李春鵑

（云南化工設(shè)計(jì)院有限公司，云南 昆明 650041）

我公司總承包建設(shè)的3×75t/h熱電裝置輸煤系統(tǒng)，原設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)除塵配置，即普通導(dǎo)料槽、負(fù)壓引風(fēng)裝置、輸送管道、袋式除塵、引風(fēng)機(jī)等，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，但輸煤棧橋、破碎機(jī)房中粉塵較多。為確保裝置員工身體健康及設(shè)備運(yùn)行安全，通過(guò)多方調(diào)研后，針對(duì)輸煤系統(tǒng)幾個(gè)落料點(diǎn)改用無(wú)動(dòng)力除塵裝置。技改后，輸煤系統(tǒng)環(huán)境得到改善，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境均能達(dá)標(biāo)排放，使安全、環(huán)保和職工健康得以保證。

1 工藝原理

無(wú)動(dòng)力除塵系統(tǒng)，運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)通風(fēng)和平衡原理，結(jié)合重力除塵、慣性除塵、濕式噴淋除塵等除塵方法的特點(diǎn)，采用平衡壓力的理念，使用平衡回流管進(jìn)行壓力平衡，使粉塵在下料管和平衡回流管內(nèi)循環(huán)。通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)、粉塵空氣自動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)、全封閉滑板式導(dǎo)料槽、密封阻塵系統(tǒng)、智能水霧噴淋系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)粉塵空氣的閉路循環(huán)。無(wú)動(dòng)力除塵系統(tǒng)基本無(wú)須附加動(dòng)力設(shè)施，故稱為無(wú)動(dòng)力除塵[1]。

熱電裝置輸煤系統(tǒng)的褐煤粉塵屬于微塵，粉塵粒徑基本小于10μm，一般在2～3μm。煤粉顆粒受自身重力、空氣浮力和外部空氣流動(dòng)的影響，因其自身質(zhì)量太小，一般可以忽略重力和空氣浮力，但粉塵顆粒四周空氣流動(dòng)對(duì)其影響最大［2］。

在輸煤系統(tǒng)的皮帶運(yùn)輸機(jī)和破碎轉(zhuǎn)運(yùn)中，褐煤經(jīng)溜槽進(jìn)行物料倒運(yùn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的誘導(dǎo)空氣。誘導(dǎo)空氣與物料運(yùn)動(dòng)方向一致，上部負(fù)壓，空氣由此進(jìn)入；下部正壓，導(dǎo)致煤粉從導(dǎo)料槽縫隙中噴出，造成粉塵污染。采用無(wú)動(dòng)力除塵，粉塵在負(fù)壓氣流的引導(dǎo)下，在密閉空間內(nèi)循環(huán)，撞擊導(dǎo)流板，改變運(yùn)動(dòng)方向，直線運(yùn)動(dòng)變成曲線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)粉塵動(dòng)能減小，便在重力作用下沉降落回皮帶，從而解決粉塵外溢等污染環(huán)境的問(wèn)題。

2 改造前概況

2.1 煤質(zhì)

本項(xiàng)目原料采用褐煤,粒度0～100mm，固定碳（Fcad）35.25%，全硫（St）1.46%，灰份（Aar）25.8%，內(nèi)水（Mad）8.25%，全水（Mt）25.5%，揮發(fā)份（Vdaf）30.7%，低位熱能（Qnet.ar）13.376 MJ。

2.2 皮帶機(jī)

本工程輸煤系統(tǒng)輸送量120～180t/h。煤場(chǎng)至煤倉(cāng)之間，共有6條皮帶，設(shè)計(jì)均為DT75皮帶機(jī)。其中：帶寬B=800mm，帶速為1.25m/s的3條，帶寬B=1000mm，帶速為1.0m/s的3條。

2.3 氣溫

裝置當(dāng)?shù)貧庀髼l件：全年平均溫度6～7℃，最熱月平均氣23.7℃，最冷月平均氣溫 -10.4℃，極端最高氣溫42.8℃，極端最低氣溫-31.2℃。

3 技改方案

針對(duì)皮帶棧橋和破碎樓倒運(yùn)中出現(xiàn)的粉塵問(wèn)題，本次技改采用的無(wú)動(dòng)力除塵系統(tǒng)包括：全封閉導(dǎo)料槽、升降式擋塵軟簾、后封堵裝置、導(dǎo)流裝置及水霧化系統(tǒng)。

3.1 全封閉導(dǎo)料槽

在皮帶下料點(diǎn)，安裝全新的全封閉滑板式導(dǎo)料槽。取消原側(cè)面托輥，只保留水平托輥。鑒于通道越密閉，誘導(dǎo)空氣量越少的原理,改造設(shè)計(jì)力求實(shí)現(xiàn)全封閉輸送空間。

根據(jù)物料下落高度，每條皮帶對(duì)應(yīng)的導(dǎo)料槽長(zhǎng)度略有不同，一般在5～7m。為方便檢修，導(dǎo)料槽分段制作，每段1～1.5m，采用普通碳鋼板制作，螺栓連接。實(shí)際生產(chǎn)中,粉塵常常從導(dǎo)料槽側(cè)面逸出，因此導(dǎo)料槽側(cè)面有效封閉是技改的關(guān)鍵。本次技改,在導(dǎo)料槽側(cè)面,安裝了耐磨滑板和防溢裙板，能防止粉塵外泄。同時(shí)考慮了導(dǎo)料槽容積大小，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置采用平頂導(dǎo)料槽。

3.2 升降式擋塵簾

為有效降低粉塵，防止物料下降過(guò)程中產(chǎn)生的誘導(dǎo)風(fēng)量,從導(dǎo)料槽出口溢出，在導(dǎo)料槽內(nèi)設(shè)置兩組擋塵簾，每組6層，采用耐磨、阻燃膠條。膠條的材質(zhì)需充分考慮北方地區(qū)冬季影響，做到不硬、不脆。擋塵簾可以自由升降，具有“塵降料走”的功能。擋塵簾即能封堵誘導(dǎo)風(fēng)，又不影響物料通過(guò)，且在運(yùn)行時(shí)每根垂懸膠條上會(huì)產(chǎn)生靜電，從而進(jìn)一步降低粉塵。

3.3 后封堵裝置

在導(dǎo)料槽的尾部,設(shè)置后封堵裝置。此裝置采用雙層密封形式，保證導(dǎo)料槽內(nèi)部粉塵不會(huì)溢出，又具有維護(hù)方便的特點(diǎn)。

3.4 可調(diào)式導(dǎo)流板

對(duì)落煤管進(jìn)行改造，從源頭上減少粉塵的產(chǎn)生。塵粒運(yùn)動(dòng)速度越快，誘導(dǎo)空氣量越大。因此降低下落速度，可以有效減少誘導(dǎo)空氣量。在裝置中，加裝了可調(diào)式導(dǎo)流板。導(dǎo)流板采用耐磨材料，結(jié)構(gòu)尺寸既要保證原有導(dǎo)料槽內(nèi)部通流空間，又能保證改造后膠帶機(jī)運(yùn)輸能力，不會(huì)出現(xiàn)輸送不暢或堵煤。煤料通過(guò)導(dǎo)流板引導(dǎo)至皮帶中心，且移動(dòng)速度與皮帶運(yùn)行速度基本保持一致，從而減少了煤料對(duì)皮帶的直接沖擊和磨損，也大大減少了粉塵的產(chǎn)生。同時(shí)，當(dāng)含塵氣體碰到導(dǎo)流板后，氣體會(huì)產(chǎn)生紊流，改變運(yùn)動(dòng)方向和速度，塵粒動(dòng)能降低，逐步降落到皮帶上，從而實(shí)現(xiàn)粉塵和氣體的分離。

3.5 水霧化系統(tǒng)

本次改造新增噴淋除塵，即利用噴頭把水轉(zhuǎn)化為水霧，在兩道擋塵簾間形成水霧室。噴頭的霧化效果和霧化角度，在煤流表面形成保濕層，既保證對(duì)煤塵的捕獲，同時(shí)也減少耗水量。全封閉導(dǎo)料槽使塵源封閉，將粉塵限定在固定空間內(nèi)，從而增加塵粒與水滴的碰撞機(jī)率和速度，提高除塵效率。含塵氣體濕度增加，塵粒相互凝聚，體積增大而沉積到煤表面，一起送至原煤倉(cāng)，達(dá)到消除粉塵、凈化環(huán)境的目的。使用中，煤濕度檢測(cè)裝置的整定值根據(jù)煤粉含水率設(shè)定。水霧化系統(tǒng)包括閥門、過(guò)濾器、噴頭、電磁閥、傳感器等。管道采用PPR管材，保證牢固耐用與經(jīng)濟(jì)性。管路中安裝有不銹鋼過(guò)濾器，確保能有效過(guò)濾雜質(zhì)，防止噴頭堵塞。同時(shí)配有反沖洗裝置，安裝有反沖洗壓力罐，利用壓力罐中儲(chǔ)存壓力對(duì)過(guò)濾罐進(jìn)行反沖洗。

本系統(tǒng)自動(dòng)霧化系統(tǒng)與皮帶機(jī)聯(lián)鎖自動(dòng)控制。通過(guò)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，自動(dòng)啟停控制霧化設(shè)備，減少現(xiàn)場(chǎng)人員啟停工作量，提高效率。

3.6 控制系統(tǒng)

控制方式采用PLC程序控制方式，可實(shí)現(xiàn)就地或遠(yuǎn)程控制除塵設(shè)備的啟、停。設(shè)置皮帶與除塵設(shè)備聯(lián)鎖，當(dāng)皮帶啟、停后，除塵設(shè)備延后自動(dòng)啟、停。

3.7 電氣

新增的除塵及防塵設(shè)施的電氣控制柜、電動(dòng)機(jī)等，均滿足防爆和防護(hù)要求。

4 改造效果

4.1 除塵效果好

改造完成后，依據(jù)合同技術(shù)附件進(jìn)行了裝置操作環(huán)境粉塵考核。取樣位置分別設(shè)置在輸煤皮帶棧橋和破碎樓。每班每個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行一次取樣。經(jīng)72h考核，操作環(huán)境粉塵質(zhì)量濃度全部合格。其中：輸煤皮帶棧橋最高6.39 mg/m3，最低1.42 mg/m3，平均 3.46 mg/m3；破碎樓最高2.62mg/m3，最低 1.16 mg/m3，平均 1.64 mg/m3。滿足《GBZ 2.1-2007工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值第1部分：化學(xué)有害因素》 《HG20532-93粉體工程設(shè)計(jì)安全衛(wèi)生規(guī)定》的要求[2-3]。

4.2 防爆燃

褐煤粉爆炸下限為49～68g/m3。輸煤系統(tǒng)中的含塵氣體，若濃度過(guò)高會(huì)引起爆燃、自燃等問(wèn)題。采用無(wú)動(dòng)力除塵系統(tǒng)，大大減低了粉塵的濃度，有利于防止粉塵爆燃問(wèn)題。

4.3 消耗低

無(wú)動(dòng)力全封閉除塵系統(tǒng)，使粉塵利用自身動(dòng)能在密閉空間內(nèi)循環(huán)。當(dāng)粉塵能量衰減后，落回皮帶，基本不用增加動(dòng)力，是一種真正的環(huán)保除塵方式。同時(shí)，除去的粉塵重新回落到物料皮帶機(jī)上，節(jié)約煤料，也沒(méi)有新增固廢、液廢、氣廢排放。

4.4 投資低

無(wú)動(dòng)力除塵與傳統(tǒng)布袋除塵相比，無(wú)需配套風(fēng)機(jī)、管道、除塵器等設(shè)備，一次投資低，今后也無(wú)需更換布袋；設(shè)備布置簡(jiǎn)單，充分利用皮帶運(yùn)輸機(jī)頭部、尾部空間，能為裝置操作和檢修提供更多空間。

4.5 施工簡(jiǎn)單

采用無(wú)動(dòng)力分散除塵，技術(shù)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于技改，使用安全可靠。特別對(duì)于老裝置改造，停車時(shí)間短，施工工期容易控制。在提前準(zhǔn)備好設(shè)備和材料后，利用日常檢修停車時(shí)間，分段實(shí)施。

4.6 運(yùn)行費(fèi)用低

無(wú)動(dòng)力除塵系統(tǒng)，運(yùn)行成本低，基本無(wú)須人操作，并且可節(jié)約傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中每天安排的棧橋清掃人員。同時(shí)，增加的導(dǎo)流板，降低了煤塊對(duì)皮帶的沖擊磨損，膠帶等備件更換周期延長(zhǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

熱電裝置輸煤系統(tǒng)，采用無(wú)動(dòng)力除塵系統(tǒng)，在除塵效率、耗電量、運(yùn)行維護(hù)等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)袋式除塵。裝置占地少，初期投資低，且施工周期短、除塵效果好，目前在火力發(fā)電裝置中廣泛使用。今后，也可在磷復(fù)肥等固體物料輸送環(huán)節(jié)中，根據(jù)介質(zhì)特性推廣使用。特別是，對(duì)于如硫磺等介質(zhì)，采用無(wú)動(dòng)力除塵，可有效解決硫磺粉塵洗滌帶來(lái)的污水處理等二次污染問(wèn)題。在生產(chǎn)實(shí)際中，應(yīng)根據(jù)工藝特性，配合采用多種除塵方式，既有效解決粉塵問(wèn)題，還保障操作人員的身體健康，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。