王晶

【摘要】對火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)揚(yáng)塵進(jìn)行了分析，淺談常見的除塵方式，通過調(diào)研進(jìn)一步明確了除塵方式，并對其進(jìn)行了分析，得出結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】除塵;火力發(fā)電廠;輸煤系統(tǒng)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

10.176

輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的生命線，包含了燃煤接卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、篩分、破碎、輸送等復(fù)雜環(huán)節(jié)，在上述的每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵。隨著國家環(huán)保政策越來越嚴(yán)格，各項(xiàng)目也格外重視輸煤系統(tǒng)的除塵。

1、輸煤系統(tǒng)揚(yáng)塵成因分析

1.1各揚(yáng)塵點(diǎn)分析[1]

（1）卸煤設(shè)施。在火車卸煤或汽車卸煤設(shè)施中，燃煤傾倒直接沖入卸煤溝或者翻車機(jī)卸煤斗內(nèi)，由于煤流落差太大，速度快，煤流互相沖撞，引起周圍空氣快速流動(dòng)，造成大量揚(yáng)塵。

（2）轉(zhuǎn)運(yùn)站。在轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)，上級皮帶將煤從高處卸落至下級時(shí)，高速煤流會(huì)帶著塵粒向四周飛濺。另外，物料的高落差下落對皮帶機(jī)產(chǎn)生沖擊，造成皮帶的抖動(dòng)，導(dǎo)料槽的密封性能受到影響，在誘導(dǎo)空氣的作用下，煤塵從導(dǎo)料槽的縫隙冒出、擴(kuò)散到室內(nèi)。

（3）碎煤機(jī)室。碎煤機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生大量的誘導(dǎo)風(fēng)，導(dǎo)致皮帶導(dǎo)料槽內(nèi)產(chǎn)生高正壓，煤塵從導(dǎo)料槽縫隙處冒出，高落差粉塵極易擴(kuò)散到整個(gè)碎煤機(jī)室內(nèi)，造成現(xiàn)場粉塵超標(biāo)。

（4）煤倉間。在鍋爐煤倉間，犁煤器通過落煤管向煤斗卸煤時(shí)，高速氣流使部分煤塵在煤斗內(nèi)飛揚(yáng)，同時(shí)，隨著落煤誘導(dǎo)進(jìn)煤斗的空氣以及燃料擠壓煤斗內(nèi)原有的空氣，使煤斗內(nèi)產(chǎn)生正壓，揚(yáng)起的煤塵會(huì)從煤斗的落料口等處冒出，使煤倉間內(nèi)工作地點(diǎn)的粉塵濃度超標(biāo)。

1.2揚(yáng)塵成因分析

煤塵產(chǎn)生的現(xiàn)象是由以下因素綜合造成的。

（1）原煤的物理特性。當(dāng)原煤干燥，表面水分低于7%時(shí)，轉(zhuǎn)運(yùn)過程中煤內(nèi)包含的細(xì)粒粉塵便會(huì)大量飛揚(yáng)。

（2）誘導(dǎo)風(fēng)。在碎煤機(jī)室或者落差較高的轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)，由于篩子、碎煤機(jī)等設(shè)備的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，物料攜帶著大量的誘導(dǎo)風(fēng)下落，導(dǎo)料槽容積小，阻尼少，使得落料處導(dǎo)料槽內(nèi)風(fēng)速較高，由于風(fēng)速較高，出口風(fēng)壓較高，除塵器無法將全部粉塵吸走，造成粉塵四溢現(xiàn)象。

（3）設(shè)備密封。帶式輸送機(jī)的跑偏及上、下波動(dòng)等運(yùn)行異常容易導(dǎo)致導(dǎo)料槽的密封不嚴(yán)，在煤流的誘導(dǎo)作用下，導(dǎo)料槽空間處于正壓狀態(tài)，正壓氣流夾帶著物料中的細(xì)小顆粒擴(kuò)散，一部分從導(dǎo)料槽的縫隙逸出，另一部分隨物料輸送方向從導(dǎo)料槽出口處逸出。

綜上可知，在電廠來煤煤質(zhì)確定的情況下，造成輸煤系統(tǒng)煤塵污染的主要原因是系統(tǒng)設(shè)備的密封不嚴(yán)密和誘導(dǎo)風(fēng)引起的揚(yáng)塵點(diǎn)局部正壓。因此，抑制粉塵要從卸料點(diǎn)的密封著手，增加誘導(dǎo)風(fēng)的抑制手段，消除局部正壓，才能有效減少煤塵的產(chǎn)生。

2、輸煤系統(tǒng)常見除塵方式

2.1水噴霧抑塵

水噴霧的原理是利用噴頭產(chǎn)生的水霧，直接灑向煤的表面，增加煤的表面水分，使含塵氣體的濕度增加，從而塵粒互相黏結(jié)，并逐漸增大顆粒，進(jìn)而增加沉降速度，或者是塵粒黏附在大塊煤上，減少了煤塵飛揚(yáng)的幾率。

由于水噴霧噴水量大，容易造成入爐煤含水量高，影響鍋爐效率，而且受煤質(zhì)和水質(zhì)影響，噴頭極易堵塞。因此火力發(fā)電廠一般不采用此降塵方式。

2.2雙流體噴霧抑塵系統(tǒng)

雙流體噴霧抑塵是近年來興起的一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)在水噴霧的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，通過壓縮機(jī)將壓縮空氣與水混合，輸出微米級干霧，將含塵氣體與潔凈空氣有效隔絕，同時(shí)數(shù)以百萬計(jì)的微米級干霧形成龐大的霧團(tuán)，因體積接近，干霧顆粒更容易捕捉到塵埃顆粒，易于黏結(jié)塵粒下落至導(dǎo)料槽內(nèi)從而達(dá)到降塵效果。

雙流體噴霧抑塵系統(tǒng)能夠輸出10μm以下水霧，對物料的水分增加不到0.3%，耗水量很少，不足常規(guī)水噴霧抑塵的1/10。該抑塵方式霧化效果較好，在火電廠輔助降塵上得到越來越多的應(yīng)用。

2.3袋式除塵器

袋式除塵器的原理是利用多孔的袋狀過濾元件從含塵氣體中捕集粉塵。當(dāng)含塵氣流通過濾料時(shí)，依靠纖維的篩濾作用將粉塵阻留。當(dāng)濾袋表面粉塵積存到一定程度時(shí)，必須對濾袋進(jìn)行清灰，以保證濾袋持續(xù)工作。

袋式除塵器在火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題主要有： ①設(shè)備占地面積大，除塵風(fēng)機(jī)功率大，運(yùn)行能耗高;②濾袋易被堵塞，不易清除，運(yùn)行維護(hù)量大;③經(jīng)濾袋過濾下來的粉塵易造成二次污染。

由于袋式除塵器除塵效率高，粉塵排放濃度低，為現(xiàn)階段火電廠輸煤系統(tǒng)主除塵設(shè)備。

2.4濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器

濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器是傳統(tǒng)濕式除塵器的優(yōu)化，在產(chǎn)塵點(diǎn)設(shè)置合理的除塵罩，風(fēng)機(jī)將粉塵通過引風(fēng)管持續(xù)不斷的吸入，前方是粉塵過濾板，若干噴頭不斷地向過濾板噴霧，使吸入的粉塵與水霧在過濾板上充分混合后繼續(xù)前行，含有粉塵的泥霧經(jīng)過分離腔的重力旋流作用后，潔凈空氣由排出口排出，被分離的煤泥水經(jīng)過排污口排出，達(dá)到處理粉塵的目的。

這種除塵器在運(yùn)行中存在的問題主要有：①耗水量大，對水源的要求較高;②除塵風(fēng)機(jī)功率大，運(yùn)行能耗高;③對粉塵凈化效率不高，易發(fā)生堵塞及掛灰現(xiàn)象;④煤泥水處理成本高，可能造成二次污染。

由于濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器除塵效率并不高，電廠對于污染物控制嚴(yán)格，可能造成室內(nèi)環(huán)境不達(dá)標(biāo)，而且煤泥水處理量很大，現(xiàn)階段未見火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)使用過。這種除塵方式在選煤廠有使用的，除塵效果一般。

2.5高壓靜電除塵器

靜電除塵器是利用直流負(fù)高壓使氣體電離、產(chǎn)生電暈放電，進(jìn)而使粉塵荷電，并在強(qiáng)電場力的作用下將粉塵從氣體分離出來。用于輸煤系統(tǒng)除塵時(shí)，收塵筒體容易積灰，易因空氣潮濕而產(chǎn)生高壓爬電短路的問題。此外，入口含塵質(zhì)量濃度一般不宜高于30g/m3，煤塵比電阻為104～5×1010Ω·cm。

靜電除塵方式在輸煤系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題主要有： ①除塵效果受粉塵電阻率的影響; ②一次投資費(fèi)用高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造、安裝的精度要求高; ③運(yùn)行中故障頻率較高，維護(hù)檢修不方便，如不及時(shí)修復(fù)，故障就會(huì)不斷擴(kuò)大，甚至引起電廠停運(yùn)。

2.6無動(dòng)力降塵裝置

無動(dòng)力降塵又稱為慣性沉降裝置[2]，是在傳統(tǒng)的導(dǎo)料槽基礎(chǔ)上的優(yōu)化，傳統(tǒng)的導(dǎo)料槽密封性能較差，橡膠密封材料在運(yùn)行中易磨損，很快就會(huì)失去密封作用;傳統(tǒng)導(dǎo)料槽容積較小，截面積約等于落料管的截面積，無法在最短的時(shí)間內(nèi)消除瞬間形成的正壓，粉塵在誘導(dǎo)風(fēng)作用下，容易從側(cè)縫和出口處外溢。鑒于以上特點(diǎn)，對導(dǎo)料槽系統(tǒng)的優(yōu)化主要有以下幾點(diǎn)：

①加大導(dǎo)料槽截面。加大流通面積有利于粉塵的沉降，在高速氣流的引導(dǎo)下，粉塵在密閉空間內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，不斷撞擊降低自身的勢能，在重力作用下沉降下來;②設(shè)回旋通風(fēng)管。采用壓力平衡和閉環(huán)流通方式，設(shè)置回旋通風(fēng)管，落煤管—導(dǎo)料槽—回旋管形成一個(gè)閉路循環(huán)系統(tǒng)，降低粉塵空氣的壓力;③增強(qiáng)密封性。導(dǎo)料槽兩側(cè)采用迷宮式防溢裙板，導(dǎo)料槽前段采用三道橡膠防塵擋簾，防止粉塵外溢。

1-尾部密封裝置;2-落煤管;3-一級循環(huán)裝置;4-落煤管;5-一級循環(huán)裝置;6-阻尼裝置;7-二級循環(huán)卸壓裝置;8-阻尼裝置;9-上調(diào)心托輥組;10-下調(diào)心托輥組;11-皮帶機(jī)緩沖床;12-皮帶機(jī)緩沖床。

無動(dòng)力除塵是近年來在物料輸送系統(tǒng)中興起的一項(xiàng)新技術(shù)，由于其具有無占地、無耗電量，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，越來越多地受到關(guān)注。無動(dòng)力除塵設(shè)備本質(zhì)上是對傳統(tǒng)導(dǎo)料槽系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)，通過設(shè)回旋平衡管和輔助降塵簾并適當(dāng)加大容積等措施，從源頭上解決煤塵污染。一般火力發(fā)電廠無動(dòng)力降塵都配合噴霧抑塵或者除塵器使用，除塵效果顯著。

2.7微動(dòng)力除塵器

微動(dòng)力除塵器就是小型的布袋除塵器，一般坐落在無動(dòng)力除塵裝置上，輔助吸塵。微動(dòng)力除塵工藝運(yùn)行費(fèi)用為布袋除塵的1/3，占地面積小，投資少，美觀，輔助除塵能達(dá)到環(huán)保要求，調(diào)研了解內(nèi)蒙古大唐托克托發(fā)電廠五期工程采用了這種除塵方式，運(yùn)行效果滿足要求。

3、輸煤系統(tǒng)除塵解決方案

3.1卸煤設(shè)施

在火車卸煤或汽車卸煤設(shè)施中，采用雙流體噴霧抑塵系統(tǒng)解決卸煤揚(yáng)塵。這不僅是火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中如此設(shè)置，隨著環(huán)保要求嚴(yán)格，煤炭儲備的各個(gè)需要卸煤的位置均如此設(shè)置。

由于翻車機(jī)和汽車卸煤位置都為露天布置，在寒冷地區(qū)，氣、水管路均需設(shè)置保溫，翻車機(jī)房和汽車卸煤溝一般都比較大，布置噴頭數(shù)量也很多，總投資較高，但就目前來看，沒有更好辦法解決此部分揚(yáng)塵。

3.2轉(zhuǎn)運(yùn)站/篩分破碎站

（1）袋式除塵器+噴霧抑塵

調(diào)研多處火力發(fā)電廠發(fā)現(xiàn)，火力發(fā)電廠多采用脈沖袋式除塵器、噴霧抑塵相結(jié)合的除塵方式，各轉(zhuǎn)運(yùn)站機(jī)頭設(shè)置噴頭抑塵，機(jī)尾落掉點(diǎn)附近設(shè)置負(fù)壓吸口接至袋式除塵器，灰塵隨著負(fù)壓的吸附和物料的運(yùn)輸逐漸降低，至導(dǎo)料槽尾端到出口處設(shè)置噴頭加強(qiáng)抑塵效果。這種方式除塵效果顯著，能夠達(dá)到現(xiàn)階段環(huán)保要求，缺點(diǎn)是占地面積大，投資高，后期檢修維護(hù)量也比較大。

（2）無動(dòng)力+噴霧抑塵

隨著無動(dòng)力降塵的推廣，不少電廠采用無動(dòng)力+噴霧抑塵的方式，根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)際情況了解，在煤的含水量較大的電廠，后期轉(zhuǎn)載過程中產(chǎn)塵量相對不大，僅無動(dòng)力+噴霧抑塵滿足了后期使用需要。

由于電廠對煤的含水量控制嚴(yán)格，多數(shù)含水量較低，這種情況增加微動(dòng)力除塵裝置可以滿足除塵效果的需要，這種除塵方式在僅靠無動(dòng)力的基礎(chǔ)上增加了負(fù)壓除塵，落料點(diǎn)灰塵通過無動(dòng)力導(dǎo)料槽層層密封阻擋、導(dǎo)料槽截面的加大的釋壓、微動(dòng)力的負(fù)壓以及噴霧抑塵的多重作用下，除塵效果良好，滿足使用要求。這種除塵方式具有占地面積小、布置簡單、后期維護(hù)工作量不大等優(yōu)點(diǎn)。

3.3煤倉間

煤倉間犁煤器卸料口一般均采用袋式除塵器（無灰斗）+噴霧抑塵相結(jié)合的除塵方式。

結(jié)論：

（1）技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比表

（2）結(jié)論

目前可用的除塵方式多種多樣，最新版《發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T 5035-2016）[3] 7.3.3中已明確：局部揚(yáng)塵點(diǎn)應(yīng)根據(jù)煤塵特性采用機(jī)械除塵、微霧抑塵或微霧抑塵與機(jī)械除塵相結(jié)合的綜合控塵方式。

大型火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)除塵方式建議采用微動(dòng)力+噴霧抑塵+密閉導(dǎo)料槽（無回流管）的方式;若煤質(zhì)情況特殊且有位置布置，則采用袋式除塵器+噴霧抑塵+密閉導(dǎo)料槽（無回流管）的方式，其中噴霧抑塵噴頭布置應(yīng)遠(yuǎn)離吸塵口，設(shè)置密閉導(dǎo)料槽時(shí)負(fù)壓除塵器可根據(jù)設(shè)置情況減半選型。這兩種方式均能夠滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]DL/T5035-2016，發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]