楊傳銘

（廈門力祺環(huán)境工程有限公司，福建 廈門 361100）

現(xiàn)階段我國電能生產(chǎn)仍以燃煤發(fā)電技術(shù)為主，在實際運行過程中，煤炭在燃燒前會經(jīng)歷卸料、轉(zhuǎn)運、篩分等過程后運送至鍋爐內(nèi)，在多方面因素的影響下，使得輸煤系統(tǒng)不可避免地出現(xiàn)粉塵問題，輕則對工作場所環(huán)境造成一定程度污染，重則引發(fā)爆炸事故并威脅到人員生命安全。在此背景下，如何強化輸煤系統(tǒng)的粉塵治理效果愈發(fā)受到火電廠的重視。

1 輸煤系統(tǒng)粉塵的危害及影響

分析輸煤系統(tǒng)運行期間粉塵造成的危害，具體表現(xiàn)為：

1.1 易燃易爆性危害

當粉塵與空氣中氧氣充分接觸后，會讓粉塵具備自燃性，若粉塵產(chǎn)生熱量持續(xù)增高并形成氧化反應(yīng)，當溫度達到臨界值時極易導(dǎo)致粉塵出現(xiàn)自燃現(xiàn)象。同時，若在密閉環(huán)境內(nèi)發(fā)生粉塵自燃現(xiàn)象，形成的有毒氣體會對人體健康造成一定影響。同時，粉塵燃燒期間其燃燒體積會隨著氧化反應(yīng)速度的變化而持續(xù)增大，并導(dǎo)致燃燒區(qū)域內(nèi)形成沖擊波，而當沖擊波超過300 m/s的臨界值時，工作場所內(nèi)的燃燒會轉(zhuǎn)變?yōu)楸?，嚴重危害的人員生命安全。

1.2 致病性危害

致病性已然成為粉塵危害的主要特征之一，若工作人員長期在工作場所內(nèi)吸入大量粉塵，極易增大塵肺病的發(fā)生概率，人體內(nèi)肺組織因大量粉塵的滯留形成彌漫性纖維化的病癥，不僅導(dǎo)致人體免疫、抵抗能力明顯下降，甚至威脅到人員生命健康。相關(guān)統(tǒng)計表明，塵肺病已然成為我國發(fā)生率相對較高的職業(yè)病之一，不僅對患者及其家屬的精神、生活造成嚴重負面影響，同時增大企業(yè)經(jīng)濟損失。

1.3 設(shè)備與環(huán)境危害

輸煤系統(tǒng)運行期間大量粉塵的產(chǎn)生會對工作環(huán)境造成較大污染，在長期運行條件下，其系統(tǒng)設(shè)備極易出現(xiàn)大量粉塵附著、滲透的現(xiàn)象，繼而導(dǎo)致設(shè)備部分零部件出現(xiàn)嚴重磨損，增大設(shè)備出現(xiàn)故障異常的概率，甚至因粉塵影響導(dǎo)致設(shè)備運行年限縮減。

2 輸煤系統(tǒng)治理前存在的問題

發(fā)電廠的運行主要是借助輸煤系統(tǒng)將煤炭資源從卸煤點運輸至鍋爐煤倉，而在客觀條件、技術(shù)能力等因素的限制下，使得輸煤系統(tǒng)在運行期間易產(chǎn)生大量粉塵，其具體問題表現(xiàn)為：

（1）運行期間主要以落煤管為載體將原煤運送至皮帶運輸機，當皮帶運輸系統(tǒng)以2.5m/s的速度運行時，存在于膠帶面的原煤因振動、擠壓、摩擦形成大量粉塵，同時煤粉在導(dǎo)料槽氣壓增高的影響下從出口或接縫位置大量噴出。以往對于粉塵的治理，主要是視情況在導(dǎo)料槽兩邊進行擋煤皮子的安裝，但因?qū)Я喜叟c擋煤皮子不貼合、皮子硬度較大，使得粉塵治理效果不明顯，無法將工作場所內(nèi)的粉塵含量控制在預(yù)期范圍內(nèi)。

（2）運行期間碎煤機的環(huán)壁與環(huán)錘相互作用下極易形成鼓風(fēng)，原煤破碎后大量粉塵的產(chǎn)生使得碎煤室的粉塵濃度始終保持在限定值以上，因?qū)ο侣涿悍厶幚聿坏轿粚?dǎo)致發(fā)電廠粉塵問題加劇。

（3）若運行過程中實際運輸量超過設(shè)定標準，或者是部分位置存在積煤粘附過多情況，極易因落煤管發(fā)生堵煤現(xiàn)象而形成粉塵。同時，若落煤管轉(zhuǎn)角位置的煤流動態(tài)安息角小于其運行方向，在接觸漏斗時記憶增大落煤管出現(xiàn)沖擊性堵煤的現(xiàn)象。另外，若工作期間相關(guān)人員未做到對系統(tǒng)的定期檢查清理，極易因積煤持續(xù)增多導(dǎo)致落煤管發(fā)生堵塞，不僅對現(xiàn)場人員生命安全造成威脅，亦對發(fā)電廠發(fā)電效率的控制產(chǎn)生影響。

3 曲線落煤管結(jié)構(gòu)及作用原理

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及部分的作用原理

作為燃煤發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中的重要組成，曲線落煤系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其主要構(gòu)成部分涉及到頭部導(dǎo)流罩、三通分料器、曲線落煤管、頭部漏斗、糾偏器、調(diào)節(jié)法蘭等。文章以某電廠為例，改造前為折線落煤管，運行期間極易因煤流下降速度過高而形成誘導(dǎo)風(fēng)，致使粉塵濃度持續(xù)增高，且煤落管與原煤之間極易因碰撞形成噪聲污染。鑒于此，該電廠結(jié)合實際情況的分析，利用曲線落煤管來取代傳統(tǒng)方案。

圖1 曲線落煤系統(tǒng)

對于頭部導(dǎo)流罩的設(shè)計，作為落煤管系統(tǒng)中的重要組成部分，導(dǎo)流罩發(fā)揮煤流運動方向改變的功能，并以集束流動來取代煤流自由下落的態(tài)勢，所以輸煤系統(tǒng)中煤流流動是否合理與導(dǎo)流罩及其擋板的合理設(shè)計之間存在密切關(guān)聯(lián)。為保證導(dǎo)流罩擋板的設(shè)計契合實際需求，需在充分參照設(shè)計要求的前提下，對煤流運動曲線和擋板曲線的夾角進行優(yōu)化控制，通過對撞擊現(xiàn)象的抑制來達到減少動能損失的目的，并實現(xiàn)對揚塵與掛煤情況的有效控制。結(jié)合對實際設(shè)計需求的分析，基于對相關(guān)數(shù)據(jù)的采集來確定擋板與導(dǎo)流罩的尺寸與結(jié)構(gòu)，以≯10°為基準進行擋板曲線與運動曲線的夾角控制，實現(xiàn)以集束流動的形式來減小煤流撞擊，實現(xiàn)對輸煤系統(tǒng)粉塵治理效果的提升。

對于三通分料器的設(shè)計，目前常用包括套筒式、翻板式、扇形翻板式三種。該構(gòu)件的主要原理是：以旋轉(zhuǎn)軸為載體進行電液推桿的連接，在運行狀態(tài)下帶動軸上套筒、擋板進行轉(zhuǎn)動，最終達到煤流換向的目的。在運行期間使用翻板式三通分料器，其主要優(yōu)勢包括結(jié)構(gòu)簡單、換向快、體積小等，但因技術(shù)條件等方面的影響，使得分料器在運行期間因煤粉占據(jù)導(dǎo)致?lián)醢迮c側(cè)壁之間出現(xiàn)卡死情況。運行期間扇形翻板式分料器的應(yīng)用，主要是利用扇形凹槽進行翻板的取代，可實現(xiàn)對積煤問題的有效解決，但在實際運行期間，若扇形翻板在“零”煤流速度時處于中位，此時扇形翻板會在煤流的撞擊下逐漸形成變形問題，且系統(tǒng)軸承在較大徑向力的作用下減少運行壽命，亦會導(dǎo)致大量粉塵的出現(xiàn)。

對于套筒式三通分料器的設(shè)計，主要是基于對翻板式、扇形翻板式分料器問題的分析，對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化改進。運行期間可有效規(guī)避變形、積煤等問題出現(xiàn)，但劣勢在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且安裝期間需利用限位裝置對分料器套筒進行單獨固定。

結(jié)合對上述分料器情況的分析，該發(fā)電廠對于三通分料器的應(yīng)用，自主設(shè)計兩側(cè)帶擋板的翻板分料器方案，相較于其他類型分料器的應(yīng)用，在換向效率、結(jié)構(gòu)簡單等方面存在顯著優(yōu)勢，且分料器與側(cè)壁之間積煤問題可利用兩側(cè)弧板有效解決，可保證在多種運行工況中始終保持較為穩(wěn)定度運行狀態(tài)。

對于曲線落煤管的設(shè)計，以往折線結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，因其結(jié)構(gòu)簡單使得運行期間易產(chǎn)生大量煤塵，且尖角位置極易因動能流失過多而形成掛煤現(xiàn)象。同時，內(nèi)壁與煤流在運行期間易形成較大沖擊，進而形成嚴重噪聲污染。鑒于此，可依托于圓截面，通過對不同曲率曲線的過濾來優(yōu)化落煤管設(shè)計，可在有效解決掛煤問題的同時，避免因反復(fù)撞擊形成噪聲污染。且曲線落煤管的設(shè)計還可發(fā)揮出風(fēng)速誘導(dǎo)控制的作用，通過對皮帶速度與煤流水平速度的同步控制來減少粉塵。

3.2 曲線落煤管理塵特點

火電廠輸煤系統(tǒng)中應(yīng)用曲線煤落管系統(tǒng)，可實現(xiàn)以“集中式”的有序滑落來取代傳統(tǒng)的“爆炸式”無序墜落，實現(xiàn)從源頭處做到對粉塵問題的有效抑制。

4 綜合治理辦法及治理效果

4.1 綜合治理辦法

4.1.1 導(dǎo)料槽改造技術(shù)

輸煤系統(tǒng)運行期間粉塵的形成與空間是否密閉之間存在密切關(guān)聯(lián)，而實現(xiàn)對粉塵問題的有效治理，可利用全封閉沉降室導(dǎo)料槽來取代傳統(tǒng)導(dǎo)料槽形式。即應(yīng)用沉降式導(dǎo)料槽來優(yōu)化構(gòu)建輸煤系統(tǒng)，其導(dǎo)料槽構(gòu)成涉及到沉積區(qū)、耐磨板、導(dǎo)料槽本體、擋簾、中間段密封箱、尾部密封箱等。通過在皮帶機接料匙位置進行沉積區(qū)的安設(shè)，實現(xiàn)對含塵空氣以抑制空氣流速的方式來穩(wěn)定控制，在促進浮塵有效沉積的同時，以物料層為載體進行沉積粉塵的收集?；趯Ω叩烷g隔的擋簾有效設(shè)置，可在沉積區(qū)內(nèi)對氣流流速進行逐步控制。結(jié)合對實際粉塵治理需求的分析，將無動力回流裝置視情況安設(shè)于導(dǎo)料槽上部位置，通過形成誘導(dǎo)風(fēng)在導(dǎo)料槽與煤落管內(nèi)進行環(huán)流的生成。同時，可配合緩沖床將雙層密封的滑板、裙板設(shè)置于兩側(cè)位置，并在導(dǎo)料槽出口部位按照相應(yīng)要求進行擋簾的設(shè)置，避免原煤在下落過程中形成的灰塵大量外散，結(jié)合對防溢裙板的有效應(yīng)用，可進一步促進輸煤系統(tǒng)粉塵防治效果的提升，確保在導(dǎo)料槽內(nèi)原料粉塵得以充分沉淀。

例如，2019年某發(fā)電廠對輸煤系統(tǒng)導(dǎo)料槽進行改造。據(jù)悉該廠以往運行期間主要采用普通導(dǎo)料槽，不僅頻繁出現(xiàn)問題故障，并且因密封效果較差，導(dǎo)致工作場所粉塵濃度長期處于較高狀態(tài)。且運行期間14條傳輸皮帶運行壽命明顯下降，不僅影響到發(fā)電廠效益創(chuàng)造，甚至因粉塵污染較大威脅到人員生命安全。對此該廠進行密封式導(dǎo)料槽技術(shù)改造，實現(xiàn)對粉塵、磨損問題的有效解決，并促進輸煤系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的提升。

4.1.2 水噴霧系統(tǒng)改造

為實現(xiàn)對粉塵的綜合性治理，可對輥筒與皮帶非工作面位置，且無法與燃煤直接接觸的位置進行水噴霧系統(tǒng)的安設(shè)，噴霧系統(tǒng)以間斷式噴霧位置，實現(xiàn)對揚塵問題的有效抑制。對于水噴霧系統(tǒng)的改造，可將高壓噴霧作為主要構(gòu)成系統(tǒng)，并依據(jù)實際治理需求選用高壓自清潔螺旋噴頭，避免在運行期間出現(xiàn)噴頭堵塞現(xiàn)象。同時，依托于自動反沖洗過濾裝置的有效安設(shè)，可實現(xiàn)定期對過濾裝置進行自動化清潔，確保其濾芯始終處于清潔狀態(tài)。對于水噴霧系統(tǒng)的改造，可以0.058 mm為基準進行過濾精度控制，并保證壓力損失控制在0.01 MPa，以0.02 kg/min為基準進行各噴頭噴水量控制，通過將霧化粒度控制在5～30μm范圍內(nèi)，可進一步提升噴霧系統(tǒng)的除塵效果。

另外，需在系統(tǒng)改造時增設(shè)可重復(fù)利用沖洗水的功能，并依據(jù)對皮帶運行速度、表面水分蒸發(fā)速度的計算與分析，對噴霧間隔、持續(xù)時間進行精準設(shè)定，進而在保證粉塵治理效果符合預(yù)期需求的同時，進一步提升水資源利用率。以興安熱電公司為例，在冬季階段輸煤系統(tǒng)運行期間，受到暖空氣的影響，在皮帶運輸期間煤粉極易形成粉塵，進而威脅到人員人身安全。對此該公司利用新型噴霧設(shè)備對原有噴霧系統(tǒng)進行改造，分別在易起粉、落煤點等位置進行噴霧裝置的設(shè)置，并將噴霧式噴淋裝置安設(shè)于回層皮帶位置，結(jié)合對水膜除塵器的合理安設(shè)，實現(xiàn)對粉塵問題的有效治理，為現(xiàn)場人員營造更為安全、舒適的環(huán)境。

4.2 治理效果分析

經(jīng)綜合治理改造后，電廠輸煤系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備運行穩(wěn)定性得以顯著提升，通過密封性提升以及對粉塵漏電的處理，實現(xiàn)對揚塵問題的有效抑制，無論是皮帶棧橋還是輸煤系統(tǒng)轉(zhuǎn)運站，其粉塵濃度均控制在4 mg/m3范圍內(nèi)，不僅有助于降低人員清潔場地、維護設(shè)備的工作量，亦可保障現(xiàn)場人員不受粉塵的危害與影響，實現(xiàn)對現(xiàn)場文明衛(wèi)生條件的改善，確保電廠運行負荷符合相關(guān)粉塵濃度控制要求與標準，進而在提升電廠運行安全性的同時，促進燃煤電廠運行朝著生態(tài)化、節(jié)能化的方向持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論

綜上所述，粉塵綜合治理措施的實施，一方面可為人員人身安全提供保障，另一方面則有助于促進電廠達到節(jié)能環(huán)保的發(fā)展目標。鑒于此，為實現(xiàn)對輸煤系統(tǒng)粉塵的有效治理，要求燃煤電廠在明確粉塵濃度控制標準的前提下，對燃煤系統(tǒng)運行現(xiàn)狀進行深度分析，在此基礎(chǔ)上通過改進水噴霧系統(tǒng)、優(yōu)化曲線落煤管設(shè)計、改善導(dǎo)流槽系統(tǒng)來促進粉塵治理效果的顯著提升，避免粉塵濃度過高威脅人員生命安全，并有助于促進燃煤電廠朝著可持續(xù)、綠色化的方向持續(xù)發(fā)展。