600MW機組輸煤系統(tǒng)負(fù)壓濕式除塵裝置的開發(fā)及其應(yīng)用

殷曉紅，鄧洪剛，王曉薇，王麗麗

(1.黑龍江省電力科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱150030;2.哈爾濱第三發(fā)電有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150024;3.哈爾濱電業(yè)局，黑龍江 哈爾濱150001)

0 引言

某發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡稱發(fā)電公司)600 MW機組輸煤系統(tǒng)皮帶轉(zhuǎn)運點原設(shè)計的布袋式除塵器在摻燒褐煤條件下已無法投入運行，輸煤系統(tǒng)揚塵嚴(yán)重，危害運行人員的身體健康。因此，為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，有效治理該發(fā)電公司輸煤系統(tǒng)的粉塵污染，改善運行人員的工作環(huán)境，該發(fā)電公司技術(shù)人員設(shè)計了負(fù)壓濕式除塵裝置，并對該裝置投運前后的粉塵濃度進行了測試。測試結(jié)果表明，該負(fù)壓濕式除塵裝置環(huán)保及安全效果顯著，輸煤皮帶11段測試點濃度最大值由投運前的25.8 mg/m3降至投運后的1.64 mg/m3。

1 傳統(tǒng)輸煤系統(tǒng)除塵系統(tǒng)存在的問題

該發(fā)電公司輸煤系統(tǒng)輸煤皮帶轉(zhuǎn)運點原設(shè)計為布袋式除塵器，在實際運行中揚塵嚴(yán)重，其主要存在以下問題:

a.設(shè)計的除塵風(fēng)量過大，造成能源過量損耗而增加了成本。

b.未能削弱塵化強度，不能有效隔斷一、二次氣流接觸，使導(dǎo)料槽前端冒粉。

c.輸煤系統(tǒng)粉塵污染的治理效果較差。

通過大量的試驗發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)運點罩口噴粉造成粉塵污染的根本原因是系統(tǒng)運行時落煤管中形成的誘導(dǎo)風(fēng)造成的。誘導(dǎo)風(fēng)與輸煤量、落差、落煤管垂直度等因素有關(guān)，按11段尾部的實際數(shù)據(jù)計算所得的誘導(dǎo)風(fēng)量，導(dǎo)料槽中的水平風(fēng)速(落煤管下至抽風(fēng)口下的水平段風(fēng)速)達到10 m/s以上，而抽風(fēng)口入口風(fēng)速設(shè)計規(guī)定不得超過2 m/s。因此，將全部誘導(dǎo)風(fēng)抽出是不可能的，總有一部分粉塵因慣性作用從導(dǎo)料槽口噴出，污染工作環(huán)境。

2 負(fù)壓濕式除塵裝置的設(shè)計

為解決該輸煤系統(tǒng)皮帶轉(zhuǎn)運點環(huán)境污染，關(guān)鍵在于降低誘導(dǎo)風(fēng)量，即減少導(dǎo)料槽中的水平風(fēng)速。所以新設(shè)計開發(fā)了負(fù)壓濕式除塵裝置系統(tǒng)，如圖1所示。

新設(shè)計開發(fā)的負(fù)壓濕式除塵裝置系統(tǒng)主要由局部密封裝置(雙層導(dǎo)料槽)、除塵主機(多點旋流水膜除塵器、管排系統(tǒng))、給配水機構(gòu)、自動連續(xù)排污系統(tǒng)等部分組成。

圖1 負(fù)壓濕式除塵裝置系統(tǒng)示意圖

2.1 局部密封裝置(雙層導(dǎo)料槽)

根據(jù)上述的分析結(jié)果，將導(dǎo)料槽設(shè)計成雙層，分為正壓和負(fù)壓腔。內(nèi)層為正壓腔，其內(nèi)設(shè)置有均壓裝置，其內(nèi)的氣流壓力接近于落煤入口的空氣壓力，用以控制落煤管下來的誘導(dǎo)風(fēng)，不但能降低誘導(dǎo)風(fēng)量，而且可以有效地緩解落煤沖擊，降低腔內(nèi)氣流速度，形成多層阻尼，卸去“飛灰”，削弱塵化強度。外層為負(fù)壓腔，是抽吸含塵氣流的通道，用以防止導(dǎo)料槽四周向大氣中漏粉。當(dāng)落煤時，由于膠帶受到?jīng)_擊，部分誘導(dǎo)風(fēng)通過煤層過濾被擠入負(fù)壓腔。負(fù)壓腔與外部隔絕良好，使一、二次氣流不能接觸。該腔內(nèi)氣流不但含塵量低，而且氣流量僅是單層罩被抽吸量的1/4～1/3。負(fù)壓腔內(nèi)含塵氣流速度控制在15～18 m/s，當(dāng)?shù)竭_前端吸罩時，由于急劇擴容，氣流速度陡降至0.8～2.5 m/s，雙層導(dǎo)料槽起到了封閉防塵的作用，保證了負(fù)壓吸塵。

導(dǎo)料槽用4 mm耐磨鋼板制作，下沿寬700 mm，緩沖區(qū)長度超過3 m，每隔1 m裝設(shè)1道隔簾用于緩沖。隔離的作用是把落煤管下部隔為高正壓區(qū)，用以控制誘導(dǎo)風(fēng)量，將誘導(dǎo)風(fēng)量控制在3 000～4 000 m3/h。導(dǎo)料槽外層沿皮帶垂直高度為28 mm，使用膠帶擋板全部密封。導(dǎo)料槽內(nèi)層與外層間隙為25 mm，上方密封焊接，吸風(fēng)口處開30 mm寬吸風(fēng)槽，使槽內(nèi)形成負(fù)壓，用以捕捉外逸煤塵。

2.2 除塵主機設(shè)備(多點旋流水膜除塵器)

為了增加除塵效果，利用干式旋風(fēng)分離器和水膜除塵器的原理，采用雙旋風(fēng)器水膜和旋流結(jié)構(gòu)形式，開發(fā)了多點旋流水膜除塵器。

多點旋流水膜除塵器的主要設(shè)計思路:含塵氣體進入噴淋室，與防堵型噴嘴所噴霧狀水接觸，直徑大于10 μm的煤塵微粒水珠浸潤粘結(jié)成大顆粒塵粒，比重增大，在重力加速度和運動方向慣性作用下沖擊水封面，形成水花區(qū)域，含塵氣體在水花區(qū)域內(nèi)進一步得到凈化。含塵氣體經(jīng)過水封面拐彎進入到旋流室，產(chǎn)生渦流，氣體中殘余塵粒與水滴卷入旋流、碰撞，形成較大水滴和塵粒，在重力作用下沉降到水封池里，含塵氣體在除塵器內(nèi)因空間擴大而使流速減慢，較大水滴分離出來流到污水池，凈化后氣體進入引風(fēng)機由煙囪排入大氣。這種除塵器結(jié)構(gòu)適用于不同粒徑分布煤塵的捕集凈化，允許入口含塵濃度高，其凈化率也高。除塵風(fēng)機選用MDI型專用除塵風(fēng)機，這種風(fēng)機具有運行平穩(wěn)、噪聲低、性能參數(shù)適合于不同管網(wǎng)布置和運煤參數(shù)。

2.3 管網(wǎng)系統(tǒng)

管網(wǎng)系統(tǒng)包括主、支吸塵管道、排空管道、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門等部件，負(fù)擔(dān)著氣流輸送任務(wù)。管網(wǎng)系統(tǒng)封閉較好，漏風(fēng)量少，前后吸塵點的風(fēng)量可以靈活調(diào)整。管道內(nèi)氣流速度大于20 m/s，減少了積塵堵管現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4 給配水機構(gòu)與自動連續(xù)排污系統(tǒng)

給配水機構(gòu)與自動連續(xù)排污系統(tǒng)包括自動配水機構(gòu)、自溢式水封槽和污水連續(xù)自動排放管道。

3 負(fù)壓濕式除塵裝置的應(yīng)用效果

為了鑒定負(fù)壓濕式除塵裝置的應(yīng)用效果，按照GBZ/T192—2007《工作場所空氣中粉塵測定》規(guī)定的試驗方法，對該裝置投入前后的輸煤系統(tǒng)皮帶轉(zhuǎn)運點粉塵濃度進行了檢測。

采樣位置選擇在11段輸煤皮帶工作人員經(jīng)常流動的作業(yè)點呼吸帶處，并選擇接近塵源或濃度最高的作業(yè)位置呼吸帶。各設(shè)備均處于正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)，相對濕度小于90%，平均風(fēng)速小于1 m/s。有氣流影響時，采樣位置選擇在下風(fēng)側(cè)或回風(fēng)側(cè)，總煤塵濃度檢測在上煤時段進行。

在滿足上述采樣要求的前提下，在開關(guān)柜、風(fēng)機、給水管、除塵器本體的作業(yè)呼吸帶處各設(shè)置1個測點(測點布置見圖1)。測點位于1.2 m的作業(yè)帶高度，相對濕度在48%～56%，風(fēng)速在0.37～0.39 m/s。

檢測項目包括:負(fù)壓濕式除塵裝置安裝位置(11段)的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、大氣壓力、平均風(fēng)速和煤塵含量。分別在該裝置安裝前后進行了檢測，各測點至少進行了3次檢測。

煤塵濃度的檢測采用了FC－2型粉塵采樣儀，以恒速抽取定量體積的空氣，使其通過具有切割特性的采樣器，采集懸浮顆粒物，截留在恒重的濾膜上。根據(jù)采樣前后空氣中濾膜重量之差及采氣體積，計算出煤塵的質(zhì)量濃度，采樣流量為2 L/min。

煤塵濃度的計算公式為

式中:PM為煤塵濃度，mg/m3;W1為塵膜重量，g;W2為空膜重量，g;V為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的累積采樣體積，m3。

檢測結(jié)果表明，負(fù)壓濕式除塵裝置投運前輸煤皮帶11段上煤時段測點的煤塵濃度最大值為25.8 mg/m3，投運后為 1.64 mg/m3，降低了 24.16 mg/m3，除塵效果極為顯著，遠(yuǎn)低于 GBZ2—2007《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》中規(guī)定的煤塵濃度4.0 mg/m3的接觸限值。

4 結(jié)論

某發(fā)電公司輸煤系統(tǒng)投入使用負(fù)壓濕式除塵裝置后，該輸煤系統(tǒng)的粉塵污染得到了有效治理，消除了導(dǎo)料槽四周向大氣中漏粉的現(xiàn)象，實現(xiàn)了粉塵的捕集凈化和污水零排放，降低了煤量損失和設(shè)備電耗，對煙煤摻燒褐煤的電廠有推廣價值。