竇玉田

（華電國(guó)際電力股份有限公司天津開發(fā)區(qū)分公司，天津 300270）

0 引言

2023 年5 月4 日，中電聯(lián)預(yù)測(cè)在2022 年同期低基數(shù)影響下，社會(huì)用電量同比增長(zhǎng)將達(dá)到6%左右，用電總量將達(dá)到9.15 萬億千瓦時(shí)，非化石能源總裝機(jī)容量比重將會(huì)上升至50.5%，但煤電占比仍然會(huì)保持在50%左右，是我國(guó)電力供應(yīng)的重要來源。輸煤系統(tǒng)的粉塵危害仍然需要持續(xù)關(guān)注，目前相對(duì)成熟的技術(shù)有無動(dòng)力抑塵技術(shù)、動(dòng)力抑塵技術(shù)、干霧除塵技術(shù)等，隨著科技不斷創(chuàng)新發(fā)展，電廠輸煤系統(tǒng)粉塵防治將會(huì)進(jìn)入新的發(fā)展階段。

1 電廠輸煤系統(tǒng)粉塵危害及原因

粉塵是指物體在機(jī)械力或其他力作用下產(chǎn)生的懸浮于空氣中的細(xì)小固體顆粒物，直徑一般不超過75 μm。粉塵的主要危害為致病性、易燃性及對(duì)設(shè)備產(chǎn)生一定的損害。其中，致病性是指工作人員長(zhǎng)期吸入粉塵會(huì)引發(fā)肺組織彌漫性纖維化，導(dǎo)致身體免疫力下降且伴有多種并發(fā)癥。易燃性是指粉塵與氧氣接觸產(chǎn)生氧化反應(yīng)而自燃，自燃會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體，造成工作人員中毒。設(shè)備損害是指粉塵沉降在設(shè)備上會(huì)增加磨損而降低壽命，尤其對(duì)電機(jī)及其他精密儀器損害更大，容易造成皮帶打滑、電路中斷等嚴(yán)重事故。

輸煤系統(tǒng)是指燃煤接卸、計(jì)量、輸送、存儲(chǔ)、采樣、篩分、破碎后將其送到鍋爐煤倉(cāng)的連續(xù)化過程。以諫壁發(fā)電廠七期輸煤系統(tǒng)為例進(jìn)行分析（圖1）。

圖1 諫壁發(fā)電廠七期輸煤系統(tǒng)作業(yè)流程

由圖1 可知，諫壁發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中的每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生粉塵，帶式輸送機(jī)速度、鼓風(fēng)量及落煤管間落差等參數(shù)值越高，則粉塵產(chǎn)生的強(qiáng)度越大。如帶式輸送機(jī)跑偏產(chǎn)生粉塵，輸送機(jī)運(yùn)行需要膠帶在托輥和滾筒中部運(yùn)轉(zhuǎn)，輸送機(jī)中心線與落煤管中心線應(yīng)當(dāng)存在一定的夾角，如果該角度發(fā)生偏差會(huì)導(dǎo)致撒漏煤現(xiàn)象并激發(fā)大量的揚(yáng)塵。再如誘風(fēng)產(chǎn)生粉塵，在落煤管高落差、碎煤機(jī)、滾軸篩等作用下會(huì)產(chǎn)生一定的誘導(dǎo)風(fēng)，在導(dǎo)煤槽內(nèi)產(chǎn)生較高正壓，如果煤槽密封性不好，會(huì)因粉塵外溢造成一定的環(huán)境污染。此外，還有落煤管堵塞、燃煤沖擊、導(dǎo)料槽密封性差、回程皮帶及拉緊滾筒、設(shè)備故障等原因。

2 電廠輸煤系統(tǒng)粉塵防治措施

諫壁發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)日消耗燃煤30 000 t，工作時(shí)間達(dá)到18 h 以上，在輸煤過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生粉塵。目前，常用的粉塵防治措施有如下4 項(xiàng)。

2.1 抑塵措施

抑塵的主要方式是噴水，通過增加濕度控制粉塵脫落，確保其不會(huì)發(fā)生擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)燃煤表面含水量達(dá)到8%～10%時(shí)，就能夠有效控制粉塵。雖然噴水能夠有效抑塵，但也存在一定的應(yīng)用難題。如：噴灑水量無法控制，水質(zhì)要求相對(duì)較高，冬季結(jié)冰和霧滴粒徑過大等。

2.2 封塵措施

將含有粉塵的氣體與干部氣體相隔離，提高設(shè)備本身的氣密性，以達(dá)到鎖定塵源的目的。首先，改進(jìn)輸煤皮帶機(jī)尾部導(dǎo)煤槽。帶式輸送機(jī)末端的導(dǎo)煤槽內(nèi)，側(cè)板、頂板與膠帶間存在一定的空隙，當(dāng)槽內(nèi)空間增加時(shí)能夠減少內(nèi)部氣體正壓量，降低氣流流動(dòng)量；同時(shí)，在導(dǎo)煤槽出口及內(nèi)部增加密切簾，控制粉塵擴(kuò)散和飛揚(yáng)。其次是解決設(shè)備漏粉問題。落煤管因磨損會(huì)出現(xiàn)漏粉、漏煤?jiǎn)栴}，定期更換和檢查內(nèi)襯板，設(shè)置多層防塵簾，能夠防止粉塵外溢現(xiàn)象。

2.3 吸塵措施

在煤倉(cāng)和導(dǎo)煤槽中間安放除塵設(shè)備，通過機(jī)械抽風(fēng)在原煤倉(cāng)和導(dǎo)煤槽間形成負(fù)壓，防止粉塵溢出。經(jīng)過除塵處理后的空氣檢查達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)后可排放至大氣中。不同情況要有不同的對(duì)應(yīng)措施，目前，密閉吸風(fēng)式除塵是極為常見的處理方式，經(jīng)過密封處理后的粉塵，經(jīng)除塵管道將氣體抽出，符合要求后排放。密閉式吸塵設(shè)備主要包括：濕式除塵器、過濾式除塵器、多管式除塵器、靜電除塵器等。

2.4 干霧除塵措施

干霧除塵技術(shù)是指將自來水進(jìn)行微米級(jí)過濾器過濾后送入貯水箱，經(jīng)高壓霧化噴嘴變成粒徑1～1.5 μm 的汽霧，每個(gè)噴嘴的有效作用范圍為3～5 m，此類顆?？梢蚤L(zhǎng)時(shí)間懸浮，吸納空氣中存在的潛熱，與粉塵顆粒相融合，進(jìn)而達(dá)到降溫、加濕和除塵的目的。

3 輸煤系統(tǒng)粉塵綜合治理工程

3.1 輸煤系統(tǒng)概況

諫壁發(fā)電廠位于江蘇鎮(zhèn)江市，是華東電網(wǎng)的主要輸出主力，地處長(zhǎng)江南岸、西臨京杭大運(yùn)河入海口、東靠新引河及諫壁翻水站，目前共有燃煤發(fā)電機(jī)組7 臺(tái)，總裝機(jī)容量3980 MW，全年發(fā)電量220 億千瓦時(shí)。諫壁發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：2 臺(tái)額定輸出功率為500 t/h的5000 t 橋卸船機(jī)，6 個(gè)儲(chǔ)煤廠。輸煤系統(tǒng)分為加倉(cāng)系統(tǒng)和卸煤系統(tǒng)，卸煤系統(tǒng)是指將燃煤由海輪接卸、運(yùn)輸?shù)絻?chǔ)煤場(chǎng)地的過程，按照要求進(jìn)行分類存放。加倉(cāng)系統(tǒng)是指根據(jù)煤爐燃燒要求，選擇摻加方式將適合煤種送到原煤倉(cāng)內(nèi)。另外，輸煤系統(tǒng)還包括采樣裝置、除鐵器、污水凈化處理裝置、計(jì)量裝置等。

3.2 干霧除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及機(jī)理分析

結(jié)合諫壁發(fā)電廠干霧除塵系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，分析其運(yùn)行結(jié)構(gòu)及組成部分。目前，諫壁發(fā)電廠干霧除塵系統(tǒng)將高壓水流和高壓氣流相融合，形成適宜噴霧噴出的過程。其主要設(shè)備構(gòu)成包括高壓水源、輸水管道、高壓氣源、自動(dòng)控制系統(tǒng)、噴嘴、輸氣管道及配套設(shè)施等（圖2）。

圖2 干霧除塵系統(tǒng)流程

（1）高壓氣源。該氣源能夠?yàn)槌龎m系統(tǒng)提供額定壓力的空氣，一般由儲(chǔ)氣罐、不銹鋼輸氣管、壓縮機(jī)、油水分離器、疏水閥等構(gòu)成。

（2）高壓水源。該水源能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供符合精度和額定壓力的水，為了實(shí)現(xiàn)霧化效果，對(duì)噴嘴水質(zhì)要求相對(duì)較高，需加裝精度小于100 μm 的自清潔過濾裝置，系統(tǒng)構(gòu)成為儲(chǔ)水箱、反饋控制壓力閥、不銹鋼輸水管路、水泵等。

（3）控制系統(tǒng)。干霧除塵系統(tǒng)一般有外部指令、傳感器、控制電路、PLC 及水氣電磁閥等，根據(jù)皮帶機(jī)運(yùn)行信號(hào)和程控室指令進(jìn)行自動(dòng)啟停。工作期間能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)輸煤皮帶機(jī)中的水壓、煤流、氣壓等參數(shù)，并根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整噴霧粒徑；為了達(dá)到檢修或調(diào)試需求，也可以選擇就地控制方式。

（4）管路及噴嘴。通過對(duì)應(yīng)孔徑的管道將水源、控制箱、空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐等設(shè)備聯(lián)接。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，將噴嘴及管道置于導(dǎo)煤槽前后、皮帶機(jī)關(guān)部漏斗、滾筒及清掃器等易揚(yáng)塵位置。選擇不銹鋼耐壓管件將輸氣管與輸水管與水泵、空壓機(jī)、噴嘴緊密相連，經(jīng)過系統(tǒng)運(yùn)行將氣和水的粒徑轉(zhuǎn)化為2～20 μm，而后將干霧噴射需要抑塵的區(qū)域。當(dāng)水霧與粉塵顆粒相遇時(shí)，在粘附作用下體積增大產(chǎn)生沉除效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)除塵的效果。

3.3 帶式輸送機(jī)的粉塵治理工程

帶式輸送機(jī)底部以鋼結(jié)構(gòu)支撐，由膠帶、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、張緊裝置、滾筒及托輥等構(gòu)成。帶式輸送機(jī)主要用于供煤系統(tǒng)、轉(zhuǎn)運(yùn)站、鍋爐煤倉(cāng)間的輸送，具備運(yùn)力強(qiáng)、距離長(zhǎng)等特征，維修檢修方便且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單（圖3）。

圖3 帶式輸送機(jī)主要結(jié)構(gòu)

帶式輸送機(jī)工作原理：膠帶、滾筒、托輥形成閉合循環(huán)狀態(tài)，在張緊裝置調(diào)節(jié)下保持足夠的張緊度，確保膠帶能夠安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。在驅(qū)動(dòng)裝置作用下，通過膠帶與滾筒間的摩擦力推動(dòng)皮帶機(jī)運(yùn)行，同時(shí)該系統(tǒng)還設(shè)置安全保護(hù)系統(tǒng)，確保在發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)停止運(yùn)行。帶式輸送機(jī)的粉塵一般是由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的，大部分產(chǎn)生于導(dǎo)煤槽、落煤管內(nèi)部，產(chǎn)生的原因有破損、落煤管接口松脫、膠帶與導(dǎo)料槽縫隙過大及出口位置擋簾密封性差等。

為實(shí)現(xiàn)帶式運(yùn)輸機(jī)粉塵治理工程目標(biāo)，需要采取如下方式：

（1）煤流降速。對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和改造，取消緩沖鎖氣器，將落煤管最末（2～3 m）處由垂直改為30°傾斜，既保證煤流通暢不堵塞，也能夠降低和控制煤流的速度。同時(shí)，可以在導(dǎo)煤槽安裝若干牛筋簾，一般在4 層以上，確保煤流出口瞬間的速度趨近于0。

（2）導(dǎo)煤槽減壓。由于燃煤落差相對(duì)較大，會(huì)在槽內(nèi)形成誘導(dǎo)風(fēng)，導(dǎo)致出口前方正壓較大，風(fēng)管安裝要選擇正壓最大位置，確保導(dǎo)煤槽、落煤管、循環(huán)風(fēng)管形成閉合系統(tǒng)，有效控制氣體外溢。

（3）導(dǎo)煤槽與封塵。適當(dāng)延長(zhǎng)導(dǎo)煤槽長(zhǎng)度，擴(kuò)容皮帶機(jī)并將導(dǎo)煤槽頂板改為加高拱形圓弧面蓋板，以期通過擴(kuò)容降低粉塵的速度。

（4）安裝霧化抑塵設(shè)備。根據(jù)導(dǎo)煤槽長(zhǎng)度在皮帶機(jī)上安裝噴嘴，確保噴嘴水霧能夠滿足防塵要求。

4 輸煤系統(tǒng)除塵改造效果

諫壁發(fā)電廠輸媒體系統(tǒng)改造后，安裝干霧除塵系統(tǒng)，電機(jī)功率為11 kW，以20 個(gè)噴嘴進(jìn)行計(jì)算，總用水量約為6 L/h；靜電除塵系統(tǒng)功率為30 kW，耗水量約為2 L/h；多管式除塵器功率約為30 kW，總用水量約為1000 L/h。以365 d 為計(jì)量基礎(chǔ)，選擇干霧除塵系統(tǒng)，每年能夠節(jié)約用水約21 812 t，節(jié)省電量約為213 525 kW·h。

5 結(jié)束語

以諫壁發(fā)電廠為例，闡述電廠輸煤系統(tǒng)粉塵危害、成因及防治措施。分析輸煤系統(tǒng)粉塵綜合治理工程，進(jìn)一步探討干霧除塵系統(tǒng)機(jī)理及結(jié)構(gòu)組成和帶式輸送機(jī)的粉塵治理工程，并對(duì)治理輸煤系統(tǒng)除塵改造進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。