1 引言

焦化过程所产生的烟尘等污染物已成为工业领域的主要污染源之一，随着我国产业政策的调整，对焦炉等相关设备的环保要求越来越高。焦炉区域产生的烟尘主要分为两部分：一部分是炼焦过程中焦炉本体逸出的散烟，包括上升管放散烟气和炉门炉体因密封不严而逸散的烟尘等；另一部分是机械操作过程中产生的烟尘，主要包括焦炉四大车在运行过程中引起的焦炉两侧炉门、炉顶装煤孔等的外逸烟尘以及焦侧出焦过程中焦炭产生的大量烟尘[1]。焦炉烟尘具有含污染物种类多、危害大，污染发生源多、面广、分散且连续性和阵发性并存等特点[2]，一直以来都是焦化行业污染控制的难点。

目前，针对焦炉产尘量最多的两个环节——装煤、出焦，已经开发了相应的较为完善的除尘技术。装煤方面，很多焦化厂已采用无烟装煤技术，并取得了良好的效果[3～5]。出焦方面，已从最初的仅对焦侧进行除尘，发展到现在的机侧、焦侧同时治理的技术路线[6～10]。然而，虽然很多焦化厂新增了机侧、焦侧炉头逸散烟尘治理系统，但没有与原有的除尘设施结合好，存在风量分配不均的问题，既造成烟尘收集效果欠佳，又造成风量的浪费，不利于企业降本增效。而且新增的除尘系统也主要是为出焦过程服务，因此，有必要将新增的机焦侧炉头除尘系统与现有的出焦除尘系统进行整合，以进一步提高对出焦过程中逸散烟尘的治理水平。

2 出焦过程及现有除尘系统运行简介

当某一炭化室开始出焦时，推焦车、拦焦车和熄焦罐车就位，先摘下该炭化室机侧、焦侧的炉门，把推焦杆和导焦栅对准炭化室，推焦杆将成熟的焦饼推出，经导焦栅落入熄焦罐车，随后送往干熄焦装置。出焦过程中焦炉机、焦侧都会产生烟尘，出焦过程机侧、焦侧烟尘排放点如图1 所示。机侧烟尘主要包括机侧炉门摘出时炉头逸散的大量阵发性烟尘，掉落出的焦炭与空气接触产生的烟尘，推焦杆回推过程中从炭化室带出的烟尘以及摘下的炉门与空气接触而产生的烟尘。焦侧逸散烟尘包括焦侧炉门摘出时炉头逸散的大量阵发性烟尘以及焦炭从炭化室落入熄焦罐车的过程即拦焦过程产生的大量连续逸散的烟尘。

焦侧出焦烟尘治理主要采用干式地面除尘站技术，在拦焦车上设置集尘罩，收集的烟气经焦侧除尘干管进入地面除尘站进行布袋除尘。机侧炉头除尘技术是近几年兴起的，主要用于治理出焦时机侧、焦侧炉门产生的大量阵发性烟尘，采用炉头收尘罩+地面除尘站处理方案。炉头收尘罩有两种设计方式，一种布置在推焦车上，随推焦车移动；另一种布置在炉顶，利用炉顶与推焦车之间的空隙做固定式顶吸罩，每个炭化室对应一个顶吸罩，顶吸罩出口管道设置切换阀。因此，目前针对出焦过程，有两套除尘系统，一套是焦侧出焦除尘系统（或称为出焦除尘系统），另一套是新增的机侧、焦侧炉头除尘系统（或称为炉头除尘系统）。两套系统运行均采用高低速模式，出焦时高速，不出焦时低速，除尘高、低速信号通过出焦计划系统来判断。出焦过程中，两套系统高低速基本同步运行。

然而，通过分析出焦工序不难发现，出焦逸散烟尘的散发部位和散发量随出焦工序的进行而呈现有规律的变化。出焦前期，机侧、焦侧摘炉门时，机侧、焦侧炉门烟尘逸散量大且速度快，需要重点治理炉头烟尘；出焦时，焦侧红焦落入熄焦车中，散发大量持续性烟尘，需要重点治理焦侧烟尘；出完焦，推焦杆回推时，机侧炉头又会产生大量阵发性烟尘，需要同时大风量收集焦侧和机侧烟尘。另外，出焦的同时上一个炭化室正在进行平煤操作，平煤时的炉头逸散烟尘也需要炉头除尘系统进行处理。由此可看出，如果两套除尘系统在出焦时全程高速运行，会造成除尘风量的浪费，增加系统运行成本。以6m顶装焦炉为例，一年电耗增加约600kW·h，年运行成本增加约400 万元。因此，有必要将两套除尘系统整合考虑，实现系统的最优化运行。

3 “二合一”技术方案

对于出焦除尘和炉头除尘系统均已实施的焦炉，可以将出焦除尘与炉头除尘主管连通，并在程序控制上整合成一套系统，实现两套系统合一运行。对于只有出焦除尘的焦炉，建议在新上炉头除尘系统时，除尘器的风量调整为出焦时所需的最大风量，用新上的除尘器和风机等实现两套系统的治理，现有的出焦除尘系统仅作为备用。整合后的工艺流程如图2 所示。

针对出焦过程烟尘逸散规律，可以制定切合实际的除尘系统整合控制方案，如图3 所示。通过取引出焦过程中的特定信号，如“出焦计划准备就绪”“炉门机摘炉门”“推焦杆移动行程”等，确定两套除尘系统阀门开度及风机的高、低速运行程序。对于现有出焦除尘能力不足的焦炉，还可通过两套系统之间的连通管将焦侧出焦烟气引至炉头除尘系统，分担出焦除尘负荷，提高焦侧出焦烟尘的治理效果。通过系统整合，将风量分配到最需要收尘的区域，实现出焦过程中烟尘的最优化治理。同时，系统整合后实现了两套除尘系统的自动控制，可减少系统运行人员的配备数量，进一步降低企业的运行成本。

当然，要提高出焦过程中逸散烟尘的治理效果，仅仅将出焦除尘系统与炉头除尘系统合并是不够的，还需要对系统进行改造优化，以提高对烟尘的捕集率[11]。主要措施包括：1）取引正确的出焦过程信号且信号传输、采集应稳定可靠；2）提高系统的自动化程度，管路设置流量计和电动/启动调节阀，做到各除尘点流量精准控制；3）提高现有收尘系统的密封性，既防止烟尘外逸，也防止横风扰动影响收尘效果。

4 结语

随着焦化行业的发展和环保技术的进步，焦炉逸散烟尘尤其是出焦等环节的逸散烟尘已得到有效治理。大部分焦化厂不仅配置了焦侧出焦除尘设施，还新增了机侧、焦侧炉头除尘系统。但目前两套系统独立运行，除尘风量的分配不合理，易造成局部除尘效果欠佳或风量浪费的现象。因此，将两套系统整合并改进现有的除尘设施，根据出焦工序的规律特点进行除尘过程的全自动控制，合理分配除尘风量，可实现出焦过程中除尘系统的最优化运行，有利于进一步提升除尘效果、降低运行成本。