陳 勇

(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司)

檢查及其治理焦?fàn)t爐墻串漏實(shí)現(xiàn)SO2達(dá)標(biāo)排放的方法及措施

陳 勇

(山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司)

結(jié)合目前嚴(yán)峻環(huán)保形勢(shì)，針對(duì)萊鋼焦化廠4.3米焦?fàn)t串漏現(xiàn)狀，在分析目前檢查、治理焦?fàn)t爐墻串漏方法及弊端的同時(shí)，自主研發(fā)了檢查及治理爐墻串漏裝置及治理措施，有效解決焦?fàn)t爐墻串漏點(diǎn)難以檢測(cè)及治理，治理不當(dāng)易堵磚煤氣道影響焦?fàn)t加熱等問題，同時(shí)該新治理措施可在看火孔內(nèi)部形成二次保護(hù)膜，延長(zhǎng)掛料時(shí)間，在焦?fàn)t加熱凈煤氣H2S含量相對(duì)較低并且穩(wěn)定的情況下，可徹底解決爐墻串漏，杜絕因焦?fàn)t爐墻串漏造成煙囪SO2、氮氧化物超標(biāo)，保證焦?fàn)t煙囪達(dá)標(biāo)排放，起到了節(jié)能環(huán)保，延長(zhǎng)焦?fàn)t使用壽命、維持焦?fàn)t穩(wěn)定生產(chǎn)的效果。

焦?fàn)t 爐墻串漏 檢查 治理

0 引言

隨著日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成了鋼鐵行業(yè)的新“命門”，作為萊鋼集團(tuán)環(huán)境治理重中之重的焦化廠，焦?fàn)t生產(chǎn)過程中控制煙囪廢氣中SO2、氮氧化物排放量勢(shì)在必行，焦化行業(yè)SO2規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)從2012年的100 mg/m3降至2015年的50 mg/m3，預(yù)計(jì)2120年標(biāo)準(zhǔn)要求20 mg/m3，焦化行業(yè)氮氧化物規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)從2012年的800 mg/m3降至2015年500 mg/m3，預(yù)計(jì)2120年標(biāo)準(zhǔn)要求150 mg/m3，煙囪排放標(biāo)準(zhǔn)逐年提高，導(dǎo)致治理難度逐年加大，間歇式影響焦?fàn)t正常生產(chǎn)已成常態(tài)。焦?fàn)t煙囪SO2主要來自：焦?fàn)t加熱用焦?fàn)t煤氣中H2S的燃燒產(chǎn)物；焦?fàn)t加熱用的煤氣中含有有機(jī)硫化物的燃燒產(chǎn)物；焦?fàn)t煤氣所夾帶的總硫；因爐體串漏含硫、硫化物以及氮氧化物的荒煤氣進(jìn)入燃燒系統(tǒng)[1]。

目前萊鋼采用雙塔串聯(lián)對(duì)煤氣脫硫系統(tǒng)進(jìn)行凈化，洗苯塔后凈煤氣中H2S含量在40 mg/m3左右，并能維持較為穩(wěn)定水平。為此在相對(duì)穩(wěn)定的配煤結(jié)構(gòu)以及合理的焦?fàn)t加熱制度條件下，如何控制焦?fàn)t串漏實(shí)現(xiàn)煙囪排放達(dá)標(biāo)還存在較大的改進(jìn)空間。

1 現(xiàn)狀

焦?fàn)t爐體竄漏會(huì)將炭化室產(chǎn)生荒煤氣中的硫化物經(jīng)焦?fàn)t爐墻縫隙竄漏至燃燒室，并燃燒生成SO2，通過小煙道排入進(jìn)入煙囪，導(dǎo)致焦?fàn)t煙囪廢氣中SO2濃度升高，最終排入大氣中污染環(huán)境。荒煤氣中所含的硫化物以硫化氫為主，其總質(zhì)量濃度一般為6 500 mg/m3～10 000 mg/m3, 是凈化后煤氣的15～25倍。因此，雖然僅有少量荒煤氣竄漏，也會(huì)對(duì)焦?fàn)t煙囪廢氣SO2排放濃度達(dá)標(biāo)構(gòu)成嚴(yán)重影響。

焦?fàn)t炭化室墻面特別是加煤口周邊部位由于連續(xù)高溫生產(chǎn)，受溫度應(yīng)力及推焦桿摩擦力等影響，出現(xiàn)磚縫膨脹變形導(dǎo)致爐墻串漏，將荒煤氣串漏到燃燒室通過煙囪排到大氣中污染環(huán)境，目前國內(nèi)大多數(shù)焦化廠為了降本增效，開發(fā)了優(yōu)質(zhì)高硫煤資源，參與配煤煉焦，導(dǎo)致荒煤氣中硫含量明顯升高，炭化室中的荒煤氣一旦串漏到燃燒室內(nèi)，不僅難以檢測(cè)及治理，而且對(duì)焦?fàn)t加熱調(diào)節(jié)及其使用壽命造成嚴(yán)重影響，同時(shí)惡化操作環(huán)境，導(dǎo)致看火孔蓋結(jié)焦油而打不開、最終導(dǎo)致煙囪SO2排放指標(biāo)達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。萊鋼焦化廠4.3米焦?fàn)t分別投產(chǎn)于1998年和2003年，采用焦?fàn)t煤氣加熱，爐體因溫度升高膨脹而產(chǎn)生爐墻串漏現(xiàn)象異常嚴(yán)重，煙囪SO2排放在線監(jiān)測(cè)有時(shí)小時(shí)值達(dá)到100 mg/m3以上，對(duì)焦?fàn)t壽命及環(huán)保要求帶來較大影響。

焦?fàn)t采用焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)，焦?fàn)t煙囪排放SO2來源構(gòu)成：來自回爐煤氣中硫化氫的SO2占30%～33%；來自回爐煤氣中有機(jī)硫的SO2占9.6%～12.5%；來自荒煤氣竄漏至燃燒系統(tǒng)的SO2約占55%～65%。可見，來自回爐煤氣中硫化氫的SO2僅占1/3，而來自荒煤氣竄漏的SO2占50%以上，是焦?fàn)t煙囪SO2的主要來源。為此降低或杜絕焦?fàn)t荒煤氣串漏已是焦?fàn)t煙囪SO2排放濃度限值達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵所在。

2 改進(jìn)前檢查、治理方法及其弊端

2.1 檢查方法

廢舊掃把放入燃燒室焚燒，獲得濃煙，是之前常規(guī)檢測(cè)焦?fàn)t爐墻串漏方法，此法的弊端是掃帚的使用價(jià)值不能得到充分利用，檢測(cè)焦?fàn)t串漏時(shí)掃帚產(chǎn)生濃煙量少、檢測(cè)位置難以定準(zhǔn)、而且還會(huì)將大量煙灰落入立火道堵塞磚煤氣道，阻止煤氣上升與下降影響焦?fàn)t加熱，導(dǎo)致焦炭質(zhì)量不合格，同時(shí)由于檢查不徹底，無法及時(shí)治理，導(dǎo)致荒煤氣夾帶著SO2從炭化室串入燃燒室，導(dǎo)致煙囪排放不達(dá)標(biāo)。

2.2 治理方法

常規(guī)治理爐墻串漏方法，主要集中在找準(zhǔn)串漏磚縫位置進(jìn)行抹補(bǔ)、爐墻噴補(bǔ)、提高炭化室壓力或燒空爐。抹補(bǔ)受面積限制，磚縫漿料不飽滿，掛料時(shí)間短，容易脫落，并且些細(xì)微串漏縫在高溫情況下很難通過抹補(bǔ)方式將漿料擠入串漏縫內(nèi)，有時(shí)抹補(bǔ)時(shí)料漿一旦掛不在墻面上容易掉落到立火道堵塞磚煤氣道影響焦?fàn)t加熱。爐墻噴補(bǔ)，需四人配合從焦?fàn)t機(jī)焦側(cè)敞開爐門，找準(zhǔn)串漏部位墻面磚縫，清理干凈串漏部位爐墻后利用濕式噴漿機(jī)保持一定壓力對(duì)準(zhǔn)檢查出來的爐墻串漏部位進(jìn)行噴補(bǔ)，清理不當(dāng)易出現(xiàn)新的串漏縫，并且由于作業(yè)環(huán)境將近1 000 ℃的高溫，設(shè)備在機(jī)焦側(cè)作業(yè)極不方便，有時(shí)甚至耽誤生產(chǎn)；適當(dāng)提高炭化室壓力或燒空爐，讓爐墻縫內(nèi)結(jié)上石墨來防止串漏方法，不緊影響焦?fàn)t加熱制度和出焦操作，而且容縮短焦?fàn)t使用壽命，一段時(shí)間后仍就會(huì)產(chǎn)生更大的串漏點(diǎn)，導(dǎo)致煙囪SO2超標(biāo)排放。

3 改進(jìn)后檢查及治理裝置實(shí)施措施及效果

3.1 新檢查爐墻串漏方法

為解決上述檢查爐墻串漏方法存在的問題，車間技術(shù)組成員針對(duì)爐墻串漏產(chǎn)生的根源組織現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，并開發(fā)了一種定位準(zhǔn)確、檢測(cè)時(shí)間短、可以充分利用焚燒焦化廠自產(chǎn)廢棄物(焦油渣與鋸末混合物)，檢查爐墻串漏新裝置如圖1所示[2]。

圖1 檢查焦?fàn)t爐墻串漏裝置

該裝置以無縫鋼管和看火孔蓋為主料焊接而成，工具前端為圓筒狀不銹鋼，直徑略小于看火孔內(nèi)徑，殼體上設(shè)有蜂窩狀圓孔，以便透氣，殼體上部中心位置焊接鋼管成為該裝置支撐桿，支撐桿不同部位鉆有Φ10圓孔，以便螺桿穿過，同時(shí)在備用看火孔蓋中心位置，開一與支撐桿直徑一致的的圓孔，保證該看火孔蓋能在整個(gè)支撐桿上自由活動(dòng)，螺桿穿過支撐桿孔來固定活動(dòng)看火孔蓋，以便精準(zhǔn)控制檢測(cè)位置，支撐桿末端設(shè)有握桿，便于職工握取。

檢查爐墻串漏時(shí)，將焦油渣和鋸末按照1:1比例混合均勻后，將其混合料從該裝置頂蓋上加料口加入使其裝滿，同時(shí)打開原有看火孔蓋，根據(jù)合適位置在拉桿上穿插Φ10的螺桿，并在另一側(cè)上上螺母，使其活動(dòng)看火孔蓋位置固定，將自制裝置穿插于串漏爐墻對(duì)應(yīng)的看火孔內(nèi)，此時(shí)裝置中的物質(zhì)在高溫立火道內(nèi)揮發(fā)分析出產(chǎn)生濃煙，打開上升管及其看火孔附近加煤口及兩側(cè)看火孔，可準(zhǔn)確定位焦?fàn)t爐墻串漏部位。

該檢測(cè)爐墻串漏裝置，有效解決了傳統(tǒng)檢測(cè)定位不準(zhǔn)，細(xì)微串漏點(diǎn)難以檢測(cè)的問題，提高了檢測(cè)效率，在串漏不明顯的部位使用效果尤為明顯，是一種便攜式、節(jié)能環(huán)保、可同時(shí)應(yīng)用于任何檢查焦?fàn)t爐墻串漏的問題。

3.2 新治理爐墻串漏方法

為解決常規(guī)治理爐墻串漏方法存在的問題，車間技術(shù)組針對(duì)發(fā)生串漏原因進(jìn)行調(diào)研，并開發(fā)了一種定位準(zhǔn)確、串漏縫可飽滿填充、掛料時(shí)間長(zhǎng)，一人可操作，不影響正常生產(chǎn)，可調(diào)式治理爐墻串漏新裝置如圖2所示[3]。

圖2 治理焦?fàn)t爐墻串漏裝置

該裝置以無縫鋼管和焦?fàn)t煤氣孔板為主料焊接而成，下端以不銹鋼材質(zhì)的焦?fàn)t煤氣孔板作為底板，外徑略小于看火孔內(nèi)徑，底板中部焊接一定長(zhǎng)度帶穿插孔的內(nèi)管，直徑略大于內(nèi)管的外管上部帶同步帶穿插孔，一端焊接握柄，另一端焊接三根彎型鋼筋作為水平支撐，治理完串漏后便于職工將此裝置從看火孔內(nèi)部取出。

治理爐墻串漏時(shí)，利用檢查裝置準(zhǔn)確定位好串漏位置后，為不耽誤裝煤車來回穿梭取煤、加煤影響生產(chǎn)，調(diào)節(jié)治理裝置外管高度，盡量保持裝置裸露爐頂表面距離最小，同時(shí)在底板上部放一層與孔板尺寸相同的耐火石棉堵死底板板與看火孔內(nèi)壁的間隙，以防止混合料漏入看火孔下部堵塞磚煤氣道口，影響焦?fàn)t加熱，然后將本裝置穿插于串漏爐墻對(duì)應(yīng)的火孔內(nèi)，支撐腿垂直支撐在看火孔周邊爐頂表面上，然后將一定比例配置好混合料(由莫來石耐火泥，水玻璃及水均勻混合)，注入穿插于看火孔內(nèi)部的該裝置內(nèi)管周邊，由于底板內(nèi)孔與內(nèi)管管內(nèi)徑相通，立火道內(nèi)有足夠熱量，熱氣流通過底板內(nèi)孔進(jìn)入內(nèi)管內(nèi)部，內(nèi)管周邊注入的混合料由于高溫作用逐漸開始起泡，揮發(fā)水分并開始向串漏縫內(nèi)滲漿料，滲入的混合料將緩慢固化在串漏縫內(nèi)，經(jīng)過30分鐘的滲透已基本將串漏縫注滿，然后緩慢將此裝置向上提起，在提起裝置的同時(shí)靠近爐墻壁面的漿料類似于刷墻一樣，又在高溫的爐墻墻面掛了一層漿料，漿料固化后相當(dāng)于在爐墻內(nèi)壁上形成了一層保護(hù)模，有效杜絕了爐墻的串漏現(xiàn)象。

該治理爐墻串漏裝置配合檢查裝置，解決了傳統(tǒng)抹補(bǔ)工藝的不足，磚縫不飽滿、掛料時(shí)間短、操作難度大，出現(xiàn)二次串漏縫，仍舊導(dǎo)致煙囪排放不達(dá)標(biāo)、影響正常生產(chǎn)等復(fù)雜問題，是一種便攜式、可同時(shí)應(yīng)用于整個(gè)焦?fàn)t治理爐墻串漏的新工藝。

3.3 新型檢查串漏裝置配合治理裝置所取得的效果

3#、4#焦?fàn)t2015年及2016年上半年煙囪SO2濃度月平均檢測(cè)數(shù)據(jù)及煙囪爐墻串漏檢測(cè)數(shù)分別如圖3、圖4所示。

圖3 4.3米焦?fàn)t煙囪SO2濃度月平均檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖4 4.3米焦?fàn)t煙囪爐墻串漏檢測(cè)數(shù)

從圖3可以看出，未采用新檢查治理措施前，煙囪SO2在線檢測(cè)月均值年初超過了規(guī)定要求50 mg/m3，達(dá)到了66 mg/m3，整個(gè)半年均在規(guī)定值左右徘徊，檢查和治理爐墻串漏裝置投入使用后，SO2在線監(jiān)測(cè)數(shù)均值明顯降低，最高1月份僅為45 mg/m3，從圖4可以看出未采用新檢查治理措施前，爐墻串漏數(shù)較多，4.3米焦?fàn)t月串漏數(shù)最多達(dá)到107個(gè)，檢查和治理爐墻串漏裝置投入使用后，爐墻串漏數(shù)明顯減少并且有逐月降低的趨勢(shì)。在凈煤氣中H2S含量維持較為穩(wěn)定、滿足目前配合煤成本最優(yōu)化、焦?fàn)t各項(xiàng)加熱制度穩(wěn)定的前提下、焦?fàn)t串漏治理徹底，SO2排放達(dá)標(biāo)率100%，而且均保持在同行業(yè)領(lǐng)先水平。

4 結(jié)論

1)兩種裝置配合使用，有效杜絕焦?fàn)t爐墻串漏問題，根除了因荒煤氣串漏導(dǎo)致煙囪SO2超標(biāo)問題，同時(shí)對(duì)該裝置尺寸適當(dāng)調(diào)整，可在整個(gè)焦化領(lǐng)域所有焦?fàn)t上使用；

2) 檢查爐墻串漏裝置，有效解決焦?fàn)t爐墻串漏點(diǎn)難以測(cè)量的問題，同時(shí)可利用焦化廠危廢物，起到了節(jié)能環(huán)保效果；

3) 治理焦?fàn)t爐墻串漏裝置，有效解決焦?fàn)t爐墻串漏難以治理，原有方法易堵磚煤氣道等問題，同時(shí)可在看火孔內(nèi)部形成二次保護(hù)膜，延長(zhǎng)掛料時(shí)間，徹底解決爐墻串漏，杜絕荒煤氣進(jìn)入燃燒室，導(dǎo)致煙囪SO2濃度超標(biāo)；

4) 焦化廠配合使用檢查和治理爐墻串漏裝置，對(duì)4.3米焦?fàn)t爐墻串漏部位進(jìn)行了全面治理，檢查和治理爐墻串漏裝置投入使用后，4.3米焦?fàn)t月串漏數(shù)由最多107個(gè)減少到了12個(gè)，并且有逐月降低的趨勢(shì)，截止目前，已治理串漏看火孔近215個(gè)，僅有兩個(gè)由于石墨刮蹭爐墻磚，導(dǎo)致爐墻磚碎裂，出現(xiàn)穿孔外，其余看火孔均未發(fā)生二次串漏；

5)檢查和治理爐墻串漏裝置投入使用后，SO2在線監(jiān)測(cè)數(shù)月均值明顯降低，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由2015年月均值66 mg/m3，2016年最低降至16 mg/m3，遠(yuǎn)低于國家要求排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 季廣祥.焦化廠焦?fàn)t煙囪SO2排放濃度達(dá)標(biāo)途徑[J].煤化工，2014,37(1):35-38.

[2] 童利民，陳勇，翟瑞津，等. 一種檢查爐墻串漏裝置[P].中國 專利：201320339648.2, 2013-12-11.

[3] 陳勇，童利民，王俊. 一種治理焦?fàn)t看火孔串漏裝置及方法[P].中國 專利：CN 104059677B， 2016-04-27.

COKE OVEN WALL STRING LEAK INSPECTION METHODS AND CONTROL MEASURES OF ACHIEVING CHIMNEY EMISSIONS STANDARDS

Chen Yong

( Laiwu Branch, Shandong Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

The current wall string leak situation of coking plant 4.3 m coke oven in Laigang Corporation was described. Examination and treatment furnace wall string-drain device and control measures are developed through the analysis of current inspection, leak control coke oven wall string methods and disadvantages. To effectively solve the coke oven wall on difficult to detect and governance, the combustion chamber of coke oven are easily blocked and influence the coke oven heating, The new governance measures can form two protective film inside the combustion chamber of coke oven, and extended hang time. In the case of coke oven gas H2S content of qualified, the device could solve coke oven wall leak, ensure the chimney oven SO2emissions compliance, which is characterized with saving energy and prolong the service life of coke oven.

coke oven coke oven string leak checks governance

2016—7—16

聯(lián)系人：陳勇，工程師，山東.萊蕪(271104)，山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司生產(chǎn)管理部；