摘要：分析了某火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)粉塵污染產(chǎn)生的原因，從粉塵的產(chǎn)生源頭、系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程、粉塵抑制、粉塵回收等多方面共同治理，采用無動(dòng)力除塵裝置、氣霧抑塵設(shè)備、曲線落煤管等一系列綜合治理措施，有效抑制了輸煤系統(tǒng)粉塵污染，并產(chǎn)生了比較好的經(jīng)濟(jì)效益，為解決類似問題提供了科學(xué)依據(jù)和參考。

關(guān)鍵詞：輸煤系統(tǒng);轉(zhuǎn)運(yùn)站;粉塵;治理;無動(dòng)力除塵;曲線落煤管

0? ? 引言

某火力發(fā)電廠裝機(jī)為3臺(tái)660 MW燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐為ABB-CE公司設(shè)計(jì)制造，汽輪發(fā)電機(jī)組為GEC-ALSTHOM公司設(shè)計(jì)制造，輸煤系統(tǒng)共分為兩個(gè)部分，即卸煤線（碼頭卸船機(jī)至露天煤場(chǎng)）和上煤線（煤場(chǎng)至鍋爐煤倉(cāng)）。

火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)的作用主要是將原煤倉(cāng)庫(kù)存的原煤經(jīng)破碎、輸煤皮帶輸送、犁煤等環(huán)節(jié)處理，運(yùn)送到鍋爐煤倉(cāng)，在輸送過程中會(huì)產(chǎn)生大量的生產(chǎn)性粉塵，對(duì)環(huán)境造成較為嚴(yán)重的污染，而輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)站，特別是碎煤機(jī)樓轉(zhuǎn)運(yùn)站的粉塵污染尤為突出，危害運(yùn)行和檢修人員的身體健康，還會(huì)造成煤粉損失，對(duì)周邊設(shè)備也會(huì)帶來安全隱患。

某電廠輸煤系統(tǒng)粉塵處理原設(shè)計(jì)是使用布袋除塵器和水沖洗裝置，部分生產(chǎn)場(chǎng)所如原煤倉(cāng)間、碼頭面則采用人工清掃。布袋除塵因工作環(huán)境濕度大導(dǎo)致故障率高、除塵效果不佳，且設(shè)備維護(hù)量大、維護(hù)成本高;水沖洗不能在線治理，且會(huì)加速設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)腐蝕和增加電氣設(shè)備故障;人工清掃勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。鑒于此，對(duì)輸煤系統(tǒng)粉塵治理采用無動(dòng)力除塵裝置、氣霧抑塵裝置、落煤管防堵抑塵改造等綜合治理方案，有效抑制了輸煤系統(tǒng)粉塵污染。

1? ? 原因分析

該電廠輸煤系統(tǒng)皮帶機(jī)為DTⅡ型通用帶式輸送機(jī)，帶寬B=1 400 mm（卸煤線B=

1 600 mm），帶速為3.15 m/s，出力1 500 t/h（卸煤線2 500 t/h）;輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)站上皮帶機(jī)來煤經(jīng)過頭部漏斗、落煤管、滾軸篩、碎煤機(jī)、下膠帶輸送機(jī);從上到下物料落差以20 m計(jì)，高速下落后至落料點(diǎn)處速度為20 m/s（設(shè)上卸料皮帶機(jī)帶速為3.15 m/s，理論計(jì)算值，不計(jì)轉(zhuǎn)角及鎖氣器阻力系數(shù)）;導(dǎo)料槽位置因多種原因造成強(qiáng)烈正壓，進(jìn)而形成紊流，含有粉塵的氣流在被布袋除塵器吸出后，壓力降低;但因下料點(diǎn)未設(shè)置緩沖裝置及布袋除塵故障率高等原因，除塵效果不佳，尤其是TT4、TT5、TT6等轉(zhuǎn)運(yùn)站有粉塵從導(dǎo)料槽兩側(cè)溢出，具體原因分析如下（以TT5為例，圖1為TT5轉(zhuǎn)運(yùn)站粉塵原因分析示意圖）：

（1）落煤管垂直落差大，煤粉從前一條皮帶機(jī)下料口自由下落，速度較快，該位置會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的誘導(dǎo)風(fēng)，攜帶大量粉塵快速進(jìn)入導(dǎo)料槽，致使導(dǎo)料槽內(nèi)產(chǎn)生較大的正壓，導(dǎo)料槽的密封存在不嚴(yán)密處，粉塵從導(dǎo)料槽的這些密封不嚴(yán)處噴擠出來，造成現(xiàn)場(chǎng)粉塵彌漫;

（2）原始設(shè)計(jì)的導(dǎo)料槽容積較小，整體長(zhǎng)度不足，煤料快速下落后攜帶大量誘導(dǎo)風(fēng)，在除塵器位置造成猛烈正壓，致使除塵器在工作時(shí)未能將所有粉塵吸出，多種原因疊加造成在導(dǎo)料槽出口處風(fēng)量大、風(fēng)速高，噴粉嚴(yán)重;

（3）物料在無任何緩沖措施的情況下經(jīng)高速下降后直接撞擊輸煤皮帶，導(dǎo)致皮帶頻繁抖動(dòng)，誘導(dǎo)風(fēng)在落料點(diǎn)位置前后的導(dǎo)料槽與皮帶存在間隙處將細(xì)煤粉噴擠出;

（4）落煤管原始設(shè)計(jì)僅考慮設(shè)備布置方便及輸煤功能性要求，未考慮其他因素，造成落煤管設(shè)計(jì)有多個(gè)連續(xù)轉(zhuǎn)角，煤流高速下落過程中會(huì)撞擊落煤管，質(zhì)地松散的煤粉在撞擊過程中會(huì)把煤粉空隙中的空氣劇烈擠壓出來，形成氣流高速噴出，這個(gè)過程會(huì)夾攜粉塵一起噴出;

（5）導(dǎo)料槽與落煤管的連接處沒有設(shè)置對(duì)中機(jī)構(gòu)，來煤下落后相對(duì)皮帶帶面不集中，兩側(cè)容易形成撒煤，且皮帶在運(yùn)行時(shí)容易跑偏。

2? ? 技術(shù)改造設(shè)想重點(diǎn)

某電廠輸煤系統(tǒng)粉塵處理原設(shè)計(jì)是使用布袋除塵器和水沖洗裝置，部分生產(chǎn)場(chǎng)所如原煤倉(cāng)間、碼頭面則采用人工清掃。原設(shè)計(jì)安裝的布袋除塵器，經(jīng)過連續(xù)多年的高強(qiáng)度運(yùn)行，其內(nèi)部器件老化，因工作環(huán)境濕度大導(dǎo)致故障率高、除塵效果不佳，且設(shè)備的除塵效果已不能滿足現(xiàn)今的環(huán)保排放要求。人工清掃則造成較高位置和人工難以清掃的角落清掃效果較差。布袋除塵器和人工清掃會(huì)造成內(nèi)部積粉較為嚴(yán)重的部位易發(fā)生火災(zāi)。因此，必須對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行綜合改造。

通過資料收集、測(cè)量數(shù)據(jù)整理、現(xiàn)場(chǎng)尺寸測(cè)量等方式，基于煤、水的特性，技術(shù)改造的重點(diǎn)要求如下：（1）尺寸能滿足現(xiàn)有的場(chǎng)地布置，或土建結(jié)構(gòu)改動(dòng)小;（2）與設(shè)備兼容好，對(duì)設(shè)備改動(dòng)小，節(jié)省設(shè)備改造費(fèi)用;（3）改造后的除塵設(shè)備可靠性高，減少人力、備件成本;（4）改造后的除塵設(shè)備節(jié)電、節(jié)水、節(jié)能;（5）對(duì)收集的煤粉最好可以回收，以減少燃料損耗。

3? ? 技術(shù)改造方案

3.1? ? 輸煤皮帶機(jī)尾部無動(dòng)力除塵裝置改造

3.1.1? ? 技術(shù)原理

無動(dòng)力除塵裝置是一種新型的低能耗技術(shù)除塵裝置，主要包括倒“八”字形多功能導(dǎo)料槽、一級(jí)自動(dòng)循環(huán)減壓裝置、二級(jí)循環(huán)減壓裝置、可調(diào)阻尼裝置、復(fù)合密封、緩沖床、對(duì)中機(jī)構(gòu)等。無動(dòng)力除塵裝置結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。

倒“八”字形多功能導(dǎo)料槽的功能，是防止煤流從上一級(jí)輸送機(jī)落入下一級(jí)輸送機(jī)時(shí)物料外撒。

無動(dòng)力除塵裝置是根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)的原理，采用物理泄壓方式，不外設(shè)任何動(dòng)力，合理利用空氣壓力將容器內(nèi)壓力轉(zhuǎn)換成除塵動(dòng)力，使含塵空氣通過一級(jí)循環(huán)裝置和二級(jí)循環(huán)裝置后進(jìn)行慣性、重力沉降，形成微負(fù)壓循環(huán)，壓力得到平衡釋放，再經(jīng)過阻尼裝置逐級(jí)過濾，并利用阻尼簾對(duì)粉塵的吸附作用，使粉塵長(zhǎng)時(shí)間附著結(jié)塊，完成一個(gè)循環(huán)。連續(xù)輸送原煤時(shí)，空氣流動(dòng)不斷擾動(dòng)擋簾，阻尼簾上的結(jié)塊即自動(dòng)脫落，回落至膠帶上隨原煤被輸送至下一級(jí)輸送帶，達(dá)到抑制粉塵的最終目的。無動(dòng)力除塵裝置工作原理如圖3所示。

3.1.2? ? 技術(shù)方案

（1）將輸煤皮帶機(jī)尾部導(dǎo)料槽改造為倒“八”字形多功能導(dǎo)料槽，防止煤流從上一級(jí)輸送機(jī)落入下一級(jí)輸送機(jī)時(shí)物料外撒。

（2）將輸煤皮帶機(jī)尾部布袋除塵器改造為無動(dòng)力除塵裝置。

通過物料下落過程中的沖擊壓力逐次降低，粉塵在全封閉導(dǎo)料槽內(nèi)按設(shè)計(jì)方向運(yùn)動(dòng)，有效導(dǎo)入除塵器主體，經(jīng)過除塵器主體進(jìn)行多級(jí)分離，可有效消除輸煤皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)過程中造成的沖擊性煤粉，從而達(dá)到內(nèi)外空氣壓力相對(duì)平衡、消除粉塵的效果。

3.2? ? 輸煤皮帶機(jī)尾部導(dǎo)料槽出入口、改向滾筒等位置加裝氣霧抑塵設(shè)備

氣霧抑塵技術(shù)原理可以總結(jié)概括為兩方面：重力降塵、水霧壓塵。加壓將液體（在此次改造中使用的是過濾后的自來水）、氣體（在此次改造中使用的是壓縮空氣）輸送至混合噴嘴，噴出噴嘴的是混合后形成的細(xì)小霧化液滴，從而產(chǎn)生極小的水霧顆粒，通過調(diào)整液體與氣體的壓力使水霧顆粒直徑控制在1～10 μm，其對(duì)懸浮在空氣中的煤粉進(jìn)行快速有效地吸附，迅速凝聚成顆粒受重力作用而降落下來，從而達(dá)到抑制粉塵、優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的效果。圖4為氣霧與粉塵碰撞過程示意圖，圖5為氣霧與粉塵粘附示意圖。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，在輸煤系統(tǒng)輸煤皮帶機(jī)尾部導(dǎo)料槽出入口、改向滾筒處等部位加裝氣霧抑塵裝置。

3.3? ? 防堵抑塵曲線落煤管技術(shù)方案

采集皮帶輸送機(jī)運(yùn)行參數(shù)，結(jié)合煤流物理特性，使用離散學(xué)基本原理，采用三維動(dòng)態(tài)模擬分析的技術(shù)手段，分析煤流滑落的運(yùn)動(dòng)過程，進(jìn)而使用分析結(jié)果對(duì)煤流進(jìn)行全程導(dǎo)流，從而使煤流從原來的無序墜落狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽氐幕溥\(yùn)動(dòng)過程，減少導(dǎo)流槽出口的噴粉程度。

（1）防堵。來料皮帶的速度賦予煤流動(dòng)能，在曲線落煤管內(nèi)煤流的動(dòng)能與勢(shì)能疊加，能量疊加后的濕煤流能夠克服傾角管壁的摩擦力，依靠自身的慣性能量沿曲線落煤管滑落至接料皮帶上，避免堵煤。

（2）抑塵。煤流在原始設(shè)計(jì)的落煤管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)屬于無序墜落，而在曲線落煤管中的運(yùn)行屬于“集束式”有序滑落，通過控制滑落煤流的出口速度，使其與接料皮帶速度一致，則煤流與接料皮帶可實(shí)現(xiàn)相對(duì)靜止，消除了煤流對(duì)皮帶的沖擊，抑制減少了90%粉塵的產(chǎn)生。防堵抑塵曲線落煤管組成如圖6所示。

3.4? ? 其他技術(shù)改造措施

各轉(zhuǎn)運(yùn)站及原煤倉(cāng)間安裝真空吸塵管網(wǎng)，配置真空吸塵車，定期對(duì)原煤倉(cāng)間、碼頭面、各輸煤轉(zhuǎn)運(yùn)站進(jìn)行真空吸塵。

負(fù)壓吸塵車是一種可以移動(dòng)的工業(yè)真空吸料設(shè)備。設(shè)備安裝在卡車底盤上，既可方便地吸取不在同一個(gè)工作范圍內(nèi)的各種物料，也可在同一個(gè)工作區(qū)域內(nèi)，與配套的負(fù)壓吸送管網(wǎng)配合，形成中央吸塵系統(tǒng)，達(dá)到高效、強(qiáng)力、機(jī)動(dòng)靈活的工業(yè)吸塵效果。

將輸煤皮帶機(jī)配重間密閉，并在配重間附近設(shè)置沉淀池，對(duì)該處產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行沉淀回收處理。

4? ? 應(yīng)用情況、達(dá)到的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益評(píng)價(jià)

4.1? ? 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

（1）某電廠輸煤系統(tǒng)TT5轉(zhuǎn)運(yùn)站實(shí)施改造前，系統(tǒng)運(yùn)行中粉塵濃度檢測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

從表1可以看出，即使是粉塵濃度最低的帶式輸送機(jī)尾部，粉塵濃度值也超過了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工作場(chǎng)所粉塵濃度最大值必須≤4 mg/m3的要求。

（2）對(duì)上述系統(tǒng)實(shí)施綜合改造，改造完成投用一個(gè)月后，運(yùn)行中粉塵濃度檢測(cè)如表2所示。

從表2可以看出，其粉塵濃度值均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的工作場(chǎng)所粉塵濃度最大值必須≤4 mg/m3的要求。

4.2? ? 經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

此綜合治理方案直指問題關(guān)鍵，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備特點(diǎn)、實(shí)際需求，較好地解決了輸煤系統(tǒng)粉塵問題。

（1）將輸煤皮帶機(jī)原設(shè)計(jì)的布袋除塵器改造為無動(dòng)力除塵裝置，原設(shè)計(jì)的布袋除塵器拆除;無動(dòng)力除塵裝置不消耗資源，且免維護(hù)，減少了能源消耗與布袋除塵的維修、維護(hù)和備件費(fèi)用，每年可節(jié)約費(fèi)用約100萬(wàn)元。

（2）將輸煤皮帶機(jī)尾部導(dǎo)料槽改造為倒“八”字形多功能導(dǎo)料槽，由于采用了TRS密封，增加了緩沖和對(duì)中裝置，導(dǎo)料槽的密封性能提高，杜絕了撒料，減少了設(shè)備維護(hù)的人力、備件成本，每年可節(jié)約費(fèi)用約80萬(wàn)元。

（3）將部分落煤管改造為曲線落煤管，由于曲線落煤管在設(shè)計(jì)上采用了防堵、抑塵、降噪等新技術(shù)，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，節(jié)約了能源，減少了設(shè)備維護(hù)、維修及備件費(fèi)用，每年可節(jié)約費(fèi)用約20萬(wàn)元。

（4）系統(tǒng)增設(shè)真空吸塵裝置，一方面減少了碼頭面、原煤倉(cāng)間、各轉(zhuǎn)運(yùn)站、棧橋等工作場(chǎng)所人工清掃的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率;另一方面減少了各轉(zhuǎn)運(yùn)站、碼頭面及棧橋的水沖洗頻度，節(jié)約了水資源，延長(zhǎng)了系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命，每年可節(jié)約費(fèi)用約30萬(wàn)元。

（5）系統(tǒng)增設(shè)沉淀池及真空吸塵裝置后，可對(duì)吸收后的粉塵及沉淀煤渣再次回收利用，每年可節(jié)約費(fèi)用約20萬(wàn)元。

改造后，一年共產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益250萬(wàn)元;改造后，有效抑制了輸煤系統(tǒng)粉塵飛揚(yáng)，改善了員工的工作環(huán)境，降低了職工因系統(tǒng)粉塵而罹患職業(yè)病的風(fēng)險(xiǎn)。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)現(xiàn)階段的發(fā)展對(duì)于加快生態(tài)文明體制改革做出了新部署，更對(duì)發(fā)電企業(yè)提出了新時(shí)代的要求。新型環(huán)保型燃煤火力發(fā)電廠秉承安全、以人為本的理念，要求在環(huán)保排放、工作環(huán)境上有較大提升;國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工作環(huán)境的粉塵濃度提出了具體要求;而在煤粉超標(biāo)的環(huán)境中，工作人員長(zhǎng)期吸入煤粉可能會(huì)造成塵肺或其他職業(yè)病問題，因此對(duì)輸煤系統(tǒng)的粉塵治理非常有必要。

此粉塵綜合治理方案針對(duì)燃煤火力發(fā)電機(jī)組的輸煤系統(tǒng)，從粉塵產(chǎn)生的原因著手分析，從粉塵產(chǎn)生源頭、系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程、粉塵抑制、粉塵回收等多方面共同進(jìn)行治理，達(dá)到了較好的效果，且改造后經(jīng)濟(jì)效益也十分明顯，其經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)可以推廣應(yīng)用于其他行業(yè)的類似場(chǎng)景，如煤炭生產(chǎn)行業(yè)的采煤、輸送環(huán)節(jié)，礦山的采礦、輸送環(huán)節(jié)或者物流行業(yè)的碼頭、貨場(chǎng)區(qū)域等，為解決類似問題提供科學(xué)依據(jù)和參考。

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收稿日期：2019-12-03

作者簡(jiǎn)介：吳航（1974—），男，廣東東莞人，工程師，從事火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)管理工作。