预焙阳极焙烧炉的烟气治理(正稿).doc

预焙阳极焙烧炉的烟气治理
王继明
（青海物产工业投资有限公司，西宁 810000）
摘 要：电捕器捕集法是预焙阳极焙烧炉烟气治理的主要措施，焙烧工艺是影响预焙阳极焙烧炉烟气成份及特性的重要因素，针对不同烟气特性采用相应的处理设备和工艺，是实现焙烧炉烟气达标排放的关键。
关键词：焙烧炉；沥青烟；电捕器
Pre-baked anode baking furnace flue gas treatment
Wang Ji-ming
（Qinghai products industrial investment Co., LTD, xining 810000）
Abstract: Electric catching trap set method is pre-baked anode baking furnace flue gas is the main measures, roasting is pre-baked anode baking furnace flue gas composition and characteristics of the important factors, according to the different characteristics of flue gas by corresponding processing equipment and technology, is the key to baking furnace flue gas emission standard.
Key words: baking furnace;;Pitch fume; Electric catching device
1 预焙阳极焙烧概述
焙烧炉阳极焙烧是预焙阳极生产的关键工序，阳极焙烧炉能耗高、生产过程中排放大量以沥青烟、粉尘为主的污染物,其中苯并芘为主的芘、蒽和菲类等五苯环多环芳烃是强致癌物。因此结合我国国情,采用技术成熟、能耗低、增产减污的焙烧炉烟气治理措施是碳素行业需要解决的重要问题。
按焙烧温度变化情况，可将预焙阳极生产焙烧过程分为4个阶段，即：350℃以前的低温预热阶段（1P），350～850℃之间的中温焦化阶段（2P），850～1300℃之间的高温烧结阶段（3P）和冷却降温阶段（4P）。在低温预热后期及中温焦化前期，尤其是在粘结剂沥青形成半焦以前，是焙烧过程中沥青烟挥发溢出的主要阶段。
对于不同焙烧工艺过程，阳极焙烧炉烟气有不同的特点。早期预焙阳极焙烧工艺升温速度慢，焙烧炉采用小负压小风量操作，温度曲线长达200-260h，随着焙烧技术的逐步提高，预焙阳极生产企业不断探索缩短焙烧时间的新工艺，近年以大负压大风量实现缩短焙烧时间的新型焙烧工艺逐步在预焙阳极生产中得以实施。在传统焙烧过程中，焙烧炉烟气主要成分是焙烧过程中预焙阳极中挥发的粘结剂沥青和少量粉尘，一般工况下沥青烟浓度为160-400、粉尘浓度为90-160，沥青粉尘混合物具有较好的流动性。对大负压大风量的新型焙烧工艺，在低温预热阶段后期及中温焦化阶段前期，向火道中适量送风，预焙阳极中挥发的沥青在火道内燃烧。一方面减少了焙烧炉烟气中的沥青，同时沥青烟燃烧释放热量达到节约燃料的目的。
2 阳极焙烧炉烟气治理系统
焙烧炉沥青烟气治理有焚烧法、吸附
法及电捕集法等，因电捕集法效率高、不
受生产条件限制而被广泛应用于焙烧炉沥
青烟气治理。图一所示为用于传统焙烧工
艺沥青烟气治理的电捕器设备系统。
静电捕集设备系统由增湿塔、电捕器
及引风机等组成。烟气由焙烧炉总烟道出
口经烟道进入增湿塔，经增湿塔降温后进
入电捕器内除去沥青及粉尘混合物，净化后的由引风机引入烟囱排空。
对于缩短焙烧时间的新型焙烧工艺，烟气中大量的沥青在火道中燃烧，由焙烧炉总烟道排除的烟气中，沥青烟含量很少，大部分
为粉尘、飞灰碳等混合物。其静电捕集治
设备系统如图二所示。
设备系统由增湿塔、预处理器、电捕器
及引风机等组成。烟气由焙烧炉总烟道出口
经烟道进入增湿塔，经增湿塔降温后进入预
处理器，经过折流沉降后除去烟气中的大量
粉尘，由预处理器排出的烟气由烟道进入电
捕器内除去沥青及粉尘混合物，净化后的由引风机引入烟囱排空。
3 阳极焙烧炉烟气治理系统主要设备
3.1 增湿塔
增湿塔进风、出风有上进风下出风上部顺流喷水、上进风下出风上部逆流喷水，下进风上出风下部顺流喷水、下进风上出风下部逆流喷水4种布置形式，如图三所示。
3.1.1 烟气由增湿塔上部进入，由增湿塔
下部排出，雾化喷淋水在增湿塔上部顺流
喷入(图三 a)。优点是雾化水喷嘴背向气
流方向，喷嘴不会发生堵塞，可保证系统
稳定运行；缺点是汽、水顺流运动换热效
率差，增湿塔容易出现湿底情况，尤其在
烟气温度波动频率较大时，出现增湿塔湿
底的可能性更大。这种形式适合用在烟气
含尘浓度大、温度稳定的工况下使用，如
干法水泥熟料窑尾烟气降温基本都采用这种形式的增湿塔。
3.1.2 烟气由增湿塔上部进入，由增湿塔下部排出，雾化喷淋水在增湿塔上部逆流喷入(图三 b)。优点是热交换效率高，雾化喷淋水可在增湿塔内完全蒸发，增湿塔不容易出现湿底情况，入口烟气温度波动时，自动调节喷水量可迅速稳定出口烟气温度。缺点是喷嘴朝向气流方向，容易发生喷嘴堵塞，尤其在烟气温度波动频率较小的工况时更难实现稳定运行。适应于入口烟气含尘较小、温度波动频率大的工况。
3.1.3 烟气由增湿塔下部进入，由湿塔上部排出，雾化喷淋水在增湿塔下部顺流喷入(图三 c)。优点是增湿塔不容易出现湿底现象，雾化喷淋水在增湿塔内垂直向上运动，不容易出现烟气带水现象。缺点是汽水顺流换热效率较差，并容易出现喷嘴堵塞情况。适用于烟气含尘浓度较小，对增湿塔出现湿底敏感的工况。
3.1.4 烟气由增湿塔下部进入，由湿塔上部排出，雾化喷淋水在增湿塔下部逆流喷入(图三 d)。优点是汽、水逆流换热效率高，对烟气温度变化响应时间短，不会出现烟气带水现象。缺点是容易出现增湿塔湿底。适用于烟气含尘浓度小，对增湿塔出现湿底不敏感的工况。
在采用传统焙烧工艺的阳极预焙烟气治理中，因沥青烟浓度大，增湿塔的雾化喷嘴极易因沥青粘结而堵塞。同时为兼顾与水平进风形式的电捕器进口连接方便，在工艺设计中增湿塔通常采用图三（a）的形式。以天然气、重油为燃料的焙烧炉，燃料压力稳定，尤其再采用了电磁脉冲控制系统后，焙烧炉火焰系统工作稳定，为增湿塔的连续稳定运行提供了有利条件，基本不会出现增湿塔湿底情况。以水煤气为燃料的焙烧炉因燃料供应压力不稳，焙烧炉工况（温度）波动较大，采用小流量喷嘴控制喷水量可减少增湿塔湿底情况的发生。
以大负压大风量缩短焙烧时间的新型焙烧工艺中，烟气中的沥青浓度很小，大部分是粒径、容重很小的飞灰碳粉尘，在工艺设计中增湿塔通常采用图三（d）的形式。汽水逆流运动热交换效率高，对烟气温度的响应时间短，即使对使用压力波动较大的水煤气为燃料的焙烧炉上，也可通过调节喷水量快速稳定增湿塔出口烟气温度，使电捕器在稳定的温度工况下运行。
3.2 电捕器
传统的电捕器是由管极式电除尘器演变而来，阳极一般采用管状极排板（图四），阴
极采用星型线、圆形线等。电捕器与管极式
电除尘器的最大区别是，电捕器工作在有火
灾可能性的工况下，因此电捕器不怕着火、
不会因过火造成内件失效是电捕器的重要特
征（图五）。
电捕器内捕集的沥青和粉尘混合物粘性
大，早期借鉴管极式电除尘器结构而设计的
阴极吊挂密封装置往往因为粘结了沥青发生
高压绝缘子击穿。改进后的阴极吊挂绝缘密
封装置采用迷宫式阻流密封，彻底解决了高
压绝缘子粘结沥青后爬电问题。
采用新型焙烧工艺缩短焙烧时间后，电捕器捕集到的飞灰碳燃点低，往往因为电场
闪络发生着火事故。如中铝河南分公司碳素
厂、河南沁阳黄河城碳素厂、伊川龙泉天松
碳素厂、山西运城碳素厂等多个烧炉电捕器
都曾发生不同程度的着火。因此新型焙烧工
艺上使用的电捕器，一方面电捕器内件采用
耐高温结构，同时电捕器内需要采取消防灭
火措施，一旦电捕器内发生火灾，启动消防
设施喷水灭火，确保设备安全运行。
3.2 预处理器
沥青与粉尘混合物的流动性由混合物中
粉尘的含量决定，在采用以缩短焙烧时间为
主要特征的新型焙烧工艺时，降低预焙阳极
焙烧炉烟气中粉尘的含量是保证电捕器长期
稳定运行的关键。工程实践中一般采用前置
预处理器除去（减小）烟气中的粉尘，预处
理器采用卧式结构，烟气进入预处理器后遇
到内部折流板后不断改变气流方向，烟气中
的粉尘撞到折流板后落入灰斗后排出。
4 阳极焙烧炉烟气治理系统工艺设计
预处理器在工艺设计中一般单独布置
(图二)，在设备技改现场受限无法布置时
，常与电捕器结合制作为一台整体设备，
预处理器进口采用上进风新式(图六)，工
程实践证明上进风的预处理器有更好的降
尘效果。新建工程中采用上进风预处理器
与电捕器结合为一体，配合下部进风、上
部出风、雾化喷淋水在增湿塔下部逆流喷
入(图三 d)形式的增湿塔，可减小设备阻
力和占地面积并降低设备投资，工程实践证明其效果优于预处理器分散布置形式。
5 结语
随着预焙阳极焙烧技术的不断改进，缩短焙烧时间大大提高了焙烧炉产量。对预焙阳极焙烧炉而言，不同焙烧炉及不同焙烧工艺的烟气特性有很大差别，在以缩短焙烧时间为主要特征的新型焙烧工艺中，焙烧炉烟气成份主要是大量粉尘和少量沥青，经前置预处理器沉降粉尘后进入电捕器捕集沥青是技术关键；采用上进风形式的预处理器更有利提高预处理器的除尘效率，采用上进风形式的预处理器与电捕器结合为一体可减小设备占地面积，有利于提高治理效果并降低设备投资。
参考文献:
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作者简介：王继明 1957年生，江苏姜堰市人，1980年毕业于华东理工大学，现在青海物产工业投资有限公司从事项目工程和设备管理工作。
作者地址：青海省西宁市大通县后子河上孙村
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