余煤膠帶運(yùn)輸機(jī)、爐前余煤溜槽和余煤膠帶運(yùn)輸機(jī)組成。事故煤槽在生產(chǎn)中用于煤餅實(shí)驗(yàn)，當(dāng)生產(chǎn)不穩(wěn)定時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證煤餅的穩(wěn)定性，分析煤餅的倒塌原因。當(dāng)裝煤煤餅損壞而不能繼續(xù)裝入炭化室時(shí)，對(duì)事故煤餅進(jìn)行處理。
1.2 出焦、熄焦除塵采用的相同節(jié)能減排技術(shù)
1.2.1 出焦除塵的處理設(shè)施
除塵攔焦機(jī)采用兩軌結(jié)構(gòu)，集塵裝置包括集塵罩及煙氣外引機(jī)構(gòu)，考慮到熱浮力對(duì)煙塵收集的影響，焦側(cè)增加了捕煙塵擋罩，以捕集摘焦側(cè)爐門(mén)和推焦時(shí)從攔焦機(jī)煙塵罩和爐柱縫隙間泄漏的煙塵。在焦側(cè)爐門(mén)打開(kāi)前就位，抽吸爐門(mén)打開(kāi)后炭化室正上方散發(fā)的煙塵及爐門(mén)處于清掃位置時(shí)散發(fā)的煙塵。
導(dǎo)焦柵兩側(cè)設(shè)置了擋塵板。導(dǎo)焦柵頂部及前端與爐框相接觸部位的正上方及上部側(cè)面位置設(shè)置了吸塵罩，以減小導(dǎo)焦時(shí)高溫?zé)煔馐軣岣×Φ挠绊�，將出焦時(shí)的煙塵導(dǎo)入集塵干管中。除塵罩的后端與濕熄焦車(chē)上方主集塵罩進(jìn)入除塵干管的管道相連，前端設(shè)置彈壓式密封條，與爐柱正面接觸加壓密封。
出焦時(shí)采用定點(diǎn)接焦，其上方設(shè)置主集塵罩，收集出焦時(shí)的煙塵，并通過(guò)外引機(jī)構(gòu)與除塵干管相連。主集塵罩由骨架和耐熱不銹鋼板組成，能適應(yīng)熱變形。煙氣外引機(jī)構(gòu)采用皮帶小車(chē)，除塵干管布置在焦側(cè)熄焦車(chē)軌道外的結(jié)構(gòu)架上。
1.2.2 熄焦除塵的節(jié)能減排措施
大容積焦?fàn)t的熄焦全部采用干熄法，干熄焦具有完善的除塵設(shè)施，除塵方式為地面站方式。濕法熄焦作為備用手段在干法熄焦檢修時(shí)使用。針對(duì)濕法熄焦時(shí)約3m的焦炭層厚度，設(shè)計(jì)采用穩(wěn)定熄焦或壓力熄焦技術(shù)，熄焦時(shí)間控制在90s以?xún)?nèi)，焦炭水分穩(wěn)定在3％左右。熄焦塔上設(shè)有折流式粉塵捕集裝置，用噴嘴對(duì)除塵片定期清掃，從而大幅降低噸焦粉塵的排放量。
2 連續(xù)性排放煙塵的治理
大容積頂裝和搗固焦?fàn)t采用的節(jié)能減排技術(shù)基本相同。7m頂裝焦?fàn)t裝煤孔蓋和搗固焦?fàn)t除炭孔蓋采用球面密封，裝煤孔蓋與座間為球面接觸，增加了裝煤孔蓋的嚴(yán)密性。
7.63m焦?fàn)t的裝煤孔座和孔蓋的密封表面為圓錐形，密封性好。金屬對(duì)金屬的密封不能充分達(dá)到氣密，使用泥封爐蓋，其操作由裝煤車(chē)自動(dòng)控制，裝煤孔座可使裝煤車(chē)套筒、裝煤孔座清掃器自找中心．裝煤孔蓋具有防止傾斜的特點(diǎn)。搗固焦?fàn)t導(dǎo)煙孔采用水封結(jié)構(gòu)，密封效果好。
7m頂裝焦?fàn)t和6.25m搗固焦?fàn)t的爐門(mén)采用彈性刀邊，爐門(mén)刀邊密封靠彈簧頂壓，刀邊受力均勻，密封效果好。7.63m焦?fàn)t采用的TKEC型爐門(mén)為彈簧門(mén)栓、彈性刀邊和撓性腹板式結(jié)構(gòu)，刀邊彈性力可調(diào)節(jié)，適應(yīng)密封面的變形，保證密封嚴(yán)密不漏。
爐頂上升管蓋、橋管與閥體承插均采用水封結(jié)構(gòu)，杜絕了上升管蓋和橋管承插處的冒煙現(xiàn)象。上升管根部采用鑄鐵底座，防止了上升管根部因損壞而引起的冒煙冒火。頂裝和搗固焦?fàn)t按最大孔數(shù)配置的基本參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 焦?fàn)t按最大孔數(shù)配置的基本參數(shù)
項(xiàng)目 7m頂裝焦?fàn)t 7.63m頂裝焦?fàn)t 6.25m搗固焦?fàn)t
設(shè)計(jì)規(guī)模，萬(wàn)t／a 150 210 140
焦?fàn)t爐型 JNX3-70-1 7.63 JND6.25-07
焦?fàn)t孔數(shù)，孔 2×60 2×70 2×56
干熄焦配置，t/h 1×190 2×140 1×170
單孔裝煤量，t 41.7 57.19 45.6
單孔焦炭產(chǎn)量，t 32.1 42.89 34.7
焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時(shí)間, h 22 25.5 24.5
每孔每年焦炭產(chǎn)量, t 12780 14735 12410
每天出爐次數(shù),次 130.9 131.8 109.6
泄漏口數(shù)量,個(gè) 840 980 672
3 降低焦?fàn)t煙囪廢氣中的NOx
3.1 7m頂裝焦?fàn)t的減排措施
① 貧煤氣加熱時(shí)，貧煤氣和空氣分三段供給。
② 焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)，空氣分三段供給。
③ 采用多段加熱，減小高向溫差，降低火道平均溫度，有效降低煤氣的燃燒強(qiáng)度。
④ 加大廢氣循環(huán)量。
3.2 7.63m焦?fàn)t的減排措施
① 貧煤氣加熱時(shí)，空氣分三段供給。
② 焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)，空氣分三段供給。
③ 采用多段加熱，減小高向溫差，降低火道平均溫度。
④ 減小廢氣循環(huán)量。
3.3 大容積搗固焦?fàn)t的減排措施
大容積搗固焦?fàn)t的加熱系統(tǒng)采用廢氣循環(huán)，降低焦?fàn)t煙囪排放廢氣中NOx含量。
4 結(jié)論
1) 7m焦?fàn)t裝煤除塵采用單集氣管高壓氨水噴射與除塵裝煤車(chē)及除塵地面站相配合的處理方式，最終排放氣體可達(dá)到環(huán)保要求。
2) 當(dāng)入爐煤揮發(fā)分在（24±1)％、水分＜10%時(shí)，7.63m焦?fàn)t采用PROven系統(tǒng)與夏爾克裝煤車(chē)配合，基本上可實(shí)現(xiàn)無(wú)煙裝煤，效果與噴灑高壓氨水加地面除塵站的系統(tǒng)相當(dāng)，排放氣體達(dá)到環(huán)保要求。
3) 6.25m搗固焦?fàn)t采用高壓氨水噴射裝置、雙U形管導(dǎo)煙車(chē)、機(jī)側(cè)爐門(mén)密封裝置及爐頭煙氣抽吸裝置，可最大限度地控制煙塵氣外逸，環(huán)保效果好。
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