文丘里花岗岩水膜除尘在焦炉上的应用工学论文
摘要:从工作原理、工艺特点、除尘控制，及除尘效率，论证文丘里—花岗岩水膜除尘工艺是适宜在焦炉推焦除尘上应用的。
关键词:文丘里；水膜除尘；特点；工作原理；除尘效率；运行；控制；效果
前言
焦炉炼焦废气污染物主要产生于装煤和推焦两个工序，占焦炉废气污染物的60%以上。传统的拦焦车、接焦和熄焦的设备是敞开的。出焦时推焦车将焦炭从炭化室推出，通过导焦栅落入熄焦车内，炽热焦炭在此过程中跌落、破裂，并在空气中部分燃烧，产生大量烟气、粉尘。焦炉炼焦过程中产生的有毒污染物主要以粉尘为载体而存在，这些污染物排放到大气中，给生产工人及厂区附近的居民带来极大危害，对企业和社会也造成不利的影响。六盘水德马焦化公司现有4座焦炉，设计生产能力120万吨，属于大型焦化企业和粉尘污染大户,为了有效治理粉尘污染,2006年德马焦化公司在1#焦炉采用了文丘里—花岗岩水膜除尘工艺进行试验，通过一年实践表明，文丘里—花岗岩水膜除尘工艺是适宜在焦炉推焦除尘上应用的。
1、文丘里—花岗岩水膜除尘工艺
高温烟尘通过拦焦车上的集尘装置（吸气罩）捕集后，由除尘风机引到炉前集尘干管，集尘干管中的高温烟尘从文丘里管顶部送入,进行初次降尘，文丘里管下部引出的烟尘从花岗岩水膜除尘器的低部进入，按至下而上方式运行，进行喷淋洗涤净化（即二次除尘）。大量尘粒被洗涤沉淀后进入熄焦池，脱尘后的烟气经风机引至烟囱排入大气中。除尘风机的液力隅合器油温由一台板式换热器与冷水进行逆向换热冷却，冷水从高位槽中用一台泵供给；文丘里—花岗岩水膜除尘器喷淋洗涤耗用水量由真空泵抽吸熄焦水池供给，洗涤后与粉尘一起进入熄焦沉淀池。
2、选用文丘里—花岗岩水膜除尘依据和必要性
2.1 贯彻落实国家关于《焦化准入条件》中环保要求：淘汰落后工艺，减少城市环境污染，加强企业自律，提高工艺技术和装备水平，加快技术改造，积极采用适用技术，改善生产环境，增加企业经济效益。
2.2 德马焦化公司焦炉设置受场地限制，周围可利用空间较小,必须因地制宜地选择除尘设施。
2.3 烟气中颗粒污染物处理器有多种。常见的有：机械除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器、静电除尘器等。水膜除尘工艺常用于焚烧炉、化肥制造、石灰窑及铸造车间化铁炉的除尘上。文氏管除尘器常用于炼铁、炼钢、造纸烟气及动力锅炉烟尘除尘上。将文氏管与水膜除尘结合并应用在4.03m鞍-62型焦炉出焦除尘上,在国内尚属首创。目前广泛采用脉冲袋式地面除尘站。除尘效率高，但投资亦高。对年产30万吨全焦的1#焦炉，仅除尘工程耗费上千万元。对企业而言，压力是极大的，且后期生产时对布袋需求量大。配套设施多，运行维护费用都比较大，然而文丘里—花岗岩水膜除尘工程，不包括拦焦车（含拦焦车除尘罩）在内投资在595万左右、同时占用面积小，构造及工艺操作简单，维护量小，配套设施较少，基建投资较低，净化效率高的特点等诸多优点受到企业青睐。各种除尘器性能比较见附表1。
2.4 本着投资省、经济适用、操作简单、技术成熟、可靠，净化效率高等因素，结合炼焦尘粒特点，同时符合国家的环境治理政策，又适应企业的经济状况。最终确定选择文丘里与水膜除尘相结合的除尘工艺。
3、文丘里—花岗岩水膜除尘器构造
文丘里—花岗岩水膜除尘器是湿法除尘器中一种，也叫洗涤式除尘器，它是一种利用水与含尘气体相互接触，伴随有热、质的传递，经过洗涤使尘粒与气体分离的设备。文丘里—花岗岩水膜除尘器是在花岗岩水膜除尘器前增设文丘里管，属于双级湿式除尘装置。它主要由文丘里管、水膜除尘器主筒、溢水槽、水进入区和水封锁气器及水膜除尘器副筒组成。从筒体、文丘里管、净烟室、溢水槽、灰斗、顶部烟过道等均采用花岗石内衬。
4、水膜湿法除尘工艺控制要点及运行状况
4.1、除尘工艺控制要点
1）影响除尘效果的关键之一。是从摘门机开始摘炉门到移动推焦车、推焦杆开始推焦时的操作时间把握至关重要。为确保除尘效果，当炉门摘开后不急于移开炉门，待推焦车司机用对讲机确认可以推焦时，方可移开炉门，开始推焦，使除尘风机高速运转时间与摘门推焦时间同步进行。
2）影响除尘效果的关键之二。烟尘喷淋洗涤水压达不到0.30MPa以上时，除尘效果不好，尾部烟囱排放有少量黑烟。停水特殊情况更不能使用除尘站，避免高温烟尘烤坏除尘器。
4.2、运行状况
4.2.1除尘器理论除尘效率
烟气中焦尘的颗粒愈小，对它的捕集愈困难，对0.5-5μm的尘粒其除尘净化效率可达90%以上，压力损失范围为0.80—9.0kPa，烟尘排放中的尘粒可能小到低于0.25μm。对焦粉特性的除尘，除尘效率愈高，消耗的能量也愈大。
文氏管除尘器除尘效率，对5μm以下的.尘粒，其除尘效率可按经验公式估算：η=（1－9266*△P－1.43）×100，
式中△P——文氏管压力损失，Pa
总净化效率η=（1－Co/ Ci）×100%.
式中Ci、Co——污染物在装置入口和出口浓度。
4.2.2 水膜湿法除尘运行实际效果
1#焦炉推焦水膜除尘站运行以来，改进控制点后，推焦过程烟尘的外泄量大为减少，焦侧的操作环境大有改观，减少粉尘对周边生活环境污染，其社会效益无法估量。水膜湿法除尘系统烟尘处理效果比较直观，从水的颜色变化就能观察出来。经查证,出焦过程产生颗粒物质量浓度5 g/m3-12 g/m3，烟尘污染物经过该系统处理后，颗粒物排放质量浓度不大于125 mg/m3。经过核算，该处理系统的除尘净化效率达到95%以上。达国家外排烟尘浓度≤300 mg/m3的二级标准。
该环保工程建设总投资595万元。运行成本：电费61.68万元/年，维护费3.00万元/年，人工费5.76万元/年，焦粉回收外售35.00万元/年。节约工业用水32万元/年。合计运行费16.44万元/年，折合吨焦运行成本0.27元/吨焦。
5、结论
从工程投资和运行的结果证明了文丘里—花岗岩水膜除尘不仅在化肥制造行业，炼铁、炼钢行业，动力锅炉以及热电行业等方面使用，还能在焦化行业应用。如能在提高小颗粒粉尘的捕集效率、除尘器出口夹带液滴和粉焦的储存等方面进一步完善，则推焦水膜湿法除尘站治理效果会明显优于干式推焦地面除尘站。因此，文丘里与花岗岩水膜联合使用的除尘方式，在实践中得到成功应用，具有较好的环境效益和社会效益，对于同类型焦炉除尘具有借鉴意义。对于中小型规模的焦化企业可有推广价值。
存在问题是，使用高压电源，起停时较繁琐，建议在今后的推广中改为低压电源，更有利于现场的操作和维护工作。运行操作及管理方面的问题，应根据具体情况进行分析与总结，只有这样才能使焦化厂的除尘系统在运行及管理水平上不断提 高，达到保护操作环境防止大气污染的国家标准。
参考文献
［1］花岗岩水膜除尘器产品说明书
［2］德马焦化公司1#焦炉出焦除尘改造工程设计技术说明书
［3］张殿印，王纯.除尘器手册.化学工业出版社.环境科学与工程出版中心.2005.
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