焦炉烟尘污染及其治理.docx

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1、焦炉烟尘污染及其治理1焦炉烟尘污染状况焦炉在装煤、炼焦、推焦与熄焦过程中,向大气环境排放大量煤尘、焦尘及有毒 有害气体(以下统称烟尘)。其污染量国外作过统计,吨焦烟尘量达1kg之多，这个数量 对于一个日产6000t焦炭的焦炉组，每天就有6t多烟尘排放到大气中，造成对人与环 境的严峻危害。焦炉烟尘含有多种污染物，主要是固体悬浮物(TSP)、苯可溶物(BSO)及苯并茂 (BoP).烟尘逸出后在大气温度和压力下，快速冷凝并附着在悬浮微粒外表，随着呼吸 微粒进入人体内并沉积于肺部。目前广泛认为烟尘中BSO和BoP对人体是致癌物, 长期持续地吸入含致癌物的微粒，能引发肿瘤。某些讨论报告指出，在焦炉操作的

2、工人 患呼吸系统癌症的危急性比其他钢铁工人高，就焦化而言，炼焦工肺癌，在冶金企业 中，是一种仅次于矽肺的职业病。国外兴旺我国职业平安卫生气构对作业场所空气中BSO、BoP最高允许浓度规 定分别为0.15mg/m3、0.15ug/rT?,国内焦炉作业区监测数据说明，各项指标均远远 超过环保要求，环保问题非常严峻(见表1)。从70年月起，随着环保要求的不断提出, 焦炉烟尘污染与治理技术已引起各兴旺我国的重视,并相继在焦炉上运用，取得了明 显成效。国内起步较晚，除宝钢等少数几家引进消化国外技术，上了环保装备外，国内 焦炉环保治理软件、硬件远未得到普及应用，成为当前和今后较长一段时间内冶金行 业环境保

3、护亟待解决的重大课题和紧迫任务。表1武钢焦化厂焦炉烟尘监测结果*前面，在引进国外技术，消化汲取“洋为中用、“土洋结合”上探究出一条胜利的道 路,为普及推广供应了珍贵的实践阅历。环境保护是我们我国的一项基本国策,可以预 见，将来的炼焦生产将要受到越来越严格的环保法规限制，因此，企业必需加大环保资 金投入，在新建、改扩建工程中，做到环保措施“三同时”，这是摆在每个焦化企业面 前严厉而艰难的任务。污染物TSP,mg/m3BSO,mg/m3BaPzug/m3范围平均值范围平均值范围平均值炉顶3.10.706.8机侧3.010.250.1931.3450.7下风向100m0.980.050.052下风向

4、1.53m0.540.020.007上风向1.53m0.480.030.006*为鞍山焦耐院1988年监测数据2焦炉烟尘污染源分布焦炉烟尘污染源主要分布于炉顶、机焦两侧和熄焦,全部烟尘还应包括加热系统 燃烧废气（见图1）。按生产过程可把烟尘分为两种，炼焦过程中污染源和机械操作过 程污染源。炼焦过程中产生的烟尘主要来自于炉门、装煤孔盖、提升管。当炉门（包括小炉 门）、装煤孔盖、提升管密封不严，集气管压力波动超限时而产生冒烟、冒火,甚至导 致荒煤气放散。图1焦炉烟尘污染图2 U形管与小立管联通以通衰图3 U形管与装煤孔联通图4推焦除尘流程机械操作过程中的烟尘主要产生于翻开炉门、装煤、推焦与熄焦作业

5、。无环保 装备的四大车操作，使装煤、推焦、熄焦烟尘处于无掌握状态逸散，是焦炉的主要污染 源，其中装煤烟尘量0.40.6kg/t煤，推焦烟尘量1.38kg/t煤，熄焦0.30.4kg/t煤。 由于装煤、推焦烟尘微粒外表吸附BSO和BoP等多环芳香燃污染物质，其危害性大 于熄焦烟尘。因此,装煤、推焦烟尘治理是改善焦炉作业环境，削减污染的重点工程。3焦炉烟尘治理技术与装备70年月以来，随着一代炉龄结束，国内焦炉相继进入大修期。20多年来，国内焦炉 通过改造大修、扩容大修,同时消化汲取国外先进技术，提高了焦炉生产的机械化与自 动化程度及整体技术装备水平，国内自行设计建成投产的6m大容积焦炉已达20座,

6、 这期间，也相继增加了一些环保措施,焦炉环境保护状况有所改善，突出表现在对炼焦 过程的烟尘掌握方面的改善，但是对机械操作过程中的烟尘掌握措施还远远落后于 环保要求。3.1 炉顶烟尘掌握炉顶烟尘来源于装煤孔盖、提升管盖、提升管与炉顶联结处，桥管与水封阀联结 处等。国内已实行的主要措施有：(1)装煤孔盖泥封，采纳人工或装煤车机械浇泥，把泥浆浇灌在孔盖周边加以密 封。提升管盖密封，国内80年月以来，一般采纳水封式提升管盖，水封高度大于提 升管内煤气压力，保证荒煤气不外逸o（3）提升管与炉顶联接处采纳耐火材料泥浆、石棉绳和耐火粉料与精矿粉混合泥 浆封堵，承插口处采纳氨水水封。目前国外对装煤孔盖除采纳泥

7、封外，对装煤孔盖、座的设计作了改进,把盖、座的 密封沿圆周方向加工成球面，由于球面密封有“万向密合”的优点，即使盖子有点倾 斜也能与座贴合良好。3.2 炉门烟尘掌握炉门刀边与炉框镜面接触不严密将使炉内烟气泄漏。50年月，采纳小压架顶丝 压角钢或丁字钢刀边的刀封炉门结构。60年月，采纳敲打刀边,但不能消退炉门因热 变形引起的冒烟现象。80年月，采纳空冷式炉门,改善了炉门铁槽与炉门框因受热而 引起的变形，同时采纳带弹性腹板的不锈钢刀边,用小弹簧施加弹性力来调整刀边的 密封性，基本上毁灭了炉门冒烟现象。国内一些厂还采纳了气封炉门技术。3.3 装煤烟尘掌握装煤车把煤通过装煤孔装入赤热的炭化室时，煤中水

8、份蒸发和挥发份的快速产 生，造成炭化室内压力突然提升,形成大量烟尘从炭化室逸出。目前焦化厂普遍采纳挨 次装煤，焦炉设置双集气管，以及在提升管桥管处采纳1.82.5MPQ高压氨水（或 0.70.9MP。蒸汽）喷射，使炭化室形成负压（如装煤孔处-5P。）,以实现无烟装煤。但 实际效果并不非常抱负，由于国内大多数装煤车装煤伸缩筒、平煤杆套以及装煤孔座 气密性差，喷射吸力波动较大，加上重力装煤产生的大量烟尘，不能完全借助高压氨水 喷射准时导出，烟尘仍有相当一局部从装煤孔、小炉门等处逸入大气，造成对环境的污 染。国外70年月以来在装煤消烟除尘技术与装备方面有较多讨论与改进，有的技术 装备烟尘去除率可达9

9、5%左右，收到良好的效果，主要有以下两种方式。装煤除尘无地面站方式（1）装煤车设置洗涤装置装煤时从装煤车煤斗烟罩处抽吸煤孔四周烟尘,将其点火燃烧，再经洗涤器除尘 脱水，经吸气机、排气筒排入大气。这几道工序都是在装煤车上完成的。洗涤污水在 装煤车回煤塔取煤时，排出并装入净水,下次装煤洗涤使用。（2）设置导烟联通管（U形管）用联通管跨接的方法把装煤炭化室内一局部烟气吸入相邻炭化室，到达消烟除 尘。联通管跨接型式有三种：在单集气管焦炉炉顶的每个炭化室另一端设一个小立管，装煤时安装在装煤 车上的U形管下降,U型管一端与装煤炭化室小立管联通，另一端与相邻炭化室小立 管联通，翻开两个桥管高压氨水喷射装置抽

10、吸，装煤烟尘从两个炭化室分流并抽送入 集气管（见图2）oU型管固定在小立管上，管内装有阀门，把各炭化室分开。装煤时通过装煤车机 械自动将阀门开启,使相邻两炭化室联通，疏导装煤烟尘。如首钢焦化厂消化汲取德国 技术启行设计安装的炭化室即采纳的这种方式。U形管安装在装煤车中间煤斗上（或在两个煤斗上安装两个U形管），装煤时U 形管下降与相邻炭化室装煤孔联通，疏导装煤烟尘。如焦耐院1995年为武钢焦化厂 初步设计供应的方案（见图3）o（3） “夏尔克可控装煤系统”是德国Schalke公司开发的一项专有技术该系统原理是:装煤斗伸缩筒与装煤孔气密相联后，开头装煤并翻开集气管，全部 装煤孔同时进行快速可控装煤

11、,炉膛内产生的烟尘形成过压，当过压大于集气管压力 时，烟尘被排入集气管，装煤将要结束时，再翻开高压氨水（或蒸气）喷射装置。可控装煤 系统可以保证烟尘通道的畅通，而不需平煤或一次平煤。装煤车预除尘与地面站净化处理组合方式该组合方式由设有燃烧和预洗涤器的装煤车与地面净化站两局部组成。装煤车 上不设吸气机和排气筒，而是将预洗涤和脱水后的烟尘,经联通阀和水平吸气干管吸 至地面站最终净化。经地面站净化后,装煤烟尘去除率可达95%左右。宝钢、本钢焦 化厂先后采纳了这种组合方式。综上所述，装煤车与焦炉在装煤时要形成一个严密的气密系统，炭化室内烟气通 道要畅通，有足够的抽吸动力，因此对焦炉设施和装煤机械技术要

12、求是很高的。如德国 K.K公司开发的球面密封双层装煤套筒专有技术,Schcilk公司采纳的可控装煤专有 技术等，均是保证无烟装煤的关键技术和关键设施。3.4 推焦烟尘掌握推焦烟尘是焦炉烟尘污染的主要污染源之一,传统的拦焦、接焦、熄焦操作，设施 是放开的，使焦侧环境非常恶劣。目前国外采纳的推焦烟尘掌握方式主要有以下几 种。明尼斯特一斯太因（Mimister Stein）式移动烟罩捕尘与地面站净化系统该系统70年月在德国Minister Stein焦化厂开发应用。移动烟罩可把整个熄焦 车盖住。移动烟罩一个支点固定在拦焦车上，另一个支点在第三条轨道上（架设在吸 尘干管的支柱上）,烟罩随拦焦车行走。烟

13、尘通过烟罩顶部可移动皮带提升小车联接 罩，进入吸尘干管,送至地面站经湿式洗涤净化，尾气经吸气机和排气筒排入大气（见 图4）。日本采纳的移动烟罩捕尘和地面站净化系统与Minister Stein系统大同小异，但设有高效袋式除尘器，除尘效率95%。当入口烟尘含尘量为512g/m3时，出口尾 气含尘量可降至50mg/m3o此外不同的是，吸尘干管与烟罩联接方式采纳的是翻板式联通阀而不是皮带提 升小车。70年月末，宝钢全套引进了日本式除尘工艺。首钢于1994年在1号焦炉 （JN60-82型）、3号焦炉（58-II型）借鉴国外技术启行消化设计安装建成的推焦除尘 系统，采纳的是皮带密封吸尘干管加皮带提升小车

14、连接形式（基本是德国模式），并采 纳了布袋除尘器,尾气含尘量为5080mg/rr?,平均除尘效率可达98.45%,外排烟尘 浓度到达了我国排放标准。热浮力罩除尘车采用推焦烟尘温度高、密度小，具有浮力这一原理设计的热浮力罩除尘车,80年 月最先在德国安娜焦化厂使用。热浮力罩除尘车一个支点固定在拦焦车上，另一个支 点在第三轨道上（架设于凉焦台上），随拦焦车行走。热浮力罩下部断面可以盖住常规 熄焦车厢长度的2/3o从熄焦车逸散的烟尘进入热浮力罩经二级水洗涤除尘,再经罩 顶排入大气;导焦栅顶部、炉门区烟尘那么由吸气机抽吸，经水洗涤、旋风分别除尘后经 排气筒排入大气。热浮力罩设施少，投资和操作费用较低。

15、武钢、攀钢焦化厂于19941995年， 联合引进德国K.K公司热浮力罩除尘车技术软件，由焦耐院设计,国内厂家制造安装， 先后有4台套热浮力罩除尘车，用于6m焦炉的推焦除尘，最正确状态时尾气含尘量为 78mg/rr?,除尘效率96%。由于热浮力罩除尘负荷有限，操作弹性较小,当消失生焦或 水洗涤喷洒压力缺乏，雾化程度变差时，除尘效率明显下降。实际除尘效率低于地面站 净化系统,一般为80%90%。3.5 装煤推焦治理效果以本钢焦化厂为例,1992年上了两套装煤推焦除尘装置，监测结果说明,焦炉烟尘大为削减,环境明显改善（见表2）o表2污染物排放状况*一引自燃料与化工,1997项 目装煤推 焦排放总量比

16、照TSPmg/m3BSOg/t煤BaPug/t 煤TSPmg/m3BSOg/t煤BaPug/t 煤TSPBSOBaP无组织排放2242670.147x1046715.50.0024治理后排放22.626.90.64x1052.31.80.0003排放浓度14.20.530.1835.40.38116治理前,t/Q691282.50.0024治理后,t/Q74.928.70.0003削减量,17。616.1253.80.0021削减率,89.289.887.34结语过去的15年中，由于环保法规的严格限制等缘由，西方一些工业化我国老焦炉的 关闭超过了新焦炉的建设,炼焦生产力量下降。与此相反，中国炼焦生产力量在逐年 扩大，满意了钢铁生产的需要（1996年钢铁产量突破1亿t）。同时环保问题也日趋严 峻，不得不加以高度重视。历史阅历告戒人们,走先生产后治理的路，虽然一时行得通, 但今后将付出昂扬的代价。近10年来国内一些焦化厂领先走在了焦炉环保治理的