火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)設計

楊福進

（華電重工股份有限公司，上海 200122）

火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)設計

楊福進

（華電重工股份有限公司，上海 200122）

燃煤輸運系統(tǒng)的除塵設計對火力發(fā)電廠的安全運行至關重要。以火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)為研究對象，以設計良好的除塵系統(tǒng)為目標，總結火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的設計特點，并結合翻車機、煤倉間和碎煤機室的除塵特點，總結火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)設計的關鍵問題，并提出改進方法。

火力發(fā)電；除塵設計；翻車機房；煤倉間；碎煤機室

0 引言

隨著火力發(fā)電廠容量的增加，相應的煤炭消耗量也逐漸增大，而煤在輸運的各個環(huán)節(jié)中都會產(chǎn)生較多的粉塵，這將直接影響周圍環(huán)境和現(xiàn)場工人的健康，因此，火力發(fā)電廠的燃煤輸送系統(tǒng)需要良好的除塵系統(tǒng)做保障。對火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)除塵系統(tǒng)設計的相關問題展開探討，總結各環(huán)節(jié)煤粉塵的特點，并提出相應的改進措施。

1 除塵系統(tǒng)設計原則及內(nèi)容

1.1 粉塵特點

火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)除塵對象主要為煤在輸送過程中產(chǎn)生的粉塵，火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)粉塵有別于其他粉塵，具有以下特點。

（1）粒徑小。火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)煤粉塵屬于微粉塵，粒徑大于5μm的煤粉塵約占12.6%，小于5μm的煤粉塵約占87.4%，煤粉塵粒徑基本小于10μm［1］。

（2）粉塵重度大。由于火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)的煤粉塵粒徑微小，粉塵粒子質(zhì)量很小，絕大部分不會落到地面上，而是長時間處于漂浮狀態(tài)，充滿整個密閉空間，導致粉塵重度大。

（3）飛灰比電阻不確定。飛灰比電阻與飛灰的化學成分、溫度及濕度因素都有關，而火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)所處的氣候環(huán)境變化無常，尤其是溫度、濕度變化較大，所以煤粉塵的飛灰比電阻難以給出一定的范圍。

（4）具有較強吸水性。

（5）干煤粉塵不具有黏結性，濕煤粉塵有較強的黏結性，尤其是地表層煤，揮發(fā)性大，潮濕后易黏結。

（6）煤粉塵是可燃物，當質(zhì)量濃度達到一定值，并具備一定條件時，可產(chǎn)生較強的爆炸。

1.2 除塵系統(tǒng)設計標準及方式選擇

除塵系統(tǒng)設計標準為：煤粉塵中游離二氧化硅的質(zhì)量分數(shù)為10%及以上時，工作地點空氣含塵質(zhì)量濃度不應大于2mg／m3，向室外排放質(zhì)量濃度不應大于60mg／m3；游離二氧化硅的質(zhì)量分數(shù)為10%以下時，工作地點空氣中含塵質(zhì)量濃度不應大于10 mg／m3，向室外排放質(zhì)量濃度不應大于120mg／m3［1］。

一般情況下，輸煤系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的除塵方式選擇如下：（1）轉運站、碎煤機室及煤倉（斗）等揚塵點宜采用機械通風除塵方式［2］；（2）卸煤溝的地上部分、翻車機室揚塵點及卸船機碼頭受料斗宜采用水噴霧降塵方式；（3）開放煤場宜采用噴槍噴灑抑塵方式，對于環(huán)境要求較高的煤場可采用封閉式圓錐結構，但該方式初期投資較大。

在實際設計工作中，輸煤系統(tǒng)的除塵設計需靈活應用，除工藝流程的需求外，還應綜合考慮多種影響因素，如當?shù)貧庀髤?shù)、燃用煤種、粉塵飛揚程度及煤種表面水分等。特別注意，除塵系統(tǒng)設計不僅要滿足室內(nèi)含塵質(zhì)量濃度標準，而且要符合室外排放質(zhì)量濃度的標準。

2 翻車機房除塵系統(tǒng)設計

2.1 翻車機房濕式除塵系統(tǒng)

當翻車機開始卸料時，車廂里面的物料通過翻車機的旋轉落入下方的煤溝或緩沖料倉內(nèi)，物料在降落過程中瞬間產(chǎn)生大量的煤粉塵，同時翻車機在翻轉車廂時也會產(chǎn)生大量的漂浮煤粉塵。煤粉塵通過擴散和漂浮彌漫整個卸煤車間，通過設置水噴霧裝置抑制煤粉塵的擴散［3］，可達到除塵的目的。

翻車機卸煤時煤粉塵量通常較大且瞬間擴散，有時噴霧抑塵效果較差，出現(xiàn)水霧和粉塵同時彌漫在車間內(nèi)的現(xiàn)象，嚴重影響周圍環(huán)境。另外，水噴霧抑塵系統(tǒng)采用水作為捕捉粉塵的介質(zhì)，如地處嚴寒地區(qū)，水噴到物料上容易使物料結凍成塊，反而增加了物料解凍的負荷，同時增加了碎煤機的工作負荷，因此，冬季翻車機卸煤時，濕式水噴霧系統(tǒng)的應用受到制約。

2.2 翻車機房干式除塵系統(tǒng)

干式除塵系統(tǒng)通過風機將含塵氣體吸入除塵器內(nèi)進行過濾，然后將潔凈空氣排入大氣，同時將過濾后的粉塵進行集中處理，這種除塵方式更為環(huán)保、簡潔和高效。干式除塵系統(tǒng)不受水源和氣候條件的制約，在嚴寒、炎熱地區(qū)均可采用。此外，干式除塵方式不會增加物料的水分，對物料成分沒有影響，且收集后的煤粉塵可以通過輸送系統(tǒng)送至物料中，不會產(chǎn)生含煤廢水，不需要設置污水處理系統(tǒng)。

應用干式布袋除塵系統(tǒng)時，應特別注意處理好吸塵風口的布置，翻車機揚塵屬于大面積開口揚塵，粉塵收集口的布置至關重要，管道內(nèi)風速也是影響粉塵收集效率的重要因素。管道系統(tǒng)應充分捕捉翻車機工作過程中產(chǎn)生的煤粉塵，同時要處理好煤粉塵的回收，避免二次揚塵。

2.3 翻車機房除塵系統(tǒng)設計案例

某項目位于哈薩克斯坦某城市，所處地區(qū)夏季最高氣溫41℃，冬季最低氣溫-37℃，全年平均氣溫約7℃。翻車機用于翻卸火車輸送的煤料，然后通過皮帶系統(tǒng)輸送至儲煤場，從儲煤場取煤后經(jīng)破碎機送至主廠房煤倉斗內(nèi)。由于翻車機房的兩端結構不能封閉，且機房內(nèi)不設采暖系統(tǒng)，所以該翻車機房不能采用水噴霧抑塵方式，業(yè)主指定要求對翻車機房設置干式除塵系統(tǒng)。翻車機房設置干式布袋除塵器，用于收集翻車機工作過程中產(chǎn)生的煤粉塵，收集的煤粉塵通過袋式除塵器過濾后，經(jīng)電動卸灰閥和螺旋輸送機送至翻車機下方的緩沖料斗內(nèi)，最終通過皮帶輸送到儲煤場。

翻車機房除塵系統(tǒng)流程和布置如圖1、圖2所示，翻車機下方的料斗較長，煤粉塵揚塵空間較大，粉塵的收集難度增加。結合翻車機房的整體布置，該除塵系統(tǒng)在緩沖料斗的兩側設置了2路吸塵管道，每側設置8個吸塵口，管道風速為20.0～22.0 m／s，罩口風速為2.0～2.5m／s。由于較大流速的含塵氣流對管道和管件的磨損較大，管道壁厚選取5mm。翻車機工作時，隨著旋轉角度的增加，煤料下落量逐漸增加，煤粉塵也逐漸增加，當煤料全部下落后，煤粉塵開始充滿整個料斗上方。根據(jù)上述翻車機工作特點可得出煤粉塵的產(chǎn)生及分布情況：車廂旋轉過程中，其開口朝向側的粉塵產(chǎn)生量明顯大于其開口背向側，因此，除塵系統(tǒng)2路管道的排風量并不相同，可通過調(diào)節(jié)吸塵口處風閥開度來調(diào)節(jié)兩側管道的排風量，達到良好的除塵效果，翻車機房除塵系統(tǒng)主要設備及參數(shù)見表1。

圖1 翻車機房除塵系統(tǒng)流程

圖2 翻車機房除塵系統(tǒng)布置

表1 翻車機房除塵系統(tǒng)主要設備及參數(shù)

續(xù)表

3 煤倉間除塵系統(tǒng)設計

3.1 煤倉間除塵特點

煤倉間的煤斗中存儲著一定量的鍋爐燃燒用煤，煤在儲存的過程中產(chǎn)生可燃性瓦斯氣體，如果這些可燃性氣體長時間排不出去，達到一定的質(zhì)量濃度后遇到火花就會產(chǎn)生爆炸。當皮帶卸煤時，如果煤水分較低，也會產(chǎn)生大量的煤粉塵，煤粉塵達到一定質(zhì)量濃度后遇到火花也將產(chǎn)生爆炸，因此，必須設置可靠的通風除塵系統(tǒng)及時排出可燃性氣體和粉塵。

將被收集的煤粉塵回送至同一個煤倉的設計方案存在弊端，當該煤倉進行檢修時，煤粉塵在下落過程中很快就會漂浮充滿整個煤倉，如此時的檢修工作中有火花產(chǎn)生（如電焊工作），則煤倉存在發(fā)生爆炸的危險。另外，如煤粉塵輸送系統(tǒng)發(fā)生故障，導致除塵器灰斗積灰，則除塵系統(tǒng)必須停運并檢修輸送設備，這將影響輸煤系統(tǒng)的運行。因此，實際設計中應考慮被收集的煤粉塵可回送至不同的煤倉內(nèi)。

3.2 煤倉間除塵系統(tǒng)設計案例

某項目位于菲律賓達沃，來料皮帶寬1000mm，帶速為2m／s，每臺鍋爐設有6個煤倉，每個煤倉的排風量為8000m3／h，6個煤倉設置1套集中干式除塵系統(tǒng)?？紤]到管道的生產(chǎn)加工和實際安裝導致的漏風量以及各個煤倉同時排風的運行工況，除塵器的處理風量考慮一定的附加值，其額定處理風量為10000m3／h，各煤倉間通過電動風閥切換運行來排出倉內(nèi)聚集的可燃性氣體。該系統(tǒng)除塵器采用脈沖清灰方式，收集的煤粉塵經(jīng)螺旋輸送機送至2個煤倉內(nèi)（圖3所示的煤倉1和煤倉2）。在除塵器出口設置電動三通調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)煤粉塵送回至不同煤倉的功能，該設計方案可有效避免檢修和煤粉塵輸送系統(tǒng)故障造成的不良后果，煤倉間的主要設備及參數(shù)見表2。

表2 煤倉間除塵系統(tǒng)主要設備及參數(shù)

4 碎煤機室除塵系統(tǒng)設計

圖3 煤倉間除塵系統(tǒng)流程

4.1 碎煤機室除塵特點

當煤料被皮帶輸送入碎煤機時，由于碎煤機本體在帶負荷運轉時具有鼓風作用，且煤流向下經(jīng)過落煤管的同時攜帶空氣氣流沖入導料槽的受料點，形成局部增壓。碎煤機本體的鼓風量越大，落煤管高差越大，粉塵飛揚就越嚴重。碎煤機室通常采用全封閉式的維護結構，對于碎煤機工作過程中產(chǎn)生的揚塵，宜設置干式布袋除塵器，一方面可將煤破碎過程中產(chǎn)生的大量粉塵，尤其是碎煤機和振動給煤篩產(chǎn)生的煤粉塵收集起來，另一方面在干式除塵系統(tǒng)工作過程中，碎煤機及管道系統(tǒng)內(nèi)部維持在負壓狀態(tài)下，降低了粉塵爆炸的可能性。

4.2 碎煤機室除塵系統(tǒng)設計案例

某項目位于菲律賓達沃，輸煤系統(tǒng)設置2臺環(huán)錘式破碎機（1運1備，緊急工況可同時運行），單臺額定出力為1900 t／h。為了可靠收集運行過程中產(chǎn)生的揚塵，設置2套脈沖布袋除塵系統(tǒng)和1套壓縮空氣系統(tǒng)。對于每套干式除塵系統(tǒng)，在每個粉塵產(chǎn)生點設置1個吸塵罩，分別設置在來料皮帶機頭部、出料皮帶機尾部及振動煤篩上部，如圖4所示。

圖4 碎煤機室除塵系統(tǒng)布置

來料皮帶機頭部吸塵點風量為3000m3／h，振動煤篩上部吸塵點風量為8000m3／h，出料皮帶機尾部吸塵點風量為10000m3／h，根據(jù)ASHRAE標準，管道風速為20.0～22.0m／s，罩口面風速為1.5～2.5m／s。碎煤機與振動煤篩通過落料管相連，由于碎煤機體上無法設置吸塵口，碎煤機工作過程中產(chǎn)生的揚塵在負壓作用下經(jīng)落料管通過振動煤篩上的吸塵點排出，經(jīng)過布袋除塵器過濾后的氣體排入大氣，碎煤機室的主要設備及參數(shù)見表3。

表3 碎煤機室除塵系統(tǒng)主要設備及參數(shù)

5 結束語

良好的除塵系統(tǒng)設計為火力發(fā)電廠的安全運行提供了可靠保證，同時也為工作人員創(chuàng)造了健康的工作環(huán)境?；诨鹆Πl(fā)電廠現(xiàn)狀，總結其除塵系統(tǒng)的設計特點，以實際設計案例分析翻車機房、煤倉間和碎煤機室除塵系統(tǒng)設計的難點，并提出有效改進措施，指出除塵系統(tǒng)的設計除滿足工藝需求外，還應綜合考慮多種影響因素，尤其應考慮當?shù)氐沫h(huán)保指標，注意粉塵的收集和排放。

［1］DL／T 5035—2004火力發(fā)電廠采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計技術規(guī)程［S］.

［2］DL／T 5187.2—2004火力發(fā)電廠運煤設計技術規(guī)程第2部分：煤塵防治［S］.

［3］李善化，康慧，孫相軍.火力發(fā)電廠及變電所供暖通風空調(diào)設計手冊［M］.北京：中國電力出版社，2001.

（本文責編：弋洋）

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1674-1951（2015）08-0015-04

楊福進（1981—），男，山東即墨人，工程師，工學碩士，從事電廠暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計方面的工作（E-mail：yangfj＠chec.com.cn）。

2015-03-16；

2015-06-25