楊福進(jìn)

（華電重工股份有限公司，上海 200122）

火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)設(shè)計

楊福進(jìn)

（華電重工股份有限公司，上海 200122）

燃煤輸運系統(tǒng)的除塵設(shè)計對火力發(fā)電廠的安全運行至關(guān)重要。以火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)為研究對象，以設(shè)計良好的除塵系統(tǒng)為目標(biāo)，總結(jié)火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的設(shè)計特點，并結(jié)合翻車機(jī)、煤倉間和碎煤機(jī)室的除塵特點，總結(jié)火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵問題，并提出改進(jìn)方法。

火力發(fā)電；除塵設(shè)計；翻車機(jī)房；煤倉間；碎煤機(jī)室

0 引言

隨著火力發(fā)電廠容量的增加，相應(yīng)的煤炭消耗量也逐漸增大，而煤在輸運的各個環(huán)節(jié)中都會產(chǎn)生較多的粉塵，這將直接影響周圍環(huán)境和現(xiàn)場工人的健康，因此，火力發(fā)電廠的燃煤輸送系統(tǒng)需要良好的除塵系統(tǒng)做保障。對火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)除塵系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)問題展開探討，總結(jié)各環(huán)節(jié)煤粉塵的特點，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 除塵系統(tǒng)設(shè)計原則及內(nèi)容

1.1 粉塵特點

火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)除塵對象主要為煤在輸送過程中產(chǎn)生的粉塵，火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)粉塵有別于其他粉塵，具有以下特點。

（1）粒徑小?；鹆Πl(fā)電廠輸煤系統(tǒng)煤粉塵屬于微粉塵，粒徑大于5μm的煤粉塵約占12.6%，小于5μm的煤粉塵約占87.4%，煤粉塵粒徑基本小于10μm［1］。

（2）粉塵重度大。由于火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)的煤粉塵粒徑微小，粉塵粒子質(zhì)量很小，絕大部分不會落到地面上，而是長時間處于漂浮狀態(tài)，充滿整個密閉空間，導(dǎo)致粉塵重度大。

（3）飛灰比電阻不確定。飛灰比電阻與飛灰的化學(xué)成分、溫度及濕度因素都有關(guān)，而火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)所處的氣候環(huán)境變化無常，尤其是溫度、濕度變化較大，所以煤粉塵的飛灰比電阻難以給出一定的范圍。

（4）具有較強(qiáng)吸水性。

（5）干煤粉塵不具有黏結(jié)性，濕煤粉塵有較強(qiáng)的黏結(jié)性，尤其是地表層煤，揮發(fā)性大，潮濕后易黏結(jié)。

（6）煤粉塵是可燃物，當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到一定值，并具備一定條件時，可產(chǎn)生較強(qiáng)的爆炸。

1.2 除塵系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及方式選擇

除塵系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為：煤粉塵中游離二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%及以上時，工作地點空氣含塵質(zhì)量濃度不應(yīng)大于2mg／m3，向室外排放質(zhì)量濃度不應(yīng)大于60mg／m3；游離二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%以下時，工作地點空氣中含塵質(zhì)量濃度不應(yīng)大于10 mg／m3，向室外排放質(zhì)量濃度不應(yīng)大于120mg／m3［1］。

一般情況下，輸煤系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的除塵方式選擇如下：（1）轉(zhuǎn)運站、碎煤機(jī)室及煤倉（斗）等揚塵點宜采用機(jī)械通風(fēng)除塵方式［2］；（2）卸煤溝的地上部分、翻車機(jī)室揚塵點及卸船機(jī)碼頭受料斗宜采用水噴霧降塵方式；（3）開放煤場宜采用噴槍噴灑抑塵方式，對于環(huán)境要求較高的煤場可采用封閉式圓錐結(jié)構(gòu)，但該方式初期投資較大。

在實際設(shè)計工作中，輸煤系統(tǒng)的除塵設(shè)計需靈活應(yīng)用，除工藝流程的需求外，還應(yīng)綜合考慮多種影響因素，如當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)、燃用煤種、粉塵飛揚程度及煤種表面水分等。特別注意，除塵系統(tǒng)設(shè)計不僅要滿足室內(nèi)含塵質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)，而且要符合室外排放質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)。

2 翻車機(jī)房除塵系統(tǒng)設(shè)計

2.1 翻車機(jī)房濕式除塵系統(tǒng)

當(dāng)翻車機(jī)開始卸料時，車廂里面的物料通過翻車機(jī)的旋轉(zhuǎn)落入下方的煤溝或緩沖料倉內(nèi)，物料在降落過程中瞬間產(chǎn)生大量的煤粉塵，同時翻車機(jī)在翻轉(zhuǎn)車廂時也會產(chǎn)生大量的漂浮煤粉塵。煤粉塵通過擴(kuò)散和漂浮彌漫整個卸煤車間，通過設(shè)置水噴霧裝置抑制煤粉塵的擴(kuò)散［3］，可達(dá)到除塵的目的。

翻車機(jī)卸煤時煤粉塵量通常較大且瞬間擴(kuò)散，有時噴霧抑塵效果較差，出現(xiàn)水霧和粉塵同時彌漫在車間內(nèi)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響周圍環(huán)境。另外，水噴霧抑塵系統(tǒng)采用水作為捕捉粉塵的介質(zhì)，如地處嚴(yán)寒地區(qū)，水噴到物料上容易使物料結(jié)凍成塊，反而增加了物料解凍的負(fù)荷，同時增加了碎煤機(jī)的工作負(fù)荷，因此，冬季翻車機(jī)卸煤時，濕式水噴霧系統(tǒng)的應(yīng)用受到制約。

2.2 翻車機(jī)房干式除塵系統(tǒng)

干式除塵系統(tǒng)通過風(fēng)機(jī)將含塵氣體吸入除塵器內(nèi)進(jìn)行過濾，然后將潔凈空氣排入大氣，同時將過濾后的粉塵進(jìn)行集中處理，這種除塵方式更為環(huán)保、簡潔和高效。干式除塵系統(tǒng)不受水源和氣候條件的制約，在嚴(yán)寒、炎熱地區(qū)均可采用。此外，干式除塵方式不會增加物料的水分，對物料成分沒有影響，且收集后的煤粉塵可以通過輸送系統(tǒng)送至物料中，不會產(chǎn)生含煤廢水，不需要設(shè)置污水處理系統(tǒng)。

應(yīng)用干式布袋除塵系統(tǒng)時，應(yīng)特別注意處理好吸塵風(fēng)口的布置，翻車機(jī)揚塵屬于大面積開口揚塵，粉塵收集口的布置至關(guān)重要，管道內(nèi)風(fēng)速也是影響粉塵收集效率的重要因素。管道系統(tǒng)應(yīng)充分捕捉翻車機(jī)工作過程中產(chǎn)生的煤粉塵，同時要處理好煤粉塵的回收，避免二次揚塵。

2.3 翻車機(jī)房除塵系統(tǒng)設(shè)計案例

某項目位于哈薩克斯坦某城市，所處地區(qū)夏季最高氣溫41℃，冬季最低氣溫-37℃，全年平均氣溫約7℃。翻車機(jī)用于翻卸火車輸送的煤料，然后通過皮帶系統(tǒng)輸送至儲煤場，從儲煤場取煤后經(jīng)破碎機(jī)送至主廠房煤倉斗內(nèi)。由于翻車機(jī)房的兩端結(jié)構(gòu)不能封閉，且機(jī)房內(nèi)不設(shè)采暖系統(tǒng)，所以該翻車機(jī)房不能采用水噴霧抑塵方式，業(yè)主指定要求對翻車機(jī)房設(shè)置干式除塵系統(tǒng)。翻車機(jī)房設(shè)置干式布袋除塵器，用于收集翻車機(jī)工作過程中產(chǎn)生的煤粉塵，收集的煤粉塵通過袋式除塵器過濾后，經(jīng)電動卸灰閥和螺旋輸送機(jī)送至翻車機(jī)下方的緩沖料斗內(nèi)，最終通過皮帶輸送到儲煤場。

翻車機(jī)房除塵系統(tǒng)流程和布置如圖1、圖2所示，翻車機(jī)下方的料斗較長，煤粉塵揚塵空間較大，粉塵的收集難度增加。結(jié)合翻車機(jī)房的整體布置，該除塵系統(tǒng)在緩沖料斗的兩側(cè)設(shè)置了2路吸塵管道，每側(cè)設(shè)置8個吸塵口，管道風(fēng)速為20.0～22.0 m／s，罩口風(fēng)速為2.0～2.5m／s。由于較大流速的含塵氣流對管道和管件的磨損較大，管道壁厚選取5mm。翻車機(jī)工作時，隨著旋轉(zhuǎn)角度的增加，煤料下落量逐漸增加，煤粉塵也逐漸增加，當(dāng)煤料全部下落后，煤粉塵開始充滿整個料斗上方。根據(jù)上述翻車機(jī)工作特點可得出煤粉塵的產(chǎn)生及分布情況：車廂旋轉(zhuǎn)過程中，其開口朝向側(cè)的粉塵產(chǎn)生量明顯大于其開口背向側(cè)，因此，除塵系統(tǒng)2路管道的排風(fēng)量并不相同，可通過調(diào)節(jié)吸塵口處風(fēng)閥開度來調(diào)節(jié)兩側(cè)管道的排風(fēng)量，達(dá)到良好的除塵效果，翻車機(jī)房除塵系統(tǒng)主要設(shè)備及參數(shù)見表1。

圖1 翻車機(jī)房除塵系統(tǒng)流程

圖2 翻車機(jī)房除塵系統(tǒng)布置

表1 翻車機(jī)房除塵系統(tǒng)主要設(shè)備及參數(shù)

續(xù)表

3 煤倉間除塵系統(tǒng)設(shè)計

3.1 煤倉間除塵特點

煤倉間的煤斗中存儲著一定量的鍋爐燃燒用煤，煤在儲存的過程中產(chǎn)生可燃性瓦斯氣體，如果這些可燃性氣體長時間排不出去，達(dá)到一定的質(zhì)量濃度后遇到火花就會產(chǎn)生爆炸。當(dāng)皮帶卸煤時，如果煤水分較低，也會產(chǎn)生大量的煤粉塵，煤粉塵達(dá)到一定質(zhì)量濃度后遇到火花也將產(chǎn)生爆炸，因此，必須設(shè)置可靠的通風(fēng)除塵系統(tǒng)及時排出可燃性氣體和粉塵。

將被收集的煤粉塵回送至同一個煤倉的設(shè)計方案存在弊端，當(dāng)該煤倉進(jìn)行檢修時，煤粉塵在下落過程中很快就會漂浮充滿整個煤倉，如此時的檢修工作中有火花產(chǎn)生（如電焊工作），則煤倉存在發(fā)生爆炸的危險。另外，如煤粉塵輸送系統(tǒng)發(fā)生故障，導(dǎo)致除塵器灰斗積灰，則除塵系統(tǒng)必須停運并檢修輸送設(shè)備，這將影響輸煤系統(tǒng)的運行。因此，實際設(shè)計中應(yīng)考慮被收集的煤粉塵可回送至不同的煤倉內(nèi)。

3.2 煤倉間除塵系統(tǒng)設(shè)計案例

某項目位于菲律賓達(dá)沃，來料皮帶寬1000mm，帶速為2m／s，每臺鍋爐設(shè)有6個煤倉，每個煤倉的排風(fēng)量為8000m3／h，6個煤倉設(shè)置1套集中干式除塵系統(tǒng)?？紤]到管道的生產(chǎn)加工和實際安裝導(dǎo)致的漏風(fēng)量以及各個煤倉同時排風(fēng)的運行工況，除塵器的處理風(fēng)量考慮一定的附加值，其額定處理風(fēng)量為10000m3／h，各煤倉間通過電動風(fēng)閥切換運行來排出倉內(nèi)聚集的可燃性氣體。該系統(tǒng)除塵器采用脈沖清灰方式，收集的煤粉塵經(jīng)螺旋輸送機(jī)送至2個煤倉內(nèi)（圖3所示的煤倉1和煤倉2）。在除塵器出口設(shè)置電動三通調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)煤粉塵送回至不同煤倉的功能，該設(shè)計方案可有效避免檢修和煤粉塵輸送系統(tǒng)故障造成的不良后果，煤倉間的主要設(shè)備及參數(shù)見表2。

表2 煤倉間除塵系統(tǒng)主要設(shè)備及參數(shù)

4 碎煤機(jī)室除塵系統(tǒng)設(shè)計

圖3 煤倉間除塵系統(tǒng)流程

4.1 碎煤機(jī)室除塵特點

當(dāng)煤料被皮帶輸送入碎煤機(jī)時，由于碎煤機(jī)本體在帶負(fù)荷運轉(zhuǎn)時具有鼓風(fēng)作用，且煤流向下經(jīng)過落煤管的同時攜帶空氣氣流沖入導(dǎo)料槽的受料點，形成局部增壓。碎煤機(jī)本體的鼓風(fēng)量越大，落煤管高差越大，粉塵飛揚就越嚴(yán)重。碎煤機(jī)室通常采用全封閉式的維護(hù)結(jié)構(gòu)，對于碎煤機(jī)工作過程中產(chǎn)生的揚塵，宜設(shè)置干式布袋除塵器，一方面可將煤破碎過程中產(chǎn)生的大量粉塵，尤其是碎煤機(jī)和振動給煤篩產(chǎn)生的煤粉塵收集起來，另一方面在干式除塵系統(tǒng)工作過程中，碎煤機(jī)及管道系統(tǒng)內(nèi)部維持在負(fù)壓狀態(tài)下，降低了粉塵爆炸的可能性。

4.2 碎煤機(jī)室除塵系統(tǒng)設(shè)計案例

某項目位于菲律賓達(dá)沃，輸煤系統(tǒng)設(shè)置2臺環(huán)錘式破碎機(jī)（1運1備，緊急工況可同時運行），單臺額定出力為1900 t／h。為了可靠收集運行過程中產(chǎn)生的揚塵，設(shè)置2套脈沖布袋除塵系統(tǒng)和1套壓縮空氣系統(tǒng)。對于每套干式除塵系統(tǒng)，在每個粉塵產(chǎn)生點設(shè)置1個吸塵罩，分別設(shè)置在來料皮帶機(jī)頭部、出料皮帶機(jī)尾部及振動煤篩上部，如圖4所示。

圖4 碎煤機(jī)室除塵系統(tǒng)布置

來料皮帶機(jī)頭部吸塵點風(fēng)量為3000m3／h，振動煤篩上部吸塵點風(fēng)量為8000m3／h，出料皮帶機(jī)尾部吸塵點風(fēng)量為10000m3／h，根據(jù)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)，管道風(fēng)速為20.0～22.0m／s，罩口面風(fēng)速為1.5～2.5m／s。碎煤機(jī)與振動煤篩通過落料管相連，由于碎煤機(jī)體上無法設(shè)置吸塵口，碎煤機(jī)工作過程中產(chǎn)生的揚塵在負(fù)壓作用下經(jīng)落料管通過振動煤篩上的吸塵點排出，經(jīng)過布袋除塵器過濾后的氣體排入大氣，碎煤機(jī)室的主要設(shè)備及參數(shù)見表3。

表3 碎煤機(jī)室除塵系統(tǒng)主要設(shè)備及參數(shù)

5 結(jié)束語

良好的除塵系統(tǒng)設(shè)計為火力發(fā)電廠的安全運行提供了可靠保證，同時也為工作人員創(chuàng)造了健康的工作環(huán)境。基于火力發(fā)電廠現(xiàn)狀，總結(jié)其除塵系統(tǒng)的設(shè)計特點，以實際設(shè)計案例分析翻車機(jī)房、煤倉間和碎煤機(jī)室除塵系統(tǒng)設(shè)計的難點，并提出有效改進(jìn)措施，指出除塵系統(tǒng)的設(shè)計除滿足工藝需求外，還應(yīng)綜合考慮多種影響因素，尤其應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保指標(biāo)，注意粉塵的收集和排放。

［1］DL／T 5035—2004火力發(fā)電廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］DL／T 5187.2—2004火力發(fā)電廠運煤設(shè)計技術(shù)規(guī)程第2部分：煤塵防治［S］.

［3］李善化，康慧，孫相軍.火力發(fā)電廠及變電所供暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計手冊［M］.北京：中國電力出版社，2001.

（本文責(zé)編：弋洋）

X 701.2

A

1674-1951（2015）08-0015-04

楊福進(jìn)（1981—），男，山東即墨人，工程師，工學(xué)碩士，從事電廠暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計方面的工作（E-mail：yangfj＠chec.com.cn）。

2015-03-16；

2015-06-25