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(jì)

楊福進(jìn)

（華電重工股份有限公司，上海 200122）

燃煤輸運(yùn)系統(tǒng)的除塵設(shè)計(jì)對(duì)火力發(fā)電廠的安全運(yùn)行至關(guān)重要。以火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)為研究對(duì)象，以設(shè)計(jì)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(jì)特點(diǎn)，并結(jié)合翻車機(jī)、煤倉(cāng)間和碎煤機(jī)室的除塵特點(diǎn)，總結(jié)火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，并提出改進(jìn)方法。

火力發(fā)電；除塵設(shè)計(jì)；翻車機(jī)房；煤倉(cāng)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(yùn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中都會(huì)產(chǎn)生較多的粉塵，這將直接影響周圍環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)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(duì)火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題展開探討，總結(jié)各環(huán)節(jié)煤粉塵的特點(diǎn)，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及內(nèi)容

1.1 粉塵特點(diǎn)

火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)除塵對(duì)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(diǎn)。

（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(huì)落到地面上，而是長(zhǎng)時(shí)間處于漂浮狀態(tài)，充滿整個(gè)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(shí)，可產(chǎn)生較強(qiáng)的爆炸。

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

除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)，工作地點(diǎn)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(shí)，工作地點(diǎn)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(gè)環(huán)節(jié)的除塵方式選擇如下：（1）轉(zhuǎn)運(yùn)站、碎煤機(jī)室及煤倉(cāng)（斗）等揚(yáng)塵點(diǎn)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(yáng)塵點(diǎn)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(chǎng)宜采用噴槍噴灑抑塵方式，對(duì)于環(huán)境要求較高的煤場(chǎng)可采用封閉式圓錐結(jié)構(gòu)，但該方式初期投資較大。

在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，輸煤系統(tǒng)的除塵設(shè)計(jì)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(yáng)程度及煤種表面水分等。特別注意，除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)

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(shí)，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(cāng)內(nèi)，物料在降落過程中瞬間產(chǎn)生大量的煤粉塵，同時(shí)翻車機(jī)在翻轉(zhuǎn)車廂時(shí)也會(huì)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(gè)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(shí)煤粉塵量通常較大且瞬間擴(kuò)散，有時(shí)噴霧抑塵效果較差，出現(xiàn)水霧和粉塵同時(shí)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(shí)增加了碎煤機(jī)的工作負(fù)荷，因此，冬季翻車機(jī)卸煤時(shí)，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(shí)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(jiǎn)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(huì)增加物料的水分，對(duì)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(huì)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(shí)，應(yīng)特別注意處理好吸塵風(fēng)口的布置，翻車機(jī)揚(yáng)塵屬于大面積開口揚(yáng)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(shí)要處理好煤粉塵的回收，避免二次揚(yáng)塵。

2.3 翻車機(jī)房除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例

某項(xiàng)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(chǔ)煤場(chǎng)，從儲(chǔ)煤場(chǎng)取煤后經(jīng)破碎機(jī)送至主廠房煤倉(cāng)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?jī)?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(duì)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(dòng)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(chǔ)煤場(chǎng)。

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(zhǎng)，煤粉塵揚(yáng)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(gè)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(duì)管道和管件的磨損較大，管道壁厚選取5mm。翻車機(jī)工作時(shí)，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(gè)料斗上方。根據(jù)上述翻車機(jī)工作特點(diǎn)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(cāng)間除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 煤倉(cāng)間除塵特點(diǎn)

煤倉(cāng)間的煤斗中存儲(chǔ)著一定量的鍋爐燃燒用煤，煤在儲(chǔ)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(zhǎng)時(shí)間排不出去，達(dá)到一定的質(zhì)量濃度后遇到火花就會(huì)產(chǎn)生爆炸。當(dāng)皮帶卸煤時(shí)，如果煤水分較低，也會(huì)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(shí)排出可燃性氣體和粉塵。

將被收集的煤粉塵回送至同一個(gè)煤倉(cāng)的設(shè)計(jì)方案存在弊端，當(dāng)該煤倉(cāng)進(jìn)行檢修時(shí)，煤粉塵在下落過程中很快就會(huì)漂浮充滿整個(gè)煤倉(cāng)，如此時(shí)的檢修工作中有火花產(chǎn)生（如電焊工作），則煤倉(cāng)存在發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。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(yùn)并檢修輸送設(shè)備，這將影響輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮被收集的煤粉塵可回送至不同的煤倉(cāng)內(nèi)。

3.2 煤倉(cāng)間除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例

某項(xiàng)目位于菲律賓達(dá)沃，來料皮帶寬1000mm，帶速為2m／s，每臺(tái)鍋爐設(shè)有6個(gè)煤倉(cāng)，每個(gè)煤倉(cāng)的排風(fēng)量為8000m3／h，6個(gè)煤倉(cāng)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(shí)際安裝導(dǎo)致的漏風(fēng)量以及各個(gè)煤倉(cāng)同時(shí)排風(fēng)的運(yùn)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(cāng)間通過電動(dòng)風(fēng)閥切換運(yùn)行來排出倉(cāng)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(gè)煤倉(cāng)內(nèi)（圖3所示的煤倉(cāng)1和煤倉(cāng)2）。在除塵器出口設(shè)置電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)煤粉塵送回至不同煤倉(cāng)的功能，該設(shè)計(jì)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(cāng)間的主要設(shè)備及參數(shù)見表2。

表2 煤倉(cāng)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(jì)

圖3 煤倉(cāng)間除塵系統(tǒng)流程

4.1 碎煤機(jī)室除塵特點(diǎn)

當(dāng)煤料被皮帶輸送入碎煤機(jī)時(shí)，由于碎煤機(jī)本體在帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具有鼓風(fēng)作用，且煤流向下經(jīng)過落煤管的同時(shí)攜帶空氣氣流沖入導(dǎo)料槽的受料點(diǎn)，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(yáng)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(duì)于碎煤機(jī)工作過程中產(chǎn)生的揚(yáng)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(dòng)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(jì)案例

某項(xiàng)目位于菲律賓達(dá)沃，輸煤系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)環(huán)錘式破碎機(jī)（1運(yùn)1備，緊急工況可同時(shí)運(yùn)行），單臺(tái)額定出力為1900 t／h。為了可靠收集運(yùn)行過程中產(chǎn)生的揚(yáng)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(duì)于每套干式除塵系統(tǒng)，在每個(gè)粉塵產(chǎn)生點(diǎn)設(shè)置1個(gè)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(dòng)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(diǎn)風(fēng)量為3000m3／h，振動(dòng)煤篩上部吸塵點(diǎn)風(fēng)量為8000m3／h，出料皮帶機(jī)尾部吸塵點(diǎn)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(dòng)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(yáng)塵在負(fù)壓作用下經(jīng)落料管通過振動(dòng)煤篩上的吸塵點(diǎn)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(jì)為火力發(fā)電廠的安全運(yùn)行提供了可靠保證，同時(shí)也為工作人員創(chuàng)造了健康的工作環(huán)境?；诨鹆Πl(fā)電廠現(xiàn)狀，總結(jié)其除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以實(shí)際設(shè)計(jì)案例分析翻車機(jī)房、煤倉(cāng)間和碎煤機(jī)室除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，并提出有效改進(jìn)措施，指出除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］DL／T 5187.2—2004火力發(fā)電廠運(yùn)煤設(shè)計(jì)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(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)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(jì)方面的工作（E-mail：yangfj＠chec.com.cn）。

2015-03-16；

2015-06-25