國家能源集團(tuán)諫壁發(fā)電廠 鎮(zhèn)江 212006

0 引言

圓形料場作為封閉型儲(chǔ)煤場，與開放式條形煤場相比，無論是在節(jié)能環(huán)保方面還是在自動(dòng)化生產(chǎn)和提高土地利用率方面都具有較大優(yōu)勢，且運(yùn)行時(shí)對外揚(yáng)塵污染極小，使用時(shí)不受外界天氣影響，當(dāng)前在火電行業(yè)得到了比較廣泛的應(yīng)用[1]。圓形料場主要由圓形料場堆取料機(jī)、半球狀鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架、圓形料場擋墻、進(jìn)出料皮帶機(jī)系統(tǒng)及其他輔助設(shè)施組成，如圖1所示。

圖1 圓形料場主要結(jié)構(gòu)示意圖

圓形料場作為封閉型煤場，其對外環(huán)保優(yōu)點(diǎn)明顯，但其內(nèi)部仍然存在比較嚴(yán)重的空氣污染。主要原因有：1）堆煤作業(yè)時(shí)落差大，圓形料場內(nèi)產(chǎn)生大量煤粉塵且長期飄浮在空氣中；2）煤炭自燃散發(fā)大量煙氣，其中也包含CO、H2S、烷烴、烯烴等有毒有害氣體[2]；3）基于圓形料場的特殊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，粉塵和煙氣長期彌漫在圓形料場內(nèi)部，圓形料場堆取料機(jī)的司機(jī)室處于圓形料場中心部位，室內(nèi)空氣中煙氣、粉塵污染嚴(yán)重，含氧量低，既不能開啟門窗向室外自然通風(fēng)，也無強(qiáng)制與煤場外部通風(fēng)設(shè)備，目前只有采取增加門窗氣密性和室內(nèi)空氣凈化器等措施來緩解，但空氣質(zhì)量改善效果不明顯。長期工作在如此惡劣環(huán)境的運(yùn)行人員身體健康面臨嚴(yán)重的職業(yè)病危害。

1 司機(jī)室空氣凈化系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

為改善圓形料場堆取料機(jī)司機(jī)室作業(yè)環(huán)境，進(jìn)行了深入研究、設(shè)計(jì)了一套新風(fēng)系統(tǒng)，為圓形料場堆取料機(jī)司機(jī)室源源不斷提供新鮮空氣，為作業(yè)人員提供充足的氧氣，排出室內(nèi)污濁的空氣，保證司機(jī)室內(nèi)空氣潔凈和新鮮，保障了運(yùn)行操作人員身體健康。

參照DL / T5035—2016《火力發(fā)電廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》，圓形料場堆取料機(jī)新風(fēng)系統(tǒng)需滿足以下要求：新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口設(shè)在煤場外通風(fēng)處，引入較潔凈空氣，新風(fēng)應(yīng)過濾凈化處理；由于司機(jī)室周圍環(huán)境空氣較為惡劣，司機(jī)室內(nèi)部需采用微正壓通風(fēng)，并將室內(nèi)污濁、有害空氣及時(shí)排出；風(fēng)量大小可以方便調(diào)節(jié)，增加能量回收再利用。新風(fēng)系統(tǒng)的新風(fēng)量需滿足兩點(diǎn)要求：滿足衛(wèi)生要求的每人30 m3/h的新鮮空氣量和保持室內(nèi)微正壓所需的風(fēng)量；室內(nèi)空氣能全部排換[3]。

2 新風(fēng)系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)組成

圓形料場堆取料機(jī)司機(jī)室新風(fēng)系統(tǒng)主要由空氣過濾送風(fēng)裝置（風(fēng)機(jī)）、旋轉(zhuǎn)送風(fēng)裝置、管路、全熱交換新風(fēng)機(jī)、進(jìn)排風(fēng)口、電氣控制設(shè)備等組成。其工作原理為：圓形料場外空氣過濾送風(fēng)裝置（風(fēng)機(jī)）經(jīng)送風(fēng)管道、旋轉(zhuǎn)接風(fēng)裝置與全熱交換新風(fēng)機(jī)、排風(fēng)口等連接，室外新鮮空氣經(jīng)過過濾，通過管道進(jìn)入全熱交換器，然后通過風(fēng)管送向送風(fēng)口，室內(nèi)污濁空氣經(jīng)室內(nèi)排風(fēng)口引入全熱交換器，然后集中排放到司機(jī)室外；室外新鮮空氣與室內(nèi)渾濁空氣在全熱交換器內(nèi)完成溫濕度交換，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能的換氣目的[4]。

圖2 新風(fēng)系統(tǒng)布置圖

2.1 過濾送風(fēng)裝置及管路

在圓形料場外部通風(fēng)處設(shè)置空氣過濾送風(fēng)裝置機(jī)房，新風(fēng)系統(tǒng)從圓形料場外通風(fēng)處引入新鮮空氣。如圖3所示，風(fēng)機(jī)布置在送風(fēng)裝置機(jī)房內(nèi)，將新鮮潔凈的空氣通過管道送入圓形料場堆取料機(jī)司機(jī)室，進(jìn)入風(fēng)機(jī)的外部空氣經(jīng)三層濾網(wǎng)和一層板式活性炭過濾網(wǎng)凈化處理，確保了源頭空氣潔凈、新鮮。

圖3 空氣過濾送風(fēng)裝置機(jī)房

不同于常規(guī)通風(fēng)管路設(shè)計(jì)，圓形堆取料機(jī)的新風(fēng)管路只能選用小口徑的管路，由此帶來的是管路壓力損失加大。為了盡可能減少管路損失，選用直徑DN65不銹鋼管作為送風(fēng)管道，采用冷壓接工藝，根據(jù)需要配以大功率送風(fēng)機(jī)，保證終端風(fēng)量和壓力要求。不銹鋼管道相對同類型普通管道風(fēng)阻小、壓力損失小、耐腐蝕、免維護(hù)。

送風(fēng)管起于過濾送風(fēng)裝置機(jī)房，沿圓形料場出料皮帶機(jī)廊道布置，經(jīng)堆取料機(jī)中心柱內(nèi)部與司機(jī)室回轉(zhuǎn)平臺(tái)層的旋轉(zhuǎn)接風(fēng)裝置連接，從旋轉(zhuǎn)接風(fēng)裝置出口經(jīng)全熱交換新風(fēng)機(jī)后接入司機(jī)室內(nèi)。

2.2 旋轉(zhuǎn)接風(fēng)裝置

圓形料場堆取料機(jī)司機(jī)室所在平臺(tái)是圍繞中心柱360°任意旋轉(zhuǎn)的，為解決360°旋轉(zhuǎn)供氣難題，制作了一套旋轉(zhuǎn)接風(fēng)裝置用來連接動(dòng)靜不同的送風(fēng)管路，將圓形料場堆取料機(jī)外部凈化的新風(fēng)送入司機(jī)室。

旋轉(zhuǎn)接風(fēng)裝置整體呈環(huán)狀，是運(yùn)動(dòng)體與非運(yùn)動(dòng)體相互嵌入組成的環(huán)狀裝置，它起到連接回轉(zhuǎn)平臺(tái)上風(fēng)管與中心柱進(jìn)風(fēng)管的作用，其縱截面如圖4所示。主體結(jié)構(gòu)包括上下兩部分，下部分是安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上的環(huán)形槽，底部接管與司機(jī)室的通風(fēng)管相連，環(huán)形槽兩側(cè)為不同半徑的環(huán)行水槽。上部固定在中心柱上，上部蓋板接管與中心柱出風(fēng)管連接，上部密封板深入下部環(huán)形水槽內(nèi)。密封槽內(nèi)采用水作為密封介質(zhì)，可將凈氣槽與外界大氣完全隔開，保證送入司機(jī)室空氣新鮮潔凈。

圖4 旋轉(zhuǎn)接風(fēng)裝置截面示意圖

取料機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)接風(fēng)裝置的上部密封板固定在中心柱上不動(dòng)，下部與環(huán)形槽回轉(zhuǎn)平臺(tái)一起圍繞中心柱旋轉(zhuǎn)，它將通過中心柱送來的新鮮空氣送入旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的司機(jī)室。

由于回轉(zhuǎn)軌道與堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)中心不同心、軌道沉降等原因，回轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)側(cè)到中心柱并不同心，因此接風(fēng)裝置的回轉(zhuǎn)部分與靜止部分預(yù)留的間隙必須大于回轉(zhuǎn)偏差，防止旋轉(zhuǎn)取料運(yùn)行時(shí)通風(fēng)槽與密封板、中心柱剮蹭或卡阻。

由于工作環(huán)境惡劣，為防止腐蝕及減少維護(hù)，旋轉(zhuǎn)接風(fēng)裝置全部采用不銹鋼材質(zhì)制作。裝置進(jìn)風(fēng)端設(shè)置進(jìn)風(fēng)隔離閥門，水槽設(shè)低水位自動(dòng)補(bǔ)水閥和排污閥，上部蓋板安裝檢查門，便于定期檢查、清潔和維護(hù)。

2.3 全熱交換新風(fēng)機(jī)

為了減少司機(jī)室內(nèi)的熱量散失、進(jìn)一步提升空氣質(zhì)量和減少能耗，司機(jī)室設(shè)置全熱交換新風(fēng)機(jī)。全熱交換新風(fēng)機(jī)是一種具有空氣過濾凈化和熱回收功能的送排風(fēng)設(shè)備，它的送風(fēng)和排風(fēng)由一臺(tái)主機(jī)完成，主機(jī)內(nèi)部還具有過濾和熱交換模塊。主機(jī)運(yùn)行時(shí)，新鮮空氣從室外引入，通過過濾后送風(fēng)至室內(nèi)；污濁空氣再通過排風(fēng)管道從排風(fēng)主機(jī)排出室外。排風(fēng)經(jīng)過主機(jī)時(shí)與新風(fēng)進(jìn)行熱交換，回收大部分能量再通過新風(fēng)送回室內(nèi)，減少了直接進(jìn)風(fēng)造成的室內(nèi)空調(diào)熱量或冷量損失，熱交換可回收70%的能量，減少了能耗[5]。同時(shí)新風(fēng)機(jī)還具備了PM2.5過濾功能。

圖5 全熱交換新風(fēng)機(jī)

全熱交換新風(fēng)機(jī)安裝在司機(jī)室相鄰的電氣控制室內(nèi)，參照國標(biāo)與電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)通風(fēng)新風(fēng)量每人不小于30 m3/h[6]；司機(jī)室室內(nèi)容積約為14 m3，選擇通風(fēng)量為150～250 m3/h的體型較小的全熱交換新風(fēng)機(jī)。室內(nèi)空氣每小時(shí)能全部置換大于10次，新風(fēng)機(jī)同時(shí)可以進(jìn)行風(fēng)量大小調(diào)節(jié)，能在污染嚴(yán)重時(shí)加大新風(fēng)量快速空氣置換，完全滿足了司機(jī)室新風(fēng)交換要求。全熱交換新風(fēng)機(jī)同時(shí)具有PM2.5過濾、除濕和管道加熱等功能，進(jìn)一步提升環(huán)境舒適性[7]。

2.4 新風(fēng)系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)

新風(fēng)系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分，新風(fēng)主機(jī)控制和送風(fēng)裝置遠(yuǎn)程無線控制系統(tǒng)。

新風(fēng)主機(jī)控制采用智能新風(fēng)控制器面板控制，在控制面板上可方便地選擇手動(dòng)或自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制、溫度檢測、風(fēng)量調(diào)節(jié)和濾網(wǎng)定期更換提醒等功能。

送風(fēng)裝置控制系統(tǒng)采無線數(shù)字量傳輸模塊實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制，包括機(jī)房內(nèi)的風(fēng)機(jī)控制箱、機(jī)房和司機(jī)室內(nèi)設(shè)置一對無線收發(fā)模塊。運(yùn)行操作人員只需在堆取料機(jī)司機(jī)室內(nèi)就可以便捷地通過無線裝置，遠(yuǎn)程控制圓形料場外的風(fēng)機(jī)啟、停操作和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測。無線傳輸模塊網(wǎng)絡(luò)如圖6所示，減少了新增設(shè)備對堆取料機(jī)的影響，提升了設(shè)備可靠性，備用通道還可作為堆取料機(jī)與輸煤程控系統(tǒng)聯(lián)鎖信號擴(kuò)展備用。

圖 6 無線傳輸模塊網(wǎng)絡(luò)圖

3 結(jié)語

通過對現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)對比和人員的直觀感受，新風(fēng)系統(tǒng)在圓形料場堆取料機(jī)司機(jī)室的創(chuàng)新性應(yīng)用，有效地降低了司機(jī)室內(nèi)粉塵和有害氣體的濃度，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境得到明顯有效的改善。新風(fēng)系統(tǒng)采用的全熱交換器未削弱原有空調(diào)系統(tǒng)功能，且改善了室內(nèi)的溫濕度，提高了人員舒適度，充分體現(xiàn)了企業(yè)人文關(guān)懷，具有較高的社會(huì)效益。