目前, 國內(nèi)建設(shè)的大型焦?fàn)t主要有炭化室高7.63m和7m的頂裝焦?fàn)t及炭化室高6.25m的搗固焦?fàn)t。焦?fàn)t污染物排放分為兩類，一類是裝煤、出焦、熄焦時的陣發(fā)性排放，排放的粉塵量大，并與操作頻度有關(guān)；另一類為不完全屬于陣發(fā)性的有害氣體。不同規(guī)格的焦?fàn)t，每天打開各泄漏口的次數(shù)及密封面長度不同，其排放的粉塵量和有害氣體量也不同。采用大容積焦?fàn)t，生產(chǎn)同樣規(guī)模的焦炭，由于每天打開泄漏口的次數(shù)少從而減少了污染物排放量。
1 陣發(fā)性排放煙塵的治理
1.1 推焦、裝煤除塵采用的不同節(jié)能減排技術(shù)
1.1.1 7m頂裝焦?fàn)t
7m焦?fàn)t的裝煤除塵采用單集氣管高壓氨水噴射，上升管內(nèi)形成一定負(fù)壓，將裝煤時的部分煙塵吸入集氣管，另一部分煙塵經(jīng)除塵裝煤車，由地面站除塵風(fēng)機抽吸至地面站進行除塵。為了提高裝煤煙塵捕集效果，機側(cè)推焦機上設(shè)有抽吸機側(cè)爐門上方、平煤小爐門上方及爐門清掃裝置上方逸散的塵的捕集凈化裝置。此外，推焦機上還設(shè)有平煤小爐門密封裝置。
1.1.2 7.63m頂裝焦?fàn)t
7.63m焦?fàn)t采用PROven系統(tǒng)配合除塵裝煤車順序裝煤，裝煤車裝煤套筒設(shè)密封導(dǎo)套，裝煤煙塵通過PROven系統(tǒng)裝煤時產(chǎn)生的負(fù)壓由爐頂空間抽吸到荒煤氣系統(tǒng)中。PROven的核心是集氣管負(fù)壓操作，炭化室壓力根據(jù)荒煤氣發(fā)生量自動調(diào)節(jié)，使炭化室底部壓力保持在40～60Pa，確保機、焦側(cè)和爐頂區(qū)荒煤氣不向大氣逸散。其技術(shù)原理是在橋管末端設(shè)置1根帶槽口的皇冠管，伸入可以調(diào)節(jié)水位的固定杯中，根據(jù)從上升管采集到的壓力來調(diào)節(jié)固定杯中的水位，相應(yīng)調(diào)節(jié)皇冠管上的槽口開度值。
1) 裝煤階段的PROven狀態(tài)。氨水噴嘴噴灑氨水，冷卻來自焦?fàn)t的荒煤氣，大水量溢流管關(guān)閉后，液位調(diào)節(jié)閥動作，調(diào)節(jié)杯水出口完全打開。炭化室的荒煤氣通過皇冠管末端的狹縫及調(diào)節(jié)杯下方的氨水出口進入集氣管，以防止荒煤氣外逸。裝煤結(jié)束后，裝煤車可以自動清掃裝煤孔座，待裝煤孔蓋蓋嚴(yán)后，對裝煤孔蓋與座之間的縫隙澆灌泥漿進行密封，防止裝煤后煙氣外逸。
2) 推焦階段的PROven狀態(tài)。上升管水封蓋完全打開，燒掉殘余荒煤氣及結(jié)焦期間產(chǎn)生的石墨。開啟橋管內(nèi)的氨水噴嘴，打開大水量溢流管，關(guān)閉液位調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)杯快速注水并溢流進入集氣管�；使诠艿莫M縫被水完全浸沒，切斷殘余荒煤氣在橋管與集氣管之間的流通，防止空氣進入集氣管。
1.1.3 6.25m搗固焦?fàn)t
1) 大型搗固焦?fàn)t爐門高，開口面積大，裝煤時機側(cè)爐口長時間處于開放狀態(tài)，故裝煤煙塵排放難以控制，成為搗固焦?fàn)t大型化的主要制約因素。6.25m搗固焦?fàn)t采用了將集氣系統(tǒng)布置在焦側(cè)，配合高低壓氨水噴射裝置、雙U形管導(dǎo)煙車、機側(cè)爐門密封裝置及爐頭煙氣抽吸裝置，最大限度地控制煙塵的外逸。從投產(chǎn)后的效果看，集氣系統(tǒng)布置在焦側(cè)能更好、更快地將荒煤氣導(dǎo)入集氣管，環(huán)保效果良好。
推焦前和推焦桿退出后，特別是切煤餅機構(gòu)工作時，機側(cè)爐門外逸煙塵大，有時還有明火燒烤機側(cè)拉條彈簧。機側(cè)爐頭煙氣抽吸裝置采用爐柱間的小集塵罩、集塵干管、中間車輛控制閥組合的抽吸方式，可解決煙塵外逸問題，避免燒烤拉條和彈簧，煙塵用抽吸裝置直接送到出焦除塵管道，通過集塵管道到達出焦除塵地面站，無需增設(shè)其他設(shè)備。
搗固焦?fàn)t的雙U形管導(dǎo)煙車，采用了不同于其他搗固焦?fàn)t機械的工作方式。除塵導(dǎo)煙車在爐頂軌道上運行，車上布置了車體機側(cè)U型導(dǎo)煙管和車體中部U型導(dǎo)煙管，構(gòu)成雙U形管系統(tǒng)。上升管清掃裝置、高低壓氨水切換裝置及上升管水封蓋和閥體的啟閉裝置布置在車體的焦側(cè)。
裝煤推焦機上安裝有活動的爐門密封框，在裝煤過程中將煤餅和爐門框之間充分密封，導(dǎo)煙孔采用水封結(jié)構(gòu)，U型管通過導(dǎo)煙孔水封座與焦?fàn)t炭化室連通，提高了導(dǎo)煙孔的嚴(yán)密性。
裝煤時可通過第（n+2）孔橋管處高壓氨水噴射產(chǎn)生的抽吸力，將正在裝煤的第n孔炭化室產(chǎn)生的煙氣通過車體機側(cè)的U型導(dǎo)煙管導(dǎo)到第（n+2）孔炭化室，進入集氣管，防止炭化室機側(cè)吸入空氣直接進入集氣管，也避免炭化室機側(cè)有煙氣逸出。隨煤餅的裝入，開啟第（n－1）孔橋管處的高壓氨水，借助其噴射產(chǎn)生的抽吸力，將第n孔炭化室內(nèi)產(chǎn)生的煙氣經(jīng)車體中部的U型導(dǎo)煙管導(dǎo)人第（n－1）孔炭化室，進入集氣管。隨煤餅的繼續(xù)裝入，開啟第n孔橋管處的高壓氨水，借助其噴射產(chǎn)生的抽吸力直接導(dǎo)入集氣管。
2) 增設(shè)煤事故處理裝置。搗固焦?fàn)t裝煤掉角或塌餅時，會有大量煤粉散落在機側(cè)操作臺上，爐前余煤溜槽和余煤膠帶運輸機能快速將散落的煤料外運。搗固焦?fàn)t煤餅裝爐時，可能出現(xiàn)煤餅未全部進入炭化室而無法安裝機側(cè)爐門的情況，搗固裝煤推焦一體機安裝了專用切煤餅機，可迅速切掉煤餅多余的部分，切下的煤料用爐前余煤溜槽和余煤膠帶運輸機快速外運。
煤事故處理裝置主要由事故煤槽、煤槽下余煤膠帶運輸機、爐前余煤溜槽和余煤膠帶運輸機組成。事故煤槽在生產(chǎn)中用于煤餅實驗，當(dāng)生產(chǎn)不穩(wěn)定時，通過實驗來驗證煤餅的穩(wěn)定性，分析煤餅的倒塌原因。當(dāng)裝煤煤餅損壞而不能繼續(xù)裝入炭化室時，對事故煤餅進行處理。
1.2 出焦、熄焦除塵采用的相同節(jié)能減排技術(shù)
1.2.1 出焦除塵的處理設(shè)施
除塵攔焦機采用兩軌結(jié)構(gòu)，集塵裝置包括集塵罩及煙氣外引機構(gòu)，考慮到熱浮力對煙塵收集的影響，焦側(cè)增加了捕煙塵擋罩，以捕集摘焦側(cè)爐門和推焦時從攔焦機煙塵罩和爐柱縫隙間泄漏的煙塵。在焦側(cè)爐門打開前就位，抽吸爐門打開后炭化室正上方散發(fā)的煙塵及爐門處于清掃位置時散發(fā)的煙塵。
導(dǎo)焦柵兩側(cè)設(shè)置了擋塵板。導(dǎo)焦柵頂部及前端與爐框相接觸部位的正上方及上部側(cè)面位置設(shè)置了吸塵罩，以減小導(dǎo)焦時高溫?zé)煔馐軣岣×Φ挠绊�，將出焦時的煙塵導(dǎo)入集塵干管中。除塵罩的后端與濕熄焦車上方主集塵罩進入除塵干管的管道相連，前端設(shè)置彈壓式密封條，與爐柱正面接觸加壓密封。
出焦時采用定點接焦，其上方設(shè)置主集塵罩，收集出焦時的煙塵，并通過外引機構(gòu)與除塵干管相連。主集塵罩由骨架和耐熱不銹鋼板組成，能適應(yīng)熱變形。煙氣外引機構(gòu)采用皮帶小車，除塵干管布置在焦側(cè)熄焦車軌道外的結(jié)構(gòu)架上。
1.2.2 熄焦除塵的節(jié)能減排措施
大容積焦?fàn)t的熄焦全部采用干熄法，干熄焦具有完善的除塵設(shè)施，除塵方式為地面站方式。濕法熄焦作為備用手段在干法熄焦檢修時使用。針對濕法熄焦時約3m的焦炭層厚度，設(shè)計采用穩(wěn)定熄焦或壓力熄焦技術(shù)，熄焦時間控制在90s以內(nèi)，焦炭水分穩(wěn)定在3％左右。熄焦塔上設(shè)有折流式粉塵捕集裝置，用噴嘴對除塵片定期清掃，從而大幅降低噸焦粉塵的排放量。
2 連續(xù)性排放煙塵的治理
大容積頂裝和搗固焦?fàn)t采用的節(jié)能減排技術(shù)基本相同。7m頂裝焦?fàn)t裝煤孔蓋和搗固焦?fàn)t除炭孔蓋采用球面密封，裝煤孔蓋與座間為球面接觸，增加了裝煤孔蓋的嚴(yán)密性。
7.63m焦?fàn)t的裝煤孔座和孔蓋的密封表面為圓錐形，密封性好。金屬對金屬的密封不能充分達到氣密，使用泥封爐蓋，其操作由裝煤車自動控制，裝煤孔座可使裝煤車套筒、裝煤孔座清掃器自找中心．裝煤孔蓋具有防止傾斜的特點。搗固焦?fàn)t導(dǎo)煙孔采用水封結(jié)構(gòu)，密封效果好。
7m頂裝焦?fàn)t和6.25m搗固焦?fàn)t的爐門采用彈性刀邊，爐門刀邊密封靠彈簧頂壓，刀邊受力均勻，密封效果好。7.63m焦?fàn)t采用的TKEC型爐門為彈簧門栓、彈性刀邊和撓性腹板式結(jié)構(gòu)，刀邊彈性力可調(diào)節(jié)，適應(yīng)密封面的變形，保證密封嚴(yán)密不漏。
爐頂上升管蓋、橋管與閥體承插均采用水封結(jié)構(gòu)，杜絕了上升管蓋和橋管承插處的冒煙現(xiàn)象。上升管根部采用鑄鐵底座，防止了上升管根部因損壞而引起的冒煙冒火。頂裝和搗固焦?fàn)t按最大孔數(shù)配置的基本參數(shù)見表1。
表1 焦?fàn)t按最大孔數(shù)配置的基本參數(shù)
項目 7m頂裝焦?fàn)t 7.63m頂裝焦?fàn)t 6.25m搗固焦?fàn)t
設(shè)計規(guī)模，萬t／a 150 210 140
焦?fàn)t爐型 JNX3-70-1 7.63 JND6.25-07
焦?fàn)t孔數(shù)，孔 2×60 2×70 2×56
干熄焦配置，t/h 1×190 2×140 1×170
單孔裝煤量，t 41.7 57.19 45.6
單孔焦炭產(chǎn)量，t 32.1 42.89 34.7
焦?fàn)t周轉(zhuǎn)時間, h 22 25.5 24.5
每孔每年焦炭產(chǎn)量, t 12780 14735 12410
每天出爐次數(shù),次 130.9 131.8 109.6
泄漏口數(shù)量,個 840 980 672
3 降低焦?fàn)t煙囪廢氣中的NOx
3.1 7m頂裝焦?fàn)t的減排措施
① 貧煤氣加熱時，貧煤氣和空氣分三段供給。
② 焦?fàn)t煤氣加熱時，空氣分三段供給。
③ 采用多段加熱，減小高向溫差，降低火道平均溫度，有效降低煤氣的燃燒強度。
④ 加大廢氣循環(huán)量。
3.2 7.63m焦?fàn)t的減排措施
① 貧煤氣加熱時，空氣分三段供給。
② 焦?fàn)t煤氣加熱時，空氣分三段供給。
③ 采用多段加熱，減小高向溫差，降低火道平均溫度。
④ 減小廢氣循環(huán)量。
3.3 大容積搗固焦?fàn)t的減排措施
大容積搗固焦?fàn)t的加熱系統(tǒng)采用廢氣循環(huán)，降低焦?fàn)t煙囪排放廢氣中NOx含量。
4 結(jié)論
1) 7m焦?fàn)t裝煤除塵采用單集氣管高壓氨水噴射與除塵裝煤車及除塵地面站相配合的處理方式，最終排放氣體可達到環(huán)保要求。
2) 當(dāng)入爐煤揮發(fā)分在（24±1)％、水分＜10%時，7.63m焦?fàn)t采用PROven系統(tǒng)與夏爾克裝煤車配合，基本上可實現(xiàn)無煙裝煤，效果與噴灑高壓氨水加地面除塵站的系統(tǒng)相當(dāng)，排放氣體達到環(huán)保要求。
3) 6.25m搗固焦?fàn)t采用高壓氨水噴射裝置、雙U形管導(dǎo)煙車、機側(cè)爐門密封裝置及爐頭煙氣抽吸裝置，可最大限度地控制煙塵氣外逸，環(huán)保效果好。
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