干熄焦除塵系統(tǒng)的設(shè)計及運行分析

1、干熄焦除塵系統(tǒng)的設(shè)計及運行分析通風(fēng)室 王 滿 王 充摘 要通過對干熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)與干熄焦環(huán)境除塵同轉(zhuǎn)運篩分除塵組成的綜合除塵系統(tǒng)的運行狀態(tài)分析、運行可靠性分析和能耗分析比較，提出了干熄焦煙塵治理系統(tǒng)形式設(shè)計選擇的原則及建議。關(guān)鍵詞干熄焦環(huán)境除塵綜合除塵系統(tǒng)能耗可靠性1.前言隨著干熄焦工藝的廣泛應(yīng)用，干熄焦工藝過程的煙塵治理也越來越引起了人們的重視。在干熄焦生產(chǎn)的熄焦及后續(xù)的焦炭轉(zhuǎn)運、篩分、外運的過程中，會產(chǎn)生大量的煙塵，若不對產(chǎn)生的煙塵進行有效地控制，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，在干熄焦生產(chǎn)過程中，煙塵治理系統(tǒng)是必不可少的。目前，干熄焦煙塵治理系統(tǒng)以干法袋式除塵為主，主要分為干熄焦環(huán)境除塵系

2、統(tǒng)及篩焦、轉(zhuǎn)運除塵系統(tǒng)兩大類。系統(tǒng)的形式也有多種，如獨立的干熄焦環(huán)境除塵系統(tǒng)，僅對干熄焦裝置本體的煙塵進行凈化處理（以下簡稱環(huán)境除塵系統(tǒng)），還有將干熄焦環(huán)境除塵與后續(xù)的焦炭轉(zhuǎn)運、篩分除塵合并在一起的綜合除塵系統(tǒng)（以下簡稱綜合除塵系統(tǒng)）。在工程實踐中，焦化生產(chǎn)企業(yè)出于減少項目建設(shè)投資、減少占地面積以及減少除塵系統(tǒng)的維護工作量的目的，往往傾向于采用綜合除塵系統(tǒng)的形式。但隨著系統(tǒng)的投入運行，出現(xiàn)了除塵系統(tǒng)管路無法平衡而導(dǎo)致的煙塵捕集效果差、除塵系統(tǒng)管路堵塞嚴(yán)重以及除塵系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的現(xiàn)象。為了避免這些問題的出現(xiàn)，現(xiàn)通過對除塵系統(tǒng)的運行狀態(tài)分析和比較，找出最佳的除塵系統(tǒng)設(shè)計形式。2.綜合除塵系統(tǒng)與環(huán)境

3、除塵系統(tǒng)的運行分析2.1 環(huán)境除塵系統(tǒng)的運行環(huán)境除塵系統(tǒng)負責(zé)干熄焦裝置本體各塵源點煙塵的捕集和凈化，煙塵按產(chǎn)生的頻率可分為兩部分，一部分為陣發(fā)性煙塵，即在向干熄爐中裝入紅焦時在干熄焦裝置上部散發(fā)的高溫?zé)焿m，這部分煙塵具有溫度高、煙塵量大、持續(xù)時間短及周期性產(chǎn)生的特點，占總煙塵量的70%左右。另一部分為連續(xù)性煙塵，包括干熄焦裝置上部的循環(huán)風(fēng)機放散口煙塵以及干熄焦裝置下部排焦過程中產(chǎn)生的揚塵。除塵風(fēng)機一般采用調(diào)速運行的方式以適應(yīng)干熄焦生產(chǎn)過程中煙塵量的變化。在向干熄爐內(nèi)裝入紅焦時，風(fēng)機全速運行，裝焦結(jié)束后，風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低，使風(fēng)機的運行風(fēng)量與連續(xù)性煙塵的排放量相一致，以保障除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定，同時可以降低

4、電能的消耗。風(fēng)機的運行狀態(tài)見圖1。圖1 環(huán)境除塵系統(tǒng)風(fēng)機運行狀態(tài)該過程除塵系統(tǒng)風(fēng)機的電能消耗可用下式表示：n獨=(q1+ q2)p1t1+ q2p1t2/60（1）其中：n獨一個裝焦周期t內(nèi)除塵系統(tǒng)風(fēng)機的消耗電能，kwhq1陣發(fā)性煙塵量，m3/hq2連續(xù)性煙塵量，m3/ht1焦炭裝入時間，mint2非焦炭裝入時間，t2=t-t1，minp1系統(tǒng)管網(wǎng)阻力，pa2.2 綜合除塵系統(tǒng)的運行綜合除塵系統(tǒng)除負責(zé)干熄焦裝置本體各塵源點煙塵的捕集和凈化外，還承擔(dān)后續(xù)的轉(zhuǎn)運、篩分等過程產(chǎn)生的煙塵的捕集凈化任務(wù)。根據(jù)工程實際的不同，綜合除塵系統(tǒng)的大小和負責(zé)范圍有所區(qū)別，有負責(zé)一個或幾個轉(zhuǎn)運站除塵的，還有負責(zé)爐前

5、焦庫、篩焦樓除塵的。在總圖布置上，這些轉(zhuǎn)運站、爐前焦庫、篩焦樓與干熄焦裝置的距離遠近不一，但其共同的特點是都需要先將各塵源點散發(fā)的煙塵通過除塵管道捕集匯總后經(jīng)過室外大型除塵連接管道接往除塵地面站進行凈化處理。根據(jù)后續(xù)焦炭轉(zhuǎn)運、篩分部分煙塵量的大小，綜合除塵系統(tǒng)的運行方式也分為兩種。當(dāng)該部分煙塵量不大時，為了降低除塵系統(tǒng)風(fēng)機運行的能耗，風(fēng)機采取調(diào)速運行的方式。即向干熄爐內(nèi)裝入紅焦時，風(fēng)機全速運行，裝焦結(jié)束后，風(fēng)機轉(zhuǎn)速降低，使風(fēng)機的運行風(fēng)量與連續(xù)性煙塵的排放量相一致。當(dāng)該部分煙塵量較大時，由于連續(xù)運行的風(fēng)量與總的系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量接近，風(fēng)機調(diào)速范圍很小，采用風(fēng)機調(diào)速來降低運行能耗便顯得意義不大，因此，系

6、統(tǒng)的風(fēng)機始終保持全速運行。圖2為綜合除塵系統(tǒng)運行狀態(tài)分析圖。圖2綜合除塵系統(tǒng)運行狀態(tài)這兩種系統(tǒng)運行形式的風(fēng)機電能消耗分別見式（2）及（3）。n綜1=(q1+ q2+ q3)p2t1+( q2+ q3)p2t2/60（2）n綜2= (q1+ q2+ q3)p2t/60（3）其中：n綜1一個裝焦周期t內(nèi)除塵系統(tǒng)調(diào)速風(fēng)機的消耗電能，kwhn綜2一個裝焦周期t內(nèi)除塵系統(tǒng)非調(diào)速風(fēng)機的消耗電能，kwhq1陣發(fā)性煙塵量，m3/hq2干熄焦本體連續(xù)性煙塵量，m3/hq3后續(xù)轉(zhuǎn)運、篩分散發(fā)的煙塵量，m3/ht1焦炭裝入時間，mint2非焦炭裝入時間，t2=t-t1，minp2系統(tǒng)管網(wǎng)阻力，pa2.3除塵系統(tǒng)的運

7、行能耗比較a) 帶風(fēng)機調(diào)速的綜合除塵系統(tǒng)與環(huán)境除塵系統(tǒng)和獨立的轉(zhuǎn)運、篩分除塵系統(tǒng)的比較對于獨立的轉(zhuǎn)運、篩分除塵系統(tǒng)，在一個裝焦周期t內(nèi)，系統(tǒng)運行的能耗為：n =q3p3t/60（4）其中：p3獨立的轉(zhuǎn)運、篩分除塵系統(tǒng)管網(wǎng)阻力，pa以一個裝焦周期t為基準(zhǔn)，兩種系統(tǒng)形式運行的能耗差n為：n =n綜1- n獨-n（5）對于綜合除塵系統(tǒng)，由于后續(xù)轉(zhuǎn)運、篩分部分塵源點與除塵地面站的距離相對較遠，使得系統(tǒng)的管網(wǎng)阻力p2將大于p1和p3，而p1和p3差別不大，可近似相等，即p1p3。將式（1）、式（2）、式（3）代入式（5），得：n (q1+q2+q3)(p2-p1)t1+(q2+q3)(p2-p1)t2/

8、60（6）b) 非風(fēng)機調(diào)速的綜合除塵系統(tǒng)與環(huán)境除塵系統(tǒng)和獨立的轉(zhuǎn)運、篩分除塵系統(tǒng)的比較以一個裝焦周期t為基準(zhǔn)，兩種系統(tǒng)形式運行的能耗差n為：n =n綜2- n獨-n（7）將式（1）、式（2）、式（3）代入式（7），得：n (q1+q2+q3)(p2-p1)t1+ q1p2t2 +(q2+q3)(p2-p1)t2/60（8）由式（7）、式（8）可知，n是大于零的數(shù)，說明綜合除塵系統(tǒng)運行時消耗的電能要比各自獨立的除塵系統(tǒng)運行耗費的電能高。2.4除塵系統(tǒng)的運行可靠性分析綜合除塵系統(tǒng)與各自獨立的除塵系統(tǒng)相比，具有除塵系統(tǒng)數(shù)量少、占地面積小、除塵系統(tǒng)檢修維護工作量少的優(yōu)勢，但其在設(shè)計及運行方面有著自身的

9、缺陷。a) 系統(tǒng)管路平衡難由于干熄焦裝置與后續(xù)的焦炭轉(zhuǎn)運點、篩分樓等在總圖布置上的原因，設(shè)計時將綜合除塵系統(tǒng)的除塵地面站設(shè)置在與各個塵源點距離相同或相近的位置上很難做到，往往以干熄焦本體除塵為主，將除塵地面站設(shè)置在靠近干熄焦裝置的位置，而后續(xù)的轉(zhuǎn)運站、篩分樓則距離較遠。這種情況下，設(shè)計除塵管路時各塵源點間的平衡很難通過調(diào)整除塵管徑的方法來實現(xiàn)，從而導(dǎo)致在系統(tǒng)運行時由于管路的不平衡引起設(shè)計風(fēng)量的改變，從離除塵地面站遠的塵源點捕獲的粉塵將在管道內(nèi)沉積，逐漸形成管路的堵塞，塵源點的粉塵捕集率降低直至無法控制粉塵的外逸，除塵系統(tǒng)運行失效。b) 外部連接管路工程量較大且布置受限在實際工程設(shè)計中，各塵源點

10、間距離較遠，需要用外部連接管道將從塵源點捕獲的粉塵輸送到除塵地面站。這些外部連接管道需要在設(shè)計時考慮管路走向、障礙物的躲避以及對道路交通的影響等因素，增加了設(shè)計的難度。同時需要設(shè)計大量的管道支架，增加工程建設(shè)的投資。c) 系統(tǒng)可靠性低系統(tǒng)運行時，由于管路的不平衡以及風(fēng)機的頻繁調(diào)速，使管道內(nèi)的風(fēng)速變化較大，極易形成管路內(nèi)粉塵的沉積，各塵源點的風(fēng)量需要不斷調(diào)節(jié)，以適應(yīng)變化后的管網(wǎng)特性，而做到這點是很難的，將增加操作人員的運行維護工作量。一旦調(diào)節(jié)不利，很容易造成除塵系統(tǒng)運行實效?？梢?，綜合除塵系統(tǒng)的運行可靠性較各自獨立的除塵系統(tǒng)的可靠性低。3. 除塵系統(tǒng)形式的設(shè)計選擇原則上述的分析表明，綜合除塵系統(tǒng)的運行可靠性差、設(shè)計難度大、運行能耗高，在設(shè)計中應(yīng)謹(jǐn)慎選用。在干熄焦工藝除塵系統(tǒng)設(shè)計時，宜遵循下面的設(shè)計原則：a) 在建設(shè)用地許可、總圖布置合理的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用獨立的干熄焦裝置除塵系統(tǒng)，保證干熄焦本體的煙塵控制效果不受影響，同時降低系統(tǒng)運行能耗；b) 干熄焦后續(xù)的轉(zhuǎn)運、篩分等工藝設(shè)施的除塵，應(yīng)盡可能設(shè)置獨立的除塵系統(tǒng)，減少各塵源點間外部連接管道的設(shè)置，降低管路部分投資，同時獲得最佳的煙塵控制效果。c) 對于建設(shè)用地緊張、總圖布置難度大的情況，若采用綜合除塵系統(tǒng)，在設(shè)計上無法進行管路平衡