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[摘 要]本文从焦炉烟尘环境污染危害及其产生特点出发，重点介绍了我国焦炉烟尘的污染现状及炼焦散烟、装煤、拦焦等主要产尘环节所采取的控制措施和治理技术与装备。
[关键词]焦炉烟尘 炼焦散烟 装煤烟尘 烟尘控制 技术装备
中图分类号：X784 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0162-01
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2600t焦炭的焦炉组，每天就有2t多烟尘排放到大气中，造成对人与环境的严重危害。
国外发达国家职业安全卫生机构对作业场所空气中BSO、BaP最高允许浓度规定分别为0.15mg/m3、0.15ug/m3，国内焦炉作业区监测数据表明，各项指标均远远超过环保要求，环保问题十分严重。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护亟待解决的重大课题和紧迫任务。
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。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、上升管。当炉门（包括小炉门）、装煤孔盖、上升管密封不严，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。
机械操作过程中的烟尘主要产生于打开炉门、装煤、推焦与熄焦作业。无环保装备的四大车操作，使装煤、推焦、熄焦烟尘处于无控制状态逸散，是焦炉的主要污染源，其中装煤烟尘量0.4～0.6kg/t煤，推焦烟尘量1.38kg/t煤，熄焦0.3～0.4kg/t煤。由于装煤、推焦烟尘微粒表面吸附BSO和BaP等多环芳香烃污染物质，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，减少污染的重点项目。
3 焦炉烟尘治理技术与装备
（一）炉顶烟尘控制
炉顶烟尘来源于装煤孔盖、上升管盖、上升管与炉顶联结处，桥管与水封阀联结处等。国内已采取的主要措施有：
1.装煤孔盖泥封，采用人工或装煤车机械浇泥，把泥浆浇灌在孔盖周边加以密封。
2.上升管盖密封，国内80年代以来，普通采用水封式上升管盖，水封高度大于上升管内煤气压力，保证荒煤气不外逸。
3.上升管与炉顶联接处采用耐火材料泥浆、石棉绳和耐火粉料与精矿粉混合泥浆封堵，承插口处采用氨水水封。
目前国外对装煤孔盖除采用泥封外，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。
（二）炉门烟尘控制
炉门刀边与炉框镜面接触不严密将使炉内烟气泄漏。50年代，采用小压架顶丝压角钢或丁字钢刀边的刀封炉门结构。60年代，采用敲打刀边，但不能消除炉门因热变形引起的冒烟现象。80年代，采用空冷式炉门，改善了炉门铁槽与炉门框因受热而引起的变形，同时采用带弹性腹板的不锈钢刀边，用小弹簧施加弹性力来调节刀边的密封性，基本上消灭了炉门冒烟现象。
（三）装煤烟尘控制
装煤车把煤通过装煤孔装入赤热的炭化室时，煤中水份蒸发和挥发份的迅速产生，造成炭化室内压力突然上升，形成大量烟尘从炭化室逸出。目前焦化厂普遍采用顺序装煤，焦炉设置双集气管，以及在上升管桥管处采用1.8～2.5MPa高压氨水（或0.7～0.9MPa蒸汽）喷射，使炭化室形成负压（如装煤孔处-5Pa），以实现无烟装煤。但实际效果并不十分理想，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及时导出，烟尘仍有相当一部分从装煤孔、小炉门等处逸入大气，造成对环境的污染。
1.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周围烟尘，将其点火焚烧，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部分烟气吸入相邻炭化室，达到消烟除尘。
（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，开始装煤并打开集气管，所有装煤孔同时进行快速可控装煤，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，再打开高压氨水（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。
2.装煤车预除尘与地面站净化处理组合方式
该组合方式由设有焚烧和预洗涤器的装煤车与地面净化站两部分组成。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、本钢焦化厂先后采用了这种组合方式。
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，因此对焦炉设备和装煤机械技术要求是很高的。如德国K.K公司开发的球面密封双层装煤套筒专有技术，Schalk公司采用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备。
（四）推焦烟尘控制 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，设备是敞开的，使焦侧环境十分恶劣。目前国外采用的推焦烟尘控制方式主要有以下几种。
1.明尼斯特—斯太因（Mimister Stein）式移动烟罩捕尘与地面站净化系统
日本采用的移动烟罩捕尘和地面站净化系统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5～12g/m3时，出口尾气含尘量可降至50mg/m3。另外不同的是，吸尘干管与烟罩联接方式采用的是翻板式联通阀而不是皮带提升小车。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，自行消化设计安装建成的推焦除尘系统，采用的是皮带密封吸尘干管加皮带提升小车连接形式（基本是德国模式），并采用了布袋除尘器，尾气含尘量为50～80mg/m3，平均除尘效率可达98.45%，外排烟尘浓度达到了国家排放标准。
2.热浮力罩除尘车
利用推焦烟尘温度高、密度小，具有浮力这一原理设计的热浮力罩除尘车，80年代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2/3。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、炉门区烟尘则由吸气机抽吸，经水洗涤、旋风分离除尘后经排气筒排入大气。
热浮力罩设备少，投资和操作费用较低。由于热浮力罩除尘负荷有限，操作弹性较小，当出现生焦或水洗涤喷洒压力不足，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%。
4 结语
近10年来国内一些焦化厂率先走在了焦炉环保治理的前面，在引进国外技术，消化吸收“洋为中用”、“土洋结合”上探索出一条成功的道路，为普及推广提供了宝贵的实践经验。环境保护是我国的一项基本国策，可以预见，未来的炼焦生产将要受到越来越严格的环保法规限制，因此，企业必须加大环保资金投入，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肃而艰巨的任务。
参考文献
[1] 李新民.加大焦化产业环境监控力度[N].经济参考报，2005（5）：28.
[2] 华祖贵.焦炭企业必须联合发展[N].经济参考报，2005（5）：28.
[3] 胡学毅.焦化厂焦炉烟尘智力新技术应用[C].第十二届全国大气环境学术会议论文集，2005.10.
[4] 曹纪刚，张渊，曾伟等.焦炉逸散物控制技术应用[J]，河南冶金，2002.5.
[关键词]焦炉烟尘 炼焦散烟 装煤烟尘 烟尘控制 技术装备
中图分类号：X784 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0162-01
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2600t焦炭的焦炉组，每天就有2t多烟尘排放到大气中，造成对人与环境的严重危害。
国外发达国家职业安全卫生机构对作业场所空气中BSO、BaP最高允许浓度规定分别为0.15mg/m3、0.15ug/m3，国内焦炉作业区监测数据表明，各项指标均远远超过环保要求，环保问题十分严重。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护亟待解决的重大课题和紧迫任务。
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。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、上升管。当炉门（包括小炉门）、装煤孔盖、上升管密封不严，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。
机械操作过程中的烟尘主要产生于打开炉门、装煤、推焦与熄焦作业。无环保装备的四大车操作，使装煤、推焦、熄焦烟尘处于无控制状态逸散，是焦炉的主要污染源，其中装煤烟尘量0.4～0.6kg/t煤，推焦烟尘量1.38kg/t煤，熄焦0.3～0.4kg/t煤。由于装煤、推焦烟尘微粒表面吸附BSO和BaP等多环芳香烃污染物质，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，减少污染的重点项目。
3 焦炉烟尘治理技术与装备
（一）炉顶烟尘控制
炉顶烟尘来源于装煤孔盖、上升管盖、上升管与炉顶联结处，桥管与水封阀联结处等。国内已采取的主要措施有：
1.装煤孔盖泥封，采用人工或装煤车机械浇泥，把泥浆浇灌在孔盖周边加以密封。
2.上升管盖密封，国内80年代以来，普通采用水封式上升管盖，水封高度大于上升管内煤气压力，保证荒煤气不外逸。
3.上升管与炉顶联接处采用耐火材料泥浆、石棉绳和耐火粉料与精矿粉混合泥浆封堵，承插口处采用氨水水封。
目前国外对装煤孔盖除采用泥封外，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。
（二）炉门烟尘控制
炉门刀边与炉框镜面接触不严密将使炉内烟气泄漏。50年代，采用小压架顶丝压角钢或丁字钢刀边的刀封炉门结构。60年代，采用敲打刀边，但不能消除炉门因热变形引起的冒烟现象。80年代，采用空冷式炉门，改善了炉门铁槽与炉门框因受热而引起的变形，同时采用带弹性腹板的不锈钢刀边，用小弹簧施加弹性力来调节刀边的密封性，基本上消灭了炉门冒烟现象。
（三）装煤烟尘控制
装煤车把煤通过装煤孔装入赤热的炭化室时，煤中水份蒸发和挥发份的迅速产生，造成炭化室内压力突然上升，形成大量烟尘从炭化室逸出。目前焦化厂普遍采用顺序装煤，焦炉设置双集气管，以及在上升管桥管处采用1.8～2.5MPa高压氨水（或0.7～0.9MPa蒸汽）喷射，使炭化室形成负压（如装煤孔处-5Pa），以实现无烟装煤。但实际效果并不十分理想，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及时导出，烟尘仍有相当一部分从装煤孔、小炉门等处逸入大气，造成对环境的污染。
1.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周围烟尘，将其点火焚烧，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部分烟气吸入相邻炭化室，达到消烟除尘。
（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，开始装煤并打开集气管，所有装煤孔同时进行快速可控装煤，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，再打开高压氨水（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。
2.装煤车预除尘与地面站净化处理组合方式
该组合方式由设有焚烧和预洗涤器的装煤车与地面净化站两部分组成。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、本钢焦化厂先后采用了这种组合方式。
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，因此对焦炉设备和装煤机械技术要求是很高的。如德国K.K公司开发的球面密封双层装煤套筒专有技术，Schalk公司采用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备。
（四）推焦烟尘控制 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，设备是敞开的，使焦侧环境十分恶劣。目前国外采用的推焦烟尘控制方式主要有以下几种。
1.明尼斯特—斯太因（Mimister Stein）式移动烟罩捕尘与地面站净化系统
日本采用的移动烟罩捕尘和地面站净化系统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5～12g/m3时，出口尾气含尘量可降至50mg/m3。另外不同的是，吸尘干管与烟罩联接方式采用的是翻板式联通阀而不是皮带提升小车。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，自行消化设计安装建成的推焦除尘系统，采用的是皮带密封吸尘干管加皮带提升小车连接形式（基本是德国模式），并采用了布袋除尘器，尾气含尘量为50～80mg/m3，平均除尘效率可达98.45%，外排烟尘浓度达到了国家排放标准。
2.热浮力罩除尘车
利用推焦烟尘温度高、密度小，具有浮力这一原理设计的热浮力罩除尘车，80年代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2/3。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、炉门区烟尘则由吸气机抽吸，经水洗涤、旋风分离除尘后经排气筒排入大气。
热浮力罩设备少，投资和操作费用较低。由于热浮力罩除尘负荷有限，操作弹性较小，当出现生焦或水洗涤喷洒压力不足，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%。
4 结语
近10年来国内一些焦化厂率先走在了焦炉环保治理的前面，在引进国外技术，消化吸收“洋为中用”、“土洋结合”上探索出一条成功的道路，为普及推广提供了宝贵的实践经验。环境保护是我国的一项基本国策，可以预见，未来的炼焦生产将要受到越来越严格的环保法规限制，因此，企业必须加大环保资金投入，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肃而艰巨的任务。
参考文献
[1] 李新民.加大焦化产业环境监控力度[N].经济参考报，2005（5）：28.
[2] 华祖贵.焦炭企业必须联合发展[N].经济参考报，2005（5）：28.
[3] 胡学毅.焦化厂焦炉烟尘智力新技术应用[C].第十二届全国大气环境学术会议论文集，2005.10.
[4] 曹纪刚，张渊，曾伟等.焦炉逸散物控制技术应用[J]，河南冶金，2002.5.