华电能源佳木斯热电厂输煤系统粉尘综合治理综述--中国期刊网

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华电能源佳木斯热电厂输煤系统粉尘综合治理综述

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：张全刚

[导读] 摘要：燃煤电厂输煤系统粉尘较大，尤其是在掺烧褐煤时候，运行环境恶劣，运行检修人员长期在这种环境中工作，容易罹患职业病。

        华电能源股份有限公司佳木斯热电厂黑龙江佳木斯 154005
        摘要：燃煤电厂输煤系统粉尘较大，尤其是在掺烧褐煤时候，运行环境恶劣，运行检修人员长期在这种环境中工作，容易罹患职业病。因此，如何彻底解决粉尘污染，减少职业病发生几率、保护环境、进行文明生产等各方面都有着非常重要的现实意义。
        关键词：输煤；粉尘；治理；研究
        前言：
        黑龙江华电能源有限公司佳木斯热电厂2×300MW机组燃料系统，是由东北电力设计院设计，输煤设备选用山东山矿机械有限公司生产的TDⅡ型固定式带式输送机，带宽1000mm，带速2.0m/s，出力500t/h，托辊直径φ133mm，槽角35o，最大提升高度32米，共8段14条皮带机。设备于2007年6月开始安装，系统调试于2008年10月开始，于2008年12月顺利通过机组168小时试运行。年输煤量约260余万吨。
        和众多燃煤电厂一样，佳木斯热电厂输煤系统在卸煤、输送、转运、筛分、破碎、储煤、上煤等环节均会产生大量粉尘，尤其在各转运站和碎煤机室尤为严重。由于上方物料向下掉落时产生的冲击气流将粉尘携带而出并向周边空气中弥散而形成，在冲击气流的作用下，物料中夹带的部分细微粉尘获得逃逸动力向周边空气弥散飘移，从而造成对工作环境中一定距离和范围内的粉尘污染，这一定范围和距离内污染的轻重，又与物料下落的高度有关，下落的高差越大，则造成的污染就越重。在碎煤机室，由于落差高加上碎煤机鼓风量，落煤管煤流的诱导风量大，导致导料槽出口处及四周大量的煤粉外溢，加之设备运行时产生振动，使大量积粉造成二次飞扬，碎煤机室内的粉尘浓度一度达到100mg/m3以上，超过国家十倍，这种环境对职工的身体健康及设备安全运行造成极大的危害。因此，对输煤系统粉尘进行综合治理自热电厂投运以来一直都是各级领导和职工关心和期盼的一件事情。目前在国内外电厂输煤系统中常用除尘器主要有三类：布袋过滤式除尘器、湿式除尘器和高压静电除尘器。
        1）布袋除尘器
        根据除尘器使用的布，运煤系统使用的布袋除尘器大致可分为：筒形布袋除尘器和扁布袋除尘器。
        筒形布袋除尘器由一系列带筒形骨架的滤筒组成，含尘气体从筒外经滤料进入筒入，粉尘滞留在滤料表面，过滤后的洁净气体经除尘风机排出。其典型设备是回转反吹风除尘器和脉冲清灰除尘器。当滤料积尘达到一定程度时，利用气流的逆向反吹将粘在滤料表面的粉尘吹落，大部分粉尘依靠重力排入集灰斗，反吹后的气流则经其他正常工作的筒形滤袋过滤后排出；或者利用压缩空气脉冲反吹，通过脉冲使滤袋产生振动，提高清灰效果。在分室布置的情况下，除尘器除尘和清灰工作可以同时进行，配上带锁气装置的排灰装置，完全可以实现除尘、清灰和排灰同时进行，确保系统的除尘效果。每个滤筒可以独立地从本体中移出更换滤料，便于维护管理。但体积相当较大，需要抽袋空间。我厂建厂时为节省占地面积，未安装。
        扁布袋除尘器采用弹簧骨架的扁布袋紧凑布置，在相同过滤面积下，除尘器的体积较小。其典型设备有对拍式和机械振打式扁布袋除尘器。过滤方式与筒形布袋除尘器基本相同，所不同的是除尘器的清灰，采用对拍清灰或机械振打清灰，此时要求除尘器在清灰时应停止除尘运行。它具有除尘效率高、体积小、布置灵活等优点，在输煤系统间隙运行的条件下，特别适用于除尘风量在5000-10800m3/h左右的除尘通风系统，该除尘器可以直接布置在导料槽和原煤斗上，省去了吸尘管道和排灰管道，使除尘系统非常简单。但由于现掺烧褐煤，褐煤特性是易自燃，为防止发生火灾，所以该除尘器未投入运行。
        2）湿式除尘器
        湿式除尘器主要是利用含尘气流与液滴或液膜的相对高速运动时的相互作用实现气尘分离；其中粗大汗尘粒与液滴（或雾滴）的惯性碰撞、接触阻留（即拦截效应）得以捕集，而较细的微尘则在扩散、凝聚等机理的共同作用下，使尘粒从气流中分离。目前在工程中使用的有文丘里水膜除尘器、多管冲击式除尘器和CCJ冲击式除尘器等三种形式。
        文丘里水膜除尘器由凝聚器、捕滴器、水封及其附件组成。含尘气流进入凝聚器渐缩管形成高速喷射气流、与喷嘴喷射出的水滴一起进入喉管，水滴被气流雾化后，与煤尘混合碰撞，结合成灰滴。含尘气流进入渐扩管后，速度降低，静压增加，灰滴凝聚为较大的颗粒进入捕滴器，在离心力的作用下甩向筒壁，由筒内壁的水膜收集尘粒流入下部的水封器中。文丘里水膜除尘器的阻力较大，需要的除尘风机的全压较大，耗水量较大，导致设备的运行费用较高，在新建的火电厂输煤系统除尘中基本不采用。
        多管冲击式除尘器主要由重力沉降室、冲击除尘室、挡水段等组成。含尘气流进入除尘器后，依靠断面突扩，因惯性和重力作用，较大的粉尘颗粒被挡灰板阻挡下落后被除掉，较小的粉尘颗粒随气流进入联箱经过送风管，以较高的速度从喷口内喷出冲击水面形成较大量的水滴，气水充分接触，尘粒被水滴湿润粘附，一部分直接被水捕获，另一部分细小湿润的尘粒粘附到挡水板并顺壁流下，使含尘气体得到净化。净化气体用的水在使用一定时间后，含有大量的煤粉需要更换，此时除尘器停止运行，排水口打开，将含有大量粉尘的污水排出，污水排完后，进水控制装置打开进水管上的电磁阀，水流经喷嘴喷出对箱体底部冲洗干净后，排水口关闭，箱体开始蓄水至正常工作的液面高度后，进水阀关闭，除尘器进入正常工作状态。
        CCJ冲击式除尘的除尘机理是：含尘气流进入除尘器后，气流转弯向下冲击水面，较大的粉尘落入水中。当含尘气流高速通过上下叶形成的S形通道时激起大量水花，使水气充分接触，形成含尘水滴，在离心力的作用下，绝大部分含尘水滴返回水中，部分细微的水滴经净气分雾室挡水板流下，使含尘气体得到净化。泥浆则由漏斗的排浆阀连续或定期排出。
        3）高压静电除尘器
        高压静电除尘器的工作原理：当含尘气体通过高压电场时，由于阴极发生电晕放电，气体被电离，带负电的气体离子在电场的作用下向正极移动，在运动中与粉尘颗粒碰撞，使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场的作用下，也向正极移动。当到达正极（集尘极）后，放出所带的电子尘粒则集尘在阳极板上，而得到净化后的空气排出，停滞在集尘极上的粉尘则通过清灰使其落入灰斗，由排灰系统排出除尘器。
        高压静电除尘器由除尘器本体和高压电源两部分组成。高压电源是将常规的380V/50HZ的交流电源，经升压、整流后形成10KV左右的直流高压，向除尘器本体供电；除尘器本体则是由一系列的金属集尘极（极板）与电晕极（极线）组成，用于产生电晕、捕集粉尘，除此之外，除尘器本体还设有电极清灰装置，气流均布置和存输灰装置等。
        上述除尘设备和方式，对逃逸出的粉尘进行捕捉，收集后再集中处理，虽然对减轻粉尘污染有一定的效果，但仍还存在着一些局限性，主要表现为以下几点：
        （1）以运转除尘设备的能耗方式除尘，除尘效果的取得是以消耗一定能耗为代价的，为此，企业的生产成本会相应有所增加。
        （2）对所收集到的粉尘进行清理、处置，需要投入一定的人力工时，运输以及水、电的消耗，还有可能产生二次污染。
        （3）有的除尘设备在运行时会产生运行噪声，从生新的污染种源。
        （4）随着使用时间的延长，除尘设备的维护工作量会加大，除尘效果越来越差。
        华电能源佳木斯热电厂输煤系统转运站和碎煤机室原设计采用多管冲击式除尘器，经过五年多运行后，除尘设备的维护工作量越来越大，除尘效果越来越差，先后通过改造全封闭式导料槽、加装水喷淋、加装蒸汽除尘等，虽在一定程度上缓解了碎煤机室粉尘的浓度超标现象，但效果仍不理想。
        2014年，通过多方调研，试用了无动力除尘装置，取得了前所未有的效果，现场安全生产、人员健康、文明生产均得到了彻底的改善。
        无动力除尘器是一个节能除尘设备，广泛运用于各种皮带机落差点、转运站等除尘场所。它综合了沉降除尘、惯性除尘、喷淋除尘及筛滤除尘等所有除尘器功能于一身，在空气动力学原理的基础上，利用空气在流动时所产生的压力转换成动力，使含尘空气进入分离装置后进行惯性、重力沉降、过淲及喷淋等自动分离除尘，粉尘回落到皮带上被带走，脱尘空气通过大气连通孔排到外部空间，彻底解决封闭环内的空气压力问题，除尘效率可达99%以上。它改变了传统的单一除尘设计理念，是传统除尘器的升级换代产品，是节能与除尘相结合的全新设计。无动力除尘技术属于干法除尘，主要运用于转运站除尘，尤其适用于输煤系统粉尘浓度最大的碎煤机室。主要组成部分有密封室、落料管、多功能除尘室、尘料分流装置、滤尘室、密封帘等。设备安装在带式输送机的头部和尾部，设备大小根据物料特性决定，一般如同带式输送机的头罩、落料管和导料槽般大小。具有无占地、投资少、动力消耗小，维护量小，无须人工操作，无二次污染等优点。
        无动力除尘系统采用了空气动力学原理、能量守恒原理等，使粉尘在密闭通道中多路有效循环，并使粉尘能量衰竭落回皮带完成除尘。转运点除尘关键是首先运用“分散物料集流技术”对落煤管进行设计，从源头上减少粉尘的产生。通过提高导料槽的密封特性并在导料槽中通过扩容和设置无动力除尘单元，保证在导料槽出口诱导风速降低到2米/秒以下时，出口的粉尘就非常少了，从而达到“标本兼治”。落煤管设计保证物料汇集输送，减少携带空气，降低下落速度，在锁气方面设置阻尼装置，切断物料下落时产生的诱导风；在密封方面提高系统密封等级，特别是导料槽的密封，扩容降速吸尘，通过导料槽扩容、设置无动力集尘单元降速吸尘。其除尘原理示意图如下图所示：
        无动力除尘装置工作原理：
        （1）由于物料下落时会扰动空气，形成惯性气流，根据空气动力学原理，物料经落料管下落时产生冲击气流；在结构条件限制下，气流沿皮带运行方向扩散；
        （2）含有粉尘的气流在阻尼胶帘的前方受到阻滞而反弹，经过③、⑤一级循环回风装置，气流因空气改变转向，大部分回入主循环通道，正负压差不同而产生持续循环，压力得到一定滞缓。其余含有粉尘气体继续至⑥阻尼装置处，经过特制的阻尼软帘，通过多道装置阻滞，风量将逐级降低，阻尼胶条上阻尼附着大量粉尘，粘结成块状，到达一定厚度时，当大量物料在皮带机运行时拨动挡帘，粘结的煤块在帘子互相拍打过程中及重力的作用下自然成块状脱落，随物料被同时运走。
        （3）剩余的含尘空气在向前运运过程中，经过⑦二级循环卸压装置，⑧阻尼装置时做相同运动，其动能逐步降低，而剩余的动能也将在后段设置的空气阻尼帘的阻滞作用下被逐步减弱，并最终耗尽。
        （4）从输送过程中开始到结束，上述的原理过程会自动产生，因而，消除粉尘的机理亦自动存在于这一过程中。
        （5）无动力除尘原理自物料运送过程产生而形成，没有物料，不能形成工作。

改造后上煤时现场环境大为改观，导料槽未发生喷粉现象，符合安健环政策，改造效果明显，粉尘浓度下降至10mg/m3以下，运行环境有了较大改善，得到领导和运行人员的一致好评。见下图。

        结束语：
        和布袋过滤式除尘器、湿式除尘器和高压静电除尘器相比，无动力除尘器具有如下优点：1）除尘效果好；系统采用了多路气流循环，有效地使粉尘能量衰竭，除尘效果达到了GB16248-1996《作业场所空气中呼吸性粉尘卫生标准》。2）防爆燃：通过专业的技术手段和系统装置对含粉尘的风进行有效循环控制，防止了粉尘浓度过高而引起爆燃。3）电能消耗少，无除尘系统使粉尘自动循环后能量衰减，落在输送皮带上不需要任何用电设备，是真正的环保除尘方式。4）初装费用低：部分扬尘不严重的场合可不需加装除尘器，大大降低一次性投资成本。5）运行费用低：维护工作量小，无需设置专门清洁人员清理沿机的洒漏物料。6）噪音低：噪声小于50dB（A），达到国家标准。7）寿命长、免维护：无动力除尘系统寿命可达20年以上。
        实践证明，无动力除尘装置在带式输送机转运站尤其是碎煤机室应用效果较好，可作为厂矿输煤系统粉尘治理的新技术进行推广。
        参考文献：
        [1]《带式输送机技术条件》（GB10595）
        [2]《带式输送机工程设计规范》（GB50431-2008）
        [3]《电力行业劳动环境监测技术规范第2部分》：生活性粉尘监测（DL/T799.2—2002）《作业场所空气中呼吸性粉尘卫生标准》（GB16248-1996）
        作者简介：
        张全刚（1973），男，黑龙江，大专。