0 前言

新鋼焦化廠現(xiàn)有 4. 3 m 焦爐 4 座( 爐號分別為1 號、2 號、3 號和 4 號) ，共計 192 孔，這 4 座焦爐的投產(chǎn)時間( 含大修后投產(chǎn)) 依次為 1996 年、2004 年、

1988 年和 2001 年。受投產(chǎn)時期煉焦技術(shù)水平的限制，這 4 座焦爐均未配置除塵設(shè)施，因此在裝煤過程中，經(jīng)常有大量的高溫煙塵從裝煤孔逸出。煙塵中

含有粉塵、苯可溶物、苯并吡等污染物，不僅污染環(huán)境，還危害著工人的身心健康。2004 年，中華人民共和國 國 家 發(fā) 展 和 改 革 委 員 會 發(fā) 布 第 76 號 公告———《焦化行業(yè)準入條件》，其中規(guī)定: 煉焦企業(yè)應(yīng)同步配套密閉儲煤設(shè)施以及煤轉(zhuǎn)運、煤粉碎、裝煤、推焦、熄焦、篩焦、硫銨干燥等抑塵、除塵設(shè)施。

為此，新鋼焦化廠決定安裝 4. 3 m 焦爐裝煤除塵設(shè)施。

1 裝煤除塵方案的選擇

裝煤除塵主要是要解決裝煤車在向炭化室裝煤過程中由裝煤孔冒出的荒煤氣對環(huán)境的污染。目前裝煤除塵方式主要有裝煤車載除塵和地面站除塵兩種。

1． 1 裝煤車載除塵

目前車載式除塵裝煤車在國內(nèi)多家焦化廠被使用。除塵裝煤車配有布袋除塵器及相應(yīng)的風機、電機，采用 PLC 控制、變頻調(diào)速、液壓傳動、螺旋給料、電磁啟蓋、自動裝煤等技術(shù)，具有除塵和卸灰的功能。車載式除塵裝煤車采用煙氣不燃燒的干式除塵方法。

裝煤車上設(shè)有雙層伸縮裝煤套筒，內(nèi)套筒與焦爐裝煤口采用球面密封以減少煙塵外逸，外套筒與爐頂保持一定的高度，這樣可以在捕集煙氣的同時吸入大量的空氣，對進入除塵系統(tǒng)的煙氣進行充分稀釋，使混合氣體的比例不在爆炸范圍內(nèi)。煙氣首先進入火花捕集器，將未熄滅的較大顆粒的煤粉從煙塵中分離出來，然后進入袋式除塵器。為了防止煙塵中的焦油粘結(jié)在濾袋上，在裝煤車上設(shè)有濾袋預(yù)噴涂裝置，在除塵設(shè)備運轉(zhuǎn)之前將濾袋的外表面涂上一層焦粉，這樣煙塵中的焦油等物質(zhì)就會被濾袋上的焦粉吸住，減少布袋粘結(jié)。當除塵器阻力上升到一定值后，對濾袋進行噴吹清灰作業(yè)，噴吹下來的灰塵經(jīng)管式輸送機送至裝煤車的儲煤斗內(nèi)。

1． 2 煙氣轉(zhuǎn)換閥 + 地面站除塵

將從裝煤孔出來的荒煤氣摻入冷風稀釋至其濃度不在爆鳴范圍內(nèi)，然后將其通過集塵干管送入地面站。采用這種除塵方式的裝煤車只有集塵管道，煙氣不需要燃燒、洗滌。目前國內(nèi)實施過除塵改造的4. 3 m焦爐和新建的 6 m 焦爐大部分都采用這種螺旋給料器裝煤的干式集塵方法。

1． 3 兩種除塵方式比較

1． 3． 1 車載除塵器式裝煤車

優(yōu)點: 占 用 位 置 較 小，生 產(chǎn) 操 作 便 捷，投 資 相對少。

缺點: 煙氣溫度難以控制，雖然采用了耐高溫金屬布袋，但是仍然容易燒壞布袋; 在混入空氣量較少時，很容易出現(xiàn)爆炸事故; 焦爐為單集氣管形式，不利于煙氣捕集; 焦爐爐臺承載較大。

1． 3． 2 煙氣轉(zhuǎn)換閥 + 地面站除塵

優(yōu)點: 技術(shù)成熟、可靠，有比較成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗;煙氣溫度和煤氣濃度都相對容易控制，煤氣爆炸的可能性小; 設(shè)備布置合理，不需要預(yù)噴涂裝置，布袋為常溫濾袋，更換費用低; 操作、維護集中，故障少。

缺點: 投資成本相對較高; 需在爐臺立柱上設(shè)煙氣轉(zhuǎn)換閥，生產(chǎn)操作時間長。

新鋼焦化廠 4 座焦爐的現(xiàn)狀如下:

1) 1 號 ～ 4 號焦爐均為單集氣管形式，不利于煙氣捕集;

2) 1 號、2 號焦爐始建于上世紀 70 年代，雖然在1995 年對其進行了改造，但是只是對其基礎(chǔ)以上的爐體進行了改造，其基礎(chǔ)未變，如果采用車載式除塵

則需要重新測算其基礎(chǔ)是否能承受除塵車的質(zhì)量;

3) 4 座焦爐共用 2 個煤塔，焦爐端臺及中間臺較短，而帶有車載除塵器的裝煤車一般長 16 ～20 m，當一臺裝煤車在端臺和中間臺之間停放檢修時，會導(dǎo)致另一臺裝煤車由于沒有足夠的空間而無法對端頭的孔進行加煤。

結(jié)合兩種除塵方式的特點及新鋼 1 號 ～ 4 號焦爐的具體情況，*終選擇煙氣轉(zhuǎn)換閥 + 地面站式除塵。

2 實施

為滿足煙氣轉(zhuǎn)換閥 + 地面站式除塵的需要，需采用新的裝煤車。新的裝煤車增加了吸塵導(dǎo)套、孔蓋開啟裝置、集塵裝置及與集塵干管上固定翻板閥對接的導(dǎo)套和指行機構(gòu)等。同時，在裝卸煤上實現(xiàn)了自動對位、自動揭蓋等控制，使工人的勞動強度大大減小。

為滿足新除塵系統(tǒng)的生產(chǎn)需求，對摩電道進行了改造，采用了無線壓風及取煤技術(shù)，同時還優(yōu)化了煤車性能。

2． 1 摩電道改造

老裝煤車的銅滑觸線( 單根銅滑觸線的理論直徑為 20 mm) 是由焦爐東西兩端樹立的水泥柱上的鋼絞線吊起來的，這種滑觸線相對落后并且要經(jīng)常維護其吊點?；|線位于老裝煤車的正上方，為防止操作人員觸電，在滑觸線的兩側(cè)安裝了防護鋼板網(wǎng)。更換新的裝煤車后，由于裝煤車的電機功率由原來的 45 kW 變?yōu)榱?200 kW，因此原來的滑觸線不能滿足新的用電需求; 另外新裝煤車更高，利用原有的滑觸線存在較大的安全隱患。為此拆除了原有的裝煤車滑觸線，在攔焦車摩電道上方重新安裝支架及摩電道，改造成新裝煤車使用的摩電道。受 4. 3m 焦爐煤塔面積的限制，對新裝煤車的 3 號煤斗上部結(jié)構(gòu)進行了改造，使之在避開摩電道的同時容積達到了 9 m3，單爐裝煤時間亦不影響。

根據(jù)摩電道改造的初步設(shè)計方案，在摩電道安裝完畢后需要拆掉原有的裝煤車滑觸線然后再試機，但是由于 4. 3 m 焦爐爐體膨脹導(dǎo)致焦爐頂部裝煤車軌道不直，因此裝煤過程中如果摩電道距離裝煤車太近就存在觸電危險，太遠又會導(dǎo)致摩電板搭不到摩電道而失電。為了解決這個問題，采取了以下措施:

1) 在利用原有滑觸線生產(chǎn)的情況下，當 1 號焦爐推焦時，將 2 號焦爐的裝煤車和攔焦車進行斷電并安裝 2 號焦爐的裝煤車新摩電道支架，同理當 2號焦爐推焦時，將 1 號焦爐的裝煤車和攔焦車進行斷電并安裝 1 號焦爐的裝煤車新摩電道支架，通過輪換停送電操作完成新改造的裝煤車支架安裝;

2) 在摩電道安裝調(diào)試期間，將老裝煤車滑觸線在新裝煤車上的那一部分進行包裹并且使之可以隨車動作，這樣即使新煤車的調(diào)試出現(xiàn)了問題，也不會影響老煤車的裝煤生產(chǎn);

3) 新裝煤車調(diào)試完后，再調(diào)試新裝煤車的摩電板長度;

4) 對新裝煤車摩電板支架進行改造，使其自由調(diào)節(jié)位置為 0 ～ 50 mm。

新裝煤車摩電道改造后，解決了以前工作人員在兩個煤斗之間作業(yè)時存在的可能觸電問題。同時，通過優(yōu)化安裝過程，在滑觸線改造及調(diào)試期間減少了焦爐丟爐約 300 爐。改造后的摩電道故障率接近零，并且消除了以往雨天作業(yè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的滑觸線短路、膠木板斷裂等故障。2016 年，由于裝煤車滑觸線故障，1 號 ～ 4 號焦爐共停產(chǎn) 20 次，計100 h( 處理故障時必須 4 座焦爐同時停電方能有效消除感應(yīng)電) ，而改造后的新摩電道可以分段停電，解決了由于滑觸線故障而導(dǎo)致的系統(tǒng)停電問題。

2． 2 無線壓風及取煤技術(shù)

老裝煤車取煤時是由操作人員到裝煤車頂部打開手動閘閥、打開煤嘴閘板而取煤，這種工作方式既耗時又增加了員工的勞動量。為了改變這種生產(chǎn)狀況，對新裝煤車進行了以下改造: 將原有的手動閘閥改成電磁閥控制，這樣操作人員只要在裝煤車操作臺點擊“取煤”操作，就可以將相應(yīng)的電磁閥和取煤煤嘴閘板同時打開，進行取煤作業(yè); 加裝一路管道用于安裝手動取煤管道，當取煤電磁閥發(fā)生故障而無法取煤時，則啟動手動取煤作業(yè)。

對煤塔壓風系統(tǒng)進行優(yōu)化改造。改造前，煤塔壓風( 每次取煤前手動打開壓縮空氣，對煤塔進行壓風以利于老煤塔下煤，如果不壓風下煤將無法進行)是由人工完成的。改造后，采用了無線壓風技術(shù)，工人只需在操作室的軟件操作系統(tǒng)中點擊“打開煤嘴”，然后點擊對應(yīng)的壓縮空氣電磁閥，便可實現(xiàn)煤塔壓風、下煤作業(yè)。

采用無線壓風及取煤技術(shù)后，單爐取煤時間由原來的 3 min 縮短至 1 min，有效節(jié)約了單爐操作時間。

2． 3 煤車其他性能優(yōu)化

參考新鋼6 m 焦爐裝煤車的使用經(jīng)驗，對4. 3 m焦爐裝煤車還進行了一系列優(yōu)化。

1) 考慮到作業(yè)現(xiàn)場的高溫環(huán)境和取煤時會有煤粉灑落，對現(xiàn)場的空調(diào)外機和油冷機等設(shè)備傷害較大，因此優(yōu)化了鋼結(jié)構(gòu)的整體布局，使煤斗平臺與三室形成半封閉空間，這樣改善了操作環(huán)境，有利于提高電氣元件及液壓元件的使用壽命。

2) 對取蓋機的架體 S 道結(jié)構(gòu)進行改造，使取蓋動作走行更加流暢; S 道加工時采用一刀成型工藝，一刀成型的 S 道( 相對于焊接結(jié)構(gòu)而言) 運行更加順暢，不易卡阻，方便點檢和檢修。

2． 4 集塵管道裝置優(yōu)化

1) 優(yōu)化管道整體布置，使平臺下部空間更大，便于檢修及作業(yè)人員通過。

2) 采用切換閥結(jié)構(gòu)，相對于普通放散閥，切換閥更能確保集塵管道只能處于除塵或放散中的一種狀態(tài)。

3) 優(yōu)化集塵干管密封結(jié)構(gòu)，提高集塵管道與集塵干管的對位及密封，使補償能力更高。

4) 增加風量調(diào)節(jié)裝置，有利于集塵系統(tǒng)的風量匹配。

3 效果

對裝煤除塵系統(tǒng)進行改造后，雖然使用裝煤除塵及螺旋給料作業(yè)延長了單爐作業(yè)時間約 2 min，但是通過對取煤、受煤操作及裝煤車系統(tǒng)的優(yōu)化，減少了取、受煤操作的時間，能夠滿足當前單爐時間控制在 9 min 內(nèi)的生產(chǎn)要求。

新的裝煤車投運后故障率極低，系統(tǒng)可開動率達到 99. 6% 。日均單臺裝煤車的檢修時間約為 20 min。改造后，裝煤過程中出現(xiàn)爆鳴現(xiàn)象共 3 次( 均為高壓氨水壓力偏低造成) ，而新鋼工藝裝備相對先進的 6 m 焦爐日均單臺裝煤車的檢修時間為 60 min，并且經(jīng)常有裝煤爆鳴現(xiàn)象發(fā)生。因此，改造后新型裝煤車的工作效率優(yōu)于 6 m 焦爐裝煤車。