一、 概述
大型搗固焦化企業(yè)，采用側(cè)裝煤方式，作業(yè)時有大量煙氣外溢，對周邊環(huán)境造成嚴重污染。
我公司根據(jù)焦化企業(yè)的實際情況，本著“投資少，運行費用低，占地面積小，處理效果穩(wěn)定，煤氣回收節(jié)約能源”的原則進行攻關(guān)，研制出“煤氣回收除塵成套設(shè)備”。
我們在技術(shù)研發(fā)過程中堅持走“科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源得到充分發(fā)揮”的新型工業(yè)化道路。此項發(fā)明采用新的工藝技術(shù)，沖破“搗固焦爐側(cè)裝煤逸散荒煤氣含氧量高，不能進入集氣管道”的禁區(qū)，直接將裝煤過程中溢出的高氧荒煤氣回收，大大提高了經(jīng)濟效益，取代了消煙除塵車，降低各種成本支出，提高了化產(chǎn)品的回收率。
采用MN型導(dǎo)煙管和加煤口水封裝置，國內(nèi)首創(chuàng)。
二、 治理的必要性
裝入炭化室的煤料，夾帶進大量的空氣。裝煤開始時，空氣中的氧與入爐的細微煤粒燃燒生成炭黑，形成黑煙。裝爐煤與灼熱的爐壁接觸，極具升溫產(chǎn)生大量碳、硫、氮單質(zhì)及化合物并伴有水汽和烴類有機物，此時煙氣成暗黃色。其中一部分進入焦爐集氣管，另一部分通過爐頂排氣孔和爐門縫不嚴密處溢出，其體積約占焦爐總排放量的60%。
在裝煤操作中，排出的煙氣中有煤粉、荒煤氣、硫氮氧化物等大量有害物質(zhì)，其中還有對人類健康產(chǎn)生嚴重威脅的多環(huán)芳香烴，如苯并芘、7、12-二甲基苯并蒽、3-甲級膽蒽、二苯并芘、二苯（a,i）芘等，如果不加以治理，會對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染，惡化勞動條件，對員工的身體健康造成很大威脅，違反國家環(huán)保政策。因此，一定要采取強有力的措施加強對裝煤時溢出煙氣的控制。
據(jù)統(tǒng)計在焦爐裝煤過程中，一噸入爐煤的污染物排放量約2.37kg，其中主要污染物有固體顆粒物（TSP）,苯并芘（BaP）、苯可容物（BSO）、二氧化硫（S02）等。其中BSO排放量為0.499kg/t煤，Bap排放量為0.000908 kg/t煤，Bap等有害物質(zhì)均已TSP為載體而存在，因此污染物對TSP的收集、處理是治理焦爐污染的關(guān)鍵。
三、 工藝選擇的依據(jù)
加強操作時產(chǎn)生的爐頂煙氣中含有大量的煤粉、硫單質(zhì)及其化合物、碳氮氧化物、苯并芘及其他多環(huán)芳香烴等多種成分，其中可燃性成分和可燃性氣體占大部分比重，如直接單獨采用布袋除塵、靜電除塵、濕式除塵等常規(guī)處理，只能去除煙氣中的粉塵，并不能去除其中的有害成分，這些成分排放到空氣中照樣造成污染，并經(jīng)常出現(xiàn)粘布袋、堵塞靜電除塵和堵塞除塵系統(tǒng)現(xiàn)象。在這類煙氣處理過程中，應(yīng)使待處理煙氣首先通過高溫環(huán)境，煙氣中的煤粉、一氧化碳、硫單質(zhì)及其化合物、苯并芘及其他可燃性成分在高溫環(huán)境下燃燒并產(chǎn)生裂解，轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定無害的成分，而且發(fā)生一系列物理性質(zhì)的轉(zhuǎn)變。保持高溫裂解腔的持續(xù)高溫，是可燃性物質(zhì)充分燃燒裂解的必要條件，也是影響總體處理效果的關(guān)鍵所在。
通過上述步驟處理過的煙氣，其中的一氧化碳、苯并芘等可燃性氣體及有機物已經(jīng)與氧發(fā)生氧化、高溫裂解反應(yīng)，生產(chǎn)二氧化碳、水等，所以此后處理氣體的重點，主要是去除由煤粉，燃燒后生產(chǎn)的粉塵，由于此時煙氣溫度和濕度比較高，所以后續(xù)處理適合采用濕式除塵系統(tǒng)，在除塵的同時可以降低煙氣的溫度。在裝煤過程中溢出的荒煤氣全部燃燒后排放是一種資源的極度浪費。
煤氣回收除塵成套設(shè)備可對加煤煙塵進行有效處理，煤氣得到回收，節(jié)約能源，可達到爐頂煤氣零排放。
新技術(shù)的使用，解決了裝煤過程中的高含氧煤氣和荒煤氣全部抽吸回收的問題。節(jié)約了裝煤過程中的能源，降低能耗，同時消煙除塵效果顯著，焦爐生產(chǎn)環(huán)境更加符合環(huán)保要求，荒煤氣回收量增加。經(jīng)過反復(fù)試驗，反復(fù)檢測，煤氣含氧量均在0.4-0.6%之間，完全符合國家標準（煤氣含氧量≤1%）。
這種技術(shù)的使用可降低焦爐建設(shè)投資，取代消煙除塵車及附屬設(shè)備，并且可降低運行成本，同時焦爐生產(chǎn)環(huán)保更加符合環(huán)保要求而使裝煤產(chǎn)生的荒煤氣在負壓作用下抽入焦氣管，并進一步回收利用。
回收高氧煤氣后的化學(xué)產(chǎn)品（煤氣、焦油、硫銨、粗苯、硫磺等）回收率明顯提高，綜合經(jīng)濟效益可提8-10元/噸焦。
四、 爐頂煙氣凈化工藝—煤氣回收除塵成套設(shè)備
本工藝采用局部安裝噴射設(shè)備使裝煤過程中形成局部負壓，從而，使裝煤產(chǎn)生的荒煤氣在負壓作用下抽入集氣管并進一步回收利用。
新工藝的采用，沖破“搗固焦爐側(cè)裝煤逸散荒煤氣含氧量高，不能進入焦氣管道”禁區(qū)，直接將裝煤過程中溢出的高氧荒煤氣回收利用，大大節(jié)約了能源，提高了經(jīng)濟效益，取代了硝煙除塵車，降低各種成本支出，同時提高了化產(chǎn)品的回收率。
本工藝主要包括以下三部分：一是水泵房和集氣管橋管設(shè)置有高壓氨水處理系統(tǒng)，利用高壓氨水系統(tǒng)進行抽吸；二是阻礙焦爐頂部設(shè)置有沿爐頂軌道運行MN型管爐頂導(dǎo)煙車，導(dǎo)煙車上有M型和N型導(dǎo)煙管、自動抓蓋和落蓋系統(tǒng)，利用兩套以上噴射系統(tǒng)同時抽吸高壓煤氣；三是爐頂加煤口設(shè)有水封裝置。
處理程序為：當搗固加煤車開始加煤時，MN管已完成對接并自動打開加煤蓋，碳化室內(nèi)的煙氣在高壓氨水負壓下經(jīng)過爐頂加煤口水封裝置被吸入，MN型管中，通過MN型管進入隔壁碳化室，隨即進入上升管橋管和集氣管中，煤氣得到回收，同時起到消炎除塵的作用，爐頂煙氣達到零排放。
1、MN型管具有導(dǎo)煙量大，阻力小的特點，可有效減少系統(tǒng)阻力，自動抓蓋和落蓋系統(tǒng)可杜絕抓蓋和落蓋瞬間的煙氣外逸，加煤口水封裝置可杜絕氧氣進入焦氣管，高壓氨水采用高壓力中流量的設(shè)計，可有效增加系統(tǒng)負壓。
2、加煤煙氣凈化工藝流程
MN型管導(dǎo)煙車 爐口水封 加煤煙氣

隔壁炭化室 回收
 

上升管橋管 集氣管

高壓氨水

3、解決高氧煤氣的回收問題，即高壓氨水抽吸
側(cè)裝煤逸出的荒煤氣要達到直接回收進入集氣管，首先要解決集氣管的正常工作壓力問題，集氣管正常工作壓力為80-120Pa，這種正常工作條件無法回收逸出的荒煤氣，只有在負壓條件下才有可能將荒煤氣吸入集氣管而集氣管壓力又不允許負壓操作。在這種情況下，利用高壓氨水將氨水中間槽抽出，經(jīng)過安全閥整定壓力后，輸送到焦爐，裝煤時，高壓氨水經(jīng)過三通閥切換進入高壓噴頭，利用高壓作用在橋管內(nèi)噴灑，使碳化室及上升管形成負壓（約-100Pa），裝煤產(chǎn)生的荒煤氣在負壓作用下抽水集氣管，然后通過化產(chǎn)車間的鼓風機輸送到后續(xù)工段，提取寶貴的化產(chǎn)品（煤氣、焦油、硫銨、粗苯、硫磺等）
4、解決煤氣充分回收問題，即爐頂除塵口冒煙
由于一套高壓噴射系統(tǒng)形成的吸力及流量不能滿足設(shè)計需求，經(jīng)過分析結(jié)焦時間及煤氣發(fā)生曲線，進一步得到論證：可以利用相鄰碳化室共同消化裝煤產(chǎn)生的荒煤氣，因此我們設(shè)計符合現(xiàn)有生產(chǎn)情況的導(dǎo)煙除塵車，利用兩套以上噴射系統(tǒng)同時抽吸高氧煤氣。
再利用兩套以上噴射系統(tǒng)同時抽吸高氧煤氣的同時，考慮到導(dǎo)煙車與爐頂除塵口的密封問題（就是在生產(chǎn)過程中消煙除塵車對著爐頂除塵口抽吸，一直效果不好，有冒煙現(xiàn)象，并導(dǎo)致煤氣含氧量高），為了進一步降低煤氣含氧量，增加安全系數(shù)，我們經(jīng)過反復(fù)設(shè)計研究，設(shè)計出了爐頂水封座，通過爐頂水封座可以使導(dǎo)煙過程完全在水封密封的環(huán)境下進行，經(jīng)過這項改造可以進一步降低氧氣進入系統(tǒng)的幾率，保證了生產(chǎn)安全系數(shù)，同時裝煤產(chǎn)生的荒煤氣能夠被更充分的回收。
5解決導(dǎo)煙系統(tǒng)（導(dǎo)煙順序，邊爐導(dǎo)煙車自動抓蓋問題）
我們經(jīng)過詳細分析結(jié)焦時間及煤氣發(fā)生曲線，最終確定可以利用三個碳化室同時回收裝煤產(chǎn)生的荒煤氣，由于設(shè)計了M型導(dǎo)煙管，利用M型導(dǎo)煙管將裝煤過程中產(chǎn)生的荒煤氣到如相鄰導(dǎo)入相鄰碳化室共同消化裝煤產(chǎn)生的荒煤氣通過采用M型導(dǎo)煙管，荒煤氣的回收利用率大大提高，尤其使邊爐導(dǎo)煙問題得到了完善解決，同時也減少了對大氣的污染。
在保證各系統(tǒng)正常工作情況下，為了降低工人的勞動強度盡可能實現(xiàn)自動化操作，同時進一步降低操作過程中含氧氣體進入系統(tǒng)的幾率，我們進一步設(shè)計了自動抓蓋，落蓋系統(tǒng)。
至此，在各設(shè)備運行下，掙個導(dǎo)煙系統(tǒng)基本完善，基本可以實現(xiàn)無煙裝煤并嚴格控制了裝煤回收的高氧氣的含氧量，在保證設(shè)備效益和經(jīng)濟效益的情況下同時保證了安全生產(chǎn)。
五、 工藝參數(shù)控制
高壓氨水壓力（3.8Mpa）的確定，高壓氨水壓力過高，對爐體副作用下，極易造成爐體串漏，且對相關(guān)零部件工藝要求有很高的要求。壓力過低，達不到要求的局部負壓。介于這種情況人員經(jīng)過研究實驗最終確定高壓氨水壓力為3.8Mpa,比較符合工藝的要求。
高壓氨水流量（30m3/h）的確定；高壓氨水流量有高壓噴頭的流量決定（每個高壓噴頭流量大約在9-10m3/h）.
六、 工藝原理
1、 高壓氨水部分
利用高壓氨水泵將氨水 氨水中間槽中出，經(jīng)過安全閥整定壓力后，輸送到焦爐，裝煤時，高壓氨水經(jīng)過三通閥切換進入高壓噴頭，利用高壓作用在橋管噴灑，使碳化室及上升管形成負壓（-100pa左右），裝煤產(chǎn)生的荒煤氣在負壓作用下抽入集氣管，然后通過化產(chǎn)車間的鼓風機輸送到后續(xù)工段，提取寶貴的化產(chǎn)品。
2、 焦爐導(dǎo)煙部分
在a號裝煤時，利用導(dǎo)煙車將c號、d號與a號相連。a號產(chǎn)生的荒煤氣通過導(dǎo)煙管進入c號和d號，然后在a、c、d、三組高壓抽吸系統(tǒng)作用下進入集氣管。
七、 煤氣回收除塵成套設(shè)備工藝特點
本套設(shè)備投資少，運行費低，占地面積小，處理效果穩(wěn)定，運行可靠，操作簡便，維護費用低，煤氣回收節(jié)約能源，采用MN型號導(dǎo)煙管和加煤口水封裝置，國內(nèi)首創(chuàng)，爐頂煙氣達到零排放。
八、運行費用分析
項目總的投資幾百萬元，一年時間即可回收投資
1、 使用消煙除塵車：利用消煙除塵車上的風機將在裝煤過程中逸散出的荒煤氣和粉塵吸入燃燒室，然后通過車上的文丘里除塵系統(tǒng)把燃燒后的廢氣凈化處理，然后排入大氣。
1）。對環(huán)境不同程度上還有污染：
荒煤氣在燃燒過程中，會產(chǎn)生大量的CO2和少量的SO2、CO等，對環(huán)境造成局部污染。
2、 維護費用高：
3、 運行成本高，浪費水電能源
4、 裝煤過程中溢出的荒煤氣全部燃燒掉也是一種極大的浪費。
使用MN型導(dǎo)煙車：利用MN型導(dǎo)煙管將這種過程中產(chǎn)生的荒煤氣導(dǎo)入相鄰碳化室，然后通過高壓氨水噴灑系統(tǒng)直接回收。
1、 外逸荒煤氣回收。
2、 焦油的增收。
3、 粗苯的增收。
4、 硫胺的增收。
5、 節(jié)約水電。
6、 社會效益高。

九、 技術(shù)保障及服務(wù)承諾
1、 積極貫徹“用戶至上，質(zhì)量第一”的方針，按照國家有關(guān)標準和規(guī)范進行設(shè)計、制造和按裝，嚴把質(zhì)量關(guān)。
2、 設(shè)備投入正常使用前，我公司派專業(yè)技術(shù)人員對有關(guān)人員進行技術(shù)培訓(xùn)。
3、 設(shè)備投入正常使用過程中出現(xiàn)問題，請及時通知我公司，保證在最短的時間內(nèi)到達現(xiàn)場進行處理。
4、 設(shè)備主體維修一年，附屬設(shè)備按國家相關(guān)“三包”規(guī)定執(zhí)行，在保修期內(nèi)，設(shè)備（布袋等消耗材料除外）因質(zhì)量原因出現(xiàn)問題，我方負責免費維修；超過保修期后，我方只收成本費。