升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)在圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)上的應(yīng)用

鄧如勇，王磊，顏敏

（國(guó)電諫壁發(fā)電廠，江蘇鎮(zhèn)江 212006）

升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)在圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)上的應(yīng)用

鄧如勇，王磊，顏敏

（國(guó)電諫壁發(fā)電廠，江蘇鎮(zhèn)江 212006）

介紹了國(guó)電諫壁發(fā)電廠圓形煤場(chǎng)粉塵污染現(xiàn)狀，論述了圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)降塵改造方案的選擇狀況，分析了升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)組成及系統(tǒng)特點(diǎn)。實(shí)踐表明，采用升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)對(duì)輸煤系統(tǒng)各環(huán)節(jié)粉塵無(wú)組織排放的治理有很好的效果。

圓形煤場(chǎng)；堆取料機(jī)；干霧除塵系統(tǒng)；霧籠；粉塵治理

0 引言

隨著技術(shù)進(jìn)步、全民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和國(guó)家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，儲(chǔ)煤場(chǎng)的形式也在不斷發(fā)展優(yōu)化。無(wú)論是在節(jié)能環(huán)保方面，還是在自動(dòng)化生產(chǎn)和提高土地利用率方面，儲(chǔ)煤場(chǎng)都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步與發(fā)展。目前，圓形煤場(chǎng)在電力行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，但圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)堆料作業(yè)時(shí)的粉塵治理未得到有效解決［1］。

近年來(lái)，各燃煤電廠也相應(yīng)提出了建設(shè)環(huán)保電廠、綠色電廠的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在對(duì)環(huán)保設(shè)施完善和改造上增加投入，加大技術(shù)革新力度，研制開(kāi)發(fā)并推廣新型粉塵抑制技術(shù)，有效阻止末端環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的大面積多點(diǎn)揚(yáng)塵問(wèn)題。

1 圓形煤場(chǎng)粉塵污染現(xiàn)狀

國(guó)電諫壁發(fā)電廠裝機(jī)容量3 650MW，日均耗煤量2.5萬(wàn)t左右，而為2臺(tái)1 000MW機(jī)組供煤的主要是2個(gè)圓形煤場(chǎng)，其中一個(gè)圓形煤場(chǎng)主要存放印尼煤，2臺(tái)1 000MW機(jī)組日耗印尼煤8000 t左右。圓形煤場(chǎng)內(nèi)堆取料機(jī)堆料出力為3 000 t／h，圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)僅設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單水噴淋除塵方式，即在堆料皮帶機(jī)機(jī)頭落料點(diǎn)和機(jī)尾導(dǎo)料槽內(nèi)各布置2個(gè)螺旋噴嘴，根據(jù)堆料皮帶機(jī)運(yùn)行信號(hào)啟停相應(yīng)電磁閥控制噴嘴噴霧。

在圓形煤場(chǎng)堆煤作業(yè)時(shí)，燃煤由堆料皮帶機(jī)頭部落料點(diǎn)直接卸料至堆煤場(chǎng)，最高落差達(dá)28m，無(wú)任何緩沖設(shè)施，落煤時(shí)粉塵由落煤點(diǎn)向周?chē)杆贁U(kuò)散，嚴(yán)重污染了現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境，影響職工身體健康，給安全文明生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重危害。特別是在堆放印尼煤、褐煤等高粉塵煤種時(shí)，堆煤作業(yè)中圓筒倉(cāng)內(nèi)粉塵彌漫十分嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境污染較大。而原有螺旋噴嘴不但耗水量大，霧化效果差，且只在堆料位最高時(shí)起到有限作用，在堆料高度低于25m時(shí)幾乎沒(méi)有效果。所以，必須采取行之有效的措施降低圓形煤場(chǎng)內(nèi)的粉塵污染。

2 圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)降塵改造方案的選擇

目前，圓形煤場(chǎng)降塵尚無(wú)成熟的好辦法，很多企業(yè)都在積極尋找和探索，較?？紤]的方案有以下2種。一是在圓形煤場(chǎng)四周擋煤墻上安裝噴霧炮，堆煤作業(yè)時(shí)噴霧炮對(duì)著落煤點(diǎn)噴霧［2］。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)了解和觀察，發(fā)現(xiàn)其效果有限，主要原因是噴霧炮數(shù)量有限，不能保證在任何位置堆料時(shí)噴霧抑塵的最佳效果；其次，噴霧炮只能對(duì)煤流一側(cè)噴霧壓塵，煤流另一側(cè)粉塵無(wú)法得到有效捕捉。噴霧炮耗水量大，占地面積大，1個(gè)煤場(chǎng)至少布置6套，造價(jià)較高。噴霧炮抑塵方式如圖1所示。

圖1 噴霧炮抑塵方式

二是在堆料皮帶機(jī)機(jī)頭落料點(diǎn)增加密集水噴霧噴嘴，通過(guò)高壓水泵增壓形成霧化效果。水噴霧抑塵雖然綜合造價(jià)較低，但耗水量很大，霧化效果不佳，對(duì)粉塵抑制效果不明顯，特別是對(duì)可吸入性粉塵抑制效果差。當(dāng)堆料落點(diǎn)較低時(shí)，水霧不能第一時(shí)間抑制粉塵擴(kuò)散，抑塵效果差［3］。

通過(guò)多方調(diào)研考察，結(jié)合國(guó)電諫壁發(fā)電廠來(lái)煤的實(shí)際情況綜合考慮，選用升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)（一種自動(dòng)升降霧化除塵裝置，專(zhuān)利號(hào)：ZL 2014 2 0091235.1）對(duì)圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)堆料產(chǎn)生的粉塵污染進(jìn)行綜合治理。

3 干霧除塵系統(tǒng)的抑塵原理

研究表明，水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時(shí)吸附、過(guò)濾、凝結(jié)的幾率最大［4］，而干霧除塵抑塵系統(tǒng)所產(chǎn)生的汽霧80%以上在5～15μm范圍內(nèi)，由于粒度相近，因此水霧顆粒極易與粉塵彼此吸附，加之汽霧濃度大，水霧第一時(shí)間內(nèi)抑制了粉塵揚(yáng)起，從而達(dá)到了降塵抑塵的目的。根據(jù)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)不同粉塵分類(lèi)及其運(yùn)動(dòng)特性的研究不難看出，對(duì)于不易沉降的、可吸入人體的細(xì)小粉塵顆粒防治十分必要，否則將對(duì)周邊，甚至更遠(yuǎn)的地方產(chǎn)生污染［5］。

4 升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

升降霧籠式干霧除塵抑塵系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，每臺(tái)圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)配置安裝1套干霧除塵抑塵系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、噴霧環(huán)、升降機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等組成，主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4.1 水系統(tǒng)

水系統(tǒng)主要為干水霧除塵系統(tǒng)提供一定壓力的噴霧用水，由進(jìn)水管路、自清洗過(guò)濾器、環(huán)形水槽、增壓水泵組成。干霧除塵系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)要求較高，須配置高精度清洗過(guò)濾器，過(guò)濾精度≤100μm，以保證噴嘴對(duì)水質(zhì)的要求。過(guò)濾器可根據(jù)水質(zhì)設(shè)定自動(dòng)排水、自清洗時(shí)間，排水時(shí)間不影響正常工作。過(guò)濾后的水存放于環(huán)形水槽，環(huán)形水槽固定在堆料回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上部，與堆料懸臂一起旋轉(zhuǎn)，水槽上部防塵蓋板固定在堆取料機(jī)頂部固定結(jié)構(gòu)上，確保蓋板與水槽良好密封，保證粉塵不進(jìn)入水槽內(nèi)部。水槽下部設(shè)排污閥及自動(dòng)水位開(kāi)關(guān)，高水位時(shí)停止進(jìn)水，低水位自動(dòng)補(bǔ)水。

4.2 壓縮空氣系統(tǒng)

壓縮空氣系統(tǒng)為干霧除塵系統(tǒng)提供一定壓力的標(biāo)準(zhǔn)氣源，主要由空氣壓縮機(jī)、進(jìn)氣管路、疏水閥、儲(chǔ)氣罐等組成。

4.3 噴霧環(huán)

干霧噴嘴是產(chǎn)生干霧的關(guān)鍵元件，噴嘴接收由干霧控制箱輸送來(lái)的氣、水，并將其轉(zhuǎn)化成顆粒直徑為1～10μm的水霧噴向塵源點(diǎn)。當(dāng)干霧與粉塵顆粒相互接觸、碰撞時(shí)，使粉塵顆粒相互黏結(jié)、凝聚變大，并在自身重力作用下沉降，從而達(dá)到抑塵的目的。圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)堆料皮帶機(jī)機(jī)頭下方布置3層自動(dòng)升降式圓形噴霧環(huán)，每?jī)蓪訃婌F環(huán)間距1m，每層噴霧環(huán)上布置干霧噴頭20只。噴霧環(huán)保證一定直徑，確保煤流下落時(shí)無(wú)煤流沖擊噴霧環(huán)。

4.4 升降機(jī)構(gòu)

圖2 升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

升降機(jī)構(gòu)用于提升噴霧環(huán)，一是確保噴霧環(huán)可降至地面檢修維護(hù)，二是保持噴霧環(huán)與煤堆落點(diǎn)在盡量小的距離，從而第一時(shí)間抑制粉塵飛揚(yáng)擴(kuò)散。升降機(jī)構(gòu)由控制箱、減速機(jī)、鋼絲繩卷筒、鋼絲繩、滑輪等組成。升降機(jī)構(gòu)根據(jù)雷達(dá)物位計(jì)提供煤堆高度信號(hào)自動(dòng)升降，使噴霧環(huán)與煤堆保持2m距離進(jìn)行噴霧除塵。

4.5 控制系統(tǒng)

圓形料場(chǎng)堆取料機(jī)升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)分為就地手動(dòng)、遠(yuǎn)程手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行方式，就地手動(dòng)方式主要用于調(diào)試、檢修維護(hù)等；遠(yuǎn)程手動(dòng)方式主要是根據(jù)煤炭粉塵情況，司機(jī)選擇性地啟停干霧系統(tǒng)、升降霧籠等；自動(dòng)運(yùn)行方式下，升降機(jī)構(gòu)可根據(jù)雷達(dá)物位計(jì)提供煤堆與霧籠的距離自動(dòng)升降，使噴霧環(huán)與煤堆保持2m距離進(jìn)行噴霧除塵，自動(dòng)方式下干霧的啟停與堆料皮帶機(jī)煤流信號(hào)聯(lián)鎖。

5 升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)的特點(diǎn)

5.1 除塵抑塵效果好

干霧除塵抑塵系統(tǒng)是將壓縮空氣和高壓水進(jìn)行混合，產(chǎn)生直徑5～20μm范圍內(nèi)的汽霧，與人體可吸入煤塵顆粒相近，加之汽霧濃度大，形成霧池，從而有效地捕捉粉塵，尤其是針對(duì)10μm以下可吸入性粉塵，其降塵效率高達(dá)96%，避免塵肺病危害?？缮档撵F籠確保噴霧環(huán)與落料點(diǎn)距離在2m內(nèi)，確保在落料點(diǎn)（即起塵點(diǎn)）四周保持濃密的汽霧，第一時(shí)間捕捉粉塵，抑制粉塵飛揚(yáng)擴(kuò)散，效果更佳。

5.2 節(jié)能降耗效果好

試驗(yàn)研究顯示，煤中每噴入1kg水，鍋爐就要損失將近2 500 kJ的熱量。傳統(tǒng)水噴霧裝置耗水量大，造成原煤含水量過(guò)高，增加企業(yè)成本。干霧除塵耗水量與物料質(zhì)量比僅0.02%～0.05%，是傳統(tǒng)除塵耗水量的1%～10%，燃煤熱值損失小，節(jié)能效果更佳。

5.3 經(jīng)濟(jì)可靠維護(hù)少

傳統(tǒng)水噴霧裝置因冬季低溫結(jié)凍，無(wú)法正常使用，而干霧除塵抑塵系統(tǒng)采取了可靠的保溫（電伴熱）及管道吹掃功能，確保冬季低溫不結(jié)冰時(shí)也可正常使用。干霧除塵抑塵系統(tǒng)除空壓機(jī)的常規(guī)維護(hù)外，其他維護(hù)工作較少。

5.4 適用范圍特殊

升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)，是針對(duì)圓形煤場(chǎng)堆料粉塵產(chǎn)生的特殊性采取的特殊抑塵形式。升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)適用于落料點(diǎn)變化大的情況，干霧除塵抑塵系統(tǒng)特別適用于無(wú)組織排放、密閉或半密閉空間的污染源，無(wú)二次污染形成。

5.5 效果對(duì)比

根據(jù)一段時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)使用情況來(lái)看，干霧霧籠形成的氣霧濃密，基本能捕捉所有粉塵顆粒。升降霧籠噴霧效果如圖3所示，升降霧籠降塵效果如圖4所示。

圖3 升降霧籠噴霧效果

圖4 升降霧籠降塵效果

6 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)電諫壁發(fā)電廠在圓形煤場(chǎng)堆取料機(jī)上應(yīng)用升降霧籠式干霧除塵系統(tǒng)，取得了良好的粉塵治理效果，有利于職工的身心健康和現(xiàn)場(chǎng)文明生產(chǎn)，消除了現(xiàn)場(chǎng)積粉造成的火災(zāi)隱患，提高了設(shè)備安全、可靠性，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

［1］火力發(fā)電廠運(yùn)煤設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程第1部分：運(yùn)煤系統(tǒng)：DL／T 518.1—2004［S］.

［2］山西省電力工業(yè)局.燃料設(shè)備運(yùn)行：高級(jí)工［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1997.

［3］《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》編輯委員會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

［4］徐立成，孫和平.微細(xì)水霧捕塵理論與應(yīng)用［J］.通風(fēng)除塵，1996（4）：16-18.

［5］朱廣一.大氣可吸入顆粒物研究進(jìn)展［J］.環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2002，28（5）：3-5.

（本文責(zé)編：白銀雷）

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B

1674-1951（2016）12-0053-03

鄧如勇（1981—），男，江蘇鎮(zhèn)江人，工程師，從事火力發(fā)電廠輸煤設(shè)備檢修工作（E-mail：dengry416＠163.com）。

2016-07-05；

2016-12-02