空氣動力抑塵技術在火電輸送系統(tǒng)中的應用

李志剛

（神華國能焦作電廠有限公司，河南　焦作　454100）

空氣動力抑塵技術在火電輸送系統(tǒng)中的應用

李志剛

（神華國能焦作電廠有限公司，河南焦作454100）

通過介紹PKY系列無動力除塵的原理及系列產(chǎn)品，同時結合筆者在援疆期間參與的哈密煤電公司大南湖電廠輸煤系統(tǒng)無動力除塵改造親身過程，以及對幾種輸煤系統(tǒng)除塵裝置的比較，介紹無動力除塵在輸煤系統(tǒng)中的應用及其優(yōu)勢。

皮帶機；粉塵濃度；渦流抑塵裝置；環(huán)流抑塵裝置；微塵吸附分離裝置

皮帶輸送機從1868年在英國出現(xiàn)至今已有100多年，廣泛用于礦山、冶金、建材、化工、選礦、煤礦、焦化和火力發(fā)電等行業(yè)的物料輸送中。適用于輸送堆積密度小于1.67t/m3，易于掏取的粉狀、粒狀、小塊狀的低磨琢性物料及袋裝物料。除輸送袋裝物料外，揚塵十分嚴重，不僅污染了工作場所和周圍環(huán)境，還產(chǎn)生了大量的塵肺病。因此，皮帶輸送機除塵研究也已超過一個世紀，在世界范圍先后產(chǎn)生了無動力抑塵（管道除塵）、水霧除塵、布袋除塵、脈沖除塵、旋風除塵、靜電除塵、濾筒除塵、單機除塵（扁布袋）和多管除塵等技術，以及由上述除塵技術衍生出來的幾十種除塵設備。但是，除塵效果都沒有達到各國規(guī)定的衛(wèi)生要求。塵肺病一直威脅著職工的生命和健康，成為工業(yè)生產(chǎn)中衛(wèi)生和環(huán)保的百年難題。

眾所周知，空氣流動是造成粉塵漂浮飛揚的根本原因，消除粉塵氣體的空氣動力，粉塵就會沉降下來。PKY系列皮帶輸送空氣動力抑塵設備是根據(jù)空氣動力學原理開發(fā)的，其原理是使皮帶輸送轉換過程中產(chǎn)生的湍流粉塵氣體，經(jīng)過渦流、環(huán)流等約束運行方式和先進的綜合技術措施，充分釋放粉塵氣體的動能，使粉塵回落到皮帶輸送物料表面；并通過回流管使導料槽出料口產(chǎn)生相對負壓，杜絕粉塵氣體的外溢，從而達到抑塵目的。與現(xiàn)在普遍使用的布袋除塵器、水沖擊式除塵器和靜電除塵器相比，由于除塵原理不同，除塵方式則完全不同，布袋、水沖擊和靜電都屬于塵氣分離式除塵器，對粉塵初始濃度有嚴格的要求，有卸灰系統(tǒng)，產(chǎn)生二次污染；而空氣動力抑塵不分離粉塵，對初始粉塵濃度無要求，屬于抑塵器無卸灰系統(tǒng)，不產(chǎn)生二次污染。

1　空氣動力抑塵技術在火點輸煤系統(tǒng)除塵中的應用狀況與技術創(chuàng)新

PKY系列空氣動力抑塵技術自2011年在神華神東電力薩拉齊電廠（2×300MW循環(huán)硫化床煤矸石電廠）進行工業(yè)化實驗成功以來，先后在神華神東電力薩拉齊電廠、神華神東電力新疆米東電廠（2×300MW循環(huán)硫化床）、郭家灣電廠（2×300MW循環(huán)硫化床）、神華國能天津大港電廠（2×300MW）、神華國能和豐煤電（2×300MW）和神華國能哈密煤電大南湖電廠（2×300MW）的輸煤系統(tǒng)全面實施了空氣動力抑塵技術改造，以及神華神東電力準東五彩灣電廠新建項目（2×350MW+4×1 000MW）輸煤系統(tǒng)的抑塵應用。

輸煤系統(tǒng)的除塵治理是一個系統(tǒng)性工程，不能只靠除塵器除塵，而要從引起揚塵的各個方面入手解決。在皮帶尾部導料槽落料口采用導料槽密封，加裝無動力除塵設備渦流抑塵裝置、環(huán)流抑塵裝置、微塵吸附分離裝置、尾密封室、擋塵簾和改向滾筒清掃裝置等一系列措施來抑制棧橋尾部的粉塵；同時，還必須對皮帶頭部落煤斗防護罩進行有效的密封，防止頭部粉塵擴散至整個棧橋而使棧橋粉塵濃度超標；另外，輸煤皮帶的清掃器在粉塵治理中也起著至關重要的作用，在做好上述粉塵治理工作的同時，還必須對皮帶頭部、工作面、非工作面的清掃器進行有效調整，確保清掃器的清掃效果，防止皮帶上粘煤，皮帶在回程工作面及非工作面因皮帶振動而使皮帶上粘的煤擴散至整個棧橋，引起粉塵超標；同時，皮帶的跑偏撒煤、落煤管的漏煤、皮帶伸縮裝置滑動密封、頭部有帶式除鐵器的密封及自動采樣裝置棄料裝置落煤的處理都影響整個棧橋粉塵治理的成敗。而且輸煤系統(tǒng)粉塵治理的難點有3處，一是卸煤溝給煤機卸料裝置，二是碎煤機轉運站，三是煤倉間犁煤器卸料口［1］。通過在實踐應用中不斷改進和完善，創(chuàng)造性地開發(fā)了給煤機抑塵裝置、碎煤機抑塵裝置、鎖氣漏斗抑塵裝置及原煤斗通風管抑塵裝置，有效地解決了輸煤系統(tǒng)中粉塵治理的這三道難題，從而形成了完整、系統(tǒng)、規(guī)范的火電輸煤系統(tǒng)空氣動力抑塵技術，完成了從卸煤到上煤的火電輸煤系統(tǒng)全面涵蓋的系列產(chǎn)品：給煤機抑塵裝置、碎煤機抑塵裝置、轉運站抑塵裝置、鎖氣漏斗抑塵裝置、原煤斗通風管抑塵裝置、改向輪清掃器及落煤管頭部護罩抑塵系統(tǒng)等。

皮帶PKY系列無動力抑塵裝置主要由渦流抑塵裝置、環(huán)流抑塵裝置、微塵吸附分離裝置、尾密封室和擋塵簾等組成。渦流抑塵裝置，對原煤下落形成的湍流粉塵氣體進行約束、整流，形成渦流回旋，不斷地消除粉塵氣團的空氣動力，實現(xiàn)初級塵；環(huán)流抑塵裝置，對經(jīng)過渦流降塵裝置處理的粉塵氣體再次進行約束、整流，形成環(huán)流回旋，持續(xù)地消除粉塵氣體的剩余空氣動力，實現(xiàn)二級降塵；微塵吸附分離裝置，對擾動氣流產(chǎn)生的粉塵氣體進行吸附分離，清除呼吸性煤塵，從而達到抑塵目的。

鎖氣漏斗抑塵裝置，主要是緩解犁煤器煤流落入鎖氣漏斗時對側壁造成的沖擊和抑制產(chǎn)生的揚塵，阻止原煤落入原煤斗占位造成的煤塵氣體逆沖進入煤倉間。原煤斗通風管抑塵裝置，主要是抑制原煤落入原煤斗占位擠壓外溢的氣體中的粉塵，以及持續(xù)不斷地將原煤斗產(chǎn)生的揮發(fā)分排到室外，消除可燃氣體可能發(fā)生爆燃的安全隱患。皮帶輸送機改向輪清掃器，主要是清掃改向輪粘結滾卷的煤塵，消除皮帶輸送機揚塵。

PKY系列無動力抑塵系列設備為火電輸煤系統(tǒng)除塵帶來了革命性的變化，經(jīng)省部級衛(wèi)檢機構和電力企業(yè)安健環(huán)部對改造的7家電廠多次反復檢測，當電煤全水分不低于12%，除塵效果完全達到了國家職業(yè)衛(wèi)生標準GBZ2.1-2007《作業(yè)場所空氣中呼吸煤塵衛(wèi)生標》［2］規(guī)定，總粉塵允許濃度不超過4mg/m3，呼吸性粉塵允許濃度不超過2.5mg/m3，排放空氣含塵濃度不超過50mg/m3的標準；呼塵2.5mg/m3，也是目前國內外唯一達到這一標準的除塵設備。

2　空氣動力抑塵技術性能特點

通過7家火電企業(yè)的實際應用發(fā)現(xiàn)，空氣動力抑塵技術在火電輸煤系統(tǒng)除塵中，具有如下突出的性能特點：①國內外唯一達到“作業(yè)場所空氣中煤塵衛(wèi)生標準”的除塵技術設備；②不用水、不用電，無噪音，不產(chǎn)生二次污染的節(jié)能節(jié)水衛(wèi)生環(huán)保技術；③安全的抑塵設備，因為粉塵氣體在密閉的厭氧腔體中運行，又無任何轉動部件和電氣部件，煤塵爆燃三要素缺少了充足的氧氣和火源兩要素，杜絕了煤塵爆燃的可能，所以是非常安全的抑塵設備；④設備結構簡單，無需操作，免維護；⑤抑塵設備主體使用壽命30a，極少的易損件（煤塵分流器擋塵簾、100%聚氨酯材料檔皮）更換周期為2a，費用低廉；⑥對落料點煤塵初始濃度無限值，適用范圍廣；⑦PKY系列無動力抑塵裝置改造不受輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場空間的限制，能根據(jù)現(xiàn)場實際情況設計適合現(xiàn)場安裝條件的抑塵裝置。

3　空氣動力抑塵技術在火電輸煤系統(tǒng)中的應用

空氣動力抑塵技術在新建火電項目輸煤系統(tǒng)中的應用，相比其他傳統(tǒng)輸煤除塵裝置有著明顯的優(yōu)勢。首先，不需要預留土建空間，不需要設置專用的除塵間，從而節(jié)約了土建支出；其次，由于空氣動力抑塵技術采用空氣無動力設計不需要電源，設計施工中不需要設計和安裝動力及控制電纜，節(jié)約了設計與電纜的購買及安裝支出；此外，空氣動力除塵不需要在落煤管、犁煤器落料口安裝鎖氣裝置，節(jié)約了設備開支。

空氣動力抑塵技術在已有其他除塵裝置的改造項目中也比較簡單，且整個改造過程不影響輸煤系統(tǒng)的運行，在2h內能隨時使改造皮帶投入運行，從而有效地保證了改造過程中輸煤系統(tǒng)的上煤安全。改造過程大致如下：①拆除原有除塵設備，改造原有導料槽，調整導料槽下緣直線度，在導料槽內安裝平衡器和尾密封室，安裝楔鐵式防溢裙板壓鎖裝置，更換全聚氨酯防溢裙板；②在落煤管前側和導料槽上部安裝PKY空氣動力抑塵裝置，包括渦流抑塵裝置、環(huán)流抑塵裝置；③對落煤管頭部護罩進行密封，安裝改向輪清掃器，對皮帶清掃器進行調整等。

現(xiàn)以神華國能哈密煤電公司大南湖電廠2×300MW發(fā)電機組輸煤系統(tǒng)無動力除塵改造為例，介紹整個改造過程如下。

3.1輸煤系統(tǒng)除塵情況簡介

轉運站及翻車機下振動活化給料機、事故料斗下振動活化給料機落料裝置采用11臺15kW的多管水沖擊式除塵器，煤倉間原煤倉采用12臺7.5kW的多管水沖擊式除塵器。改造前該廠輸煤系統(tǒng)除塵器存在缺陷發(fā)生率高、維護工作量大、對水壓和水質的要求高、除塵效率低等特點，從而造成維護成本大，浪費了大量的人力物力，且除塵效果達不到保證，給人身、設備造成了極大的安全隱患。維護工作量大主要表現(xiàn)在，要定期對除塵器水位檢測裝置進行清理，若清理不及時就會使水位檢測不準確，導致出現(xiàn)排污閥故障不能排污、不能及時補水等缺陷，從而引起除塵器不能正常投運；還有煤倉間除塵器經(jīng)常因為水壓低，而導致除塵器不能投運的情況。

3.2改造方案

在保存原有多管水沖擊除塵器的基礎上，逐個對翻車機下振動活化給料機、事故料斗下振動活化給料機、#1轉運站、#2轉運站、#3轉運站、碎煤機室、#4轉運站、#8皮帶伸縮裝置、#5皮帶伸縮裝置、#4皮帶頭部帶式除鐵器以及20個犁煤器落料口、12臺原煤倉進行了系統(tǒng)的無動力除塵改造。

對于轉運站落料口，首先對導料槽進行改造，校準導料槽邊緣直線度，將導料槽擋皮更換為100%聚氨酯材料擋皮，擋皮固定改為楔鐵固定，方便擋皮的安裝調整及更換；在導料槽尾部加裝尾封裝置，防止煤塵從導料槽尾部跑出；在導料槽上部落煤管前部，打開導料槽上蓋板，從落煤管開始向前依次安裝渦流抑塵裝置、環(huán)流抑塵裝置，環(huán)流抑塵裝置上有一環(huán)流管，把換流管引入落煤管上方，形成環(huán)流；在導料槽內部安裝3道微塵吸附裝置，過濾粘接泄漏粉塵；在導料槽出口安裝檔煤簾，徹底杜絕粉塵隨煤流從導料槽跑出。

對于#8皮帶伸縮裝置、#5皮帶伸縮裝置在滑動接口處安裝100%聚氨酯材料擋皮進行密封，對伸縮頭頭部護罩與固定落料口之間用100%聚氨酯材料擋皮密封；同時，對轉運站伸縮裝置上下層之間的空檔安裝隔離板，防止落煤造成下部二次污染。

3.3改造效果

改造后經(jīng)現(xiàn)場實測，完全達到了當電煤全水分不低于12%，國家職業(yè)衛(wèi)生標準GBZ2.1-2007《作業(yè)場所空氣中呼吸煤塵衛(wèi)生標》規(guī)定，總粉塵允許濃度不超過4mg/m3，呼吸性粉塵允許濃度不超過2.5mg/m3的要求，有效地改善了整個輸煤系統(tǒng)的環(huán)境，確保了人身及設備的安全。

4　空氣動力抑塵技術與現(xiàn)行除塵技術的比較

以神華國能哈密煤電公司大南湖電廠2×300MW發(fā)電機組輸煤系統(tǒng)無動力除塵改造為例，對比空氣動力抑塵與多管沖擊式、布袋式除塵器、雙封閉+回流管+水霧抑塵、靜電除塵器和曲線落煤管的經(jīng)濟性能如下。

PKY系列空氣動力抑塵設備項目投入400萬元左右，不用電、不用水，無噪音，無二次污染，免維護；多管沖擊式除塵設備投資350萬～400萬元，需要連續(xù)提供動力，按單路皮帶運行，除塵器日運行負荷140kW，日運行12h，年消耗電量61.32萬kW·h，年用水量4萬～6萬t水，并且會造成二次污染，且檢修維護工作量大；布袋除塵設備、靜電除塵器，在投資、年消耗電量、年用水量、設備維護等方面與多管水沖擊除塵相當，這些都屬于傳統(tǒng)的塵氣分離式除塵器，對粉塵初始濃度有嚴格的要求，有卸灰系統(tǒng)，產(chǎn)生二次污染，并且產(chǎn)生大量的檢修維護工作量，增加維護運行成本。雙封閉+回流管+水霧抑塵需投資400萬～450萬元，由于卸掉了皮帶輸送機兩側托輥采用滑板支撐，使電機負荷增加30%～50%，按下限計算年運行電能消耗增加197萬kW，用水量年6萬～8萬t，無二次污染，需大量檢修維護；曲線落煤管是通過對煤流的動態(tài)模擬仿真，保證物料按最佳角度進入，保證物料的匯集輸送，控制物料的軌跡和速度，控制煤流誘導風從源頭上控制粉塵的產(chǎn)生，是一種較先進的煤塵控制技術，但此種方式投資較大，是以上除塵方式投資的2倍以上，對設備的改造較大，改造周期較長，影響電廠的正常運行，不適合改造工程，更適用于基建安裝期。

由此看出，PKY抑塵設備與現(xiàn)在發(fā)電廠廣泛使用的布袋除塵器、水沖擊除塵器、雙封閉+回流管+水霧抑塵、靜電除塵器相比（以2×300MW發(fā)電機組為例），每年不僅節(jié)約運行、衛(wèi)生、檢修和維護費約120萬元，而且因不加水節(jié)約發(fā)電標煤0.59萬～1.17萬t（電煤加入1t水就多消耗0.147t發(fā)電標準煤），同時消除了發(fā)電廠的衛(wèi)生死角和塵肺病威脅，文明生產(chǎn)進一步提高，有著廣泛的社會和經(jīng)濟效益。與曲線落煤管抑塵技術相比，有著節(jié)約資金，適用范圍廣，不受輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場空間的限制，能根據(jù)現(xiàn)場實際情況設計適合現(xiàn)場安裝條件，不影響設備的正常運行等優(yōu)點，較適用于改造工程。

［1］DL/T518.1-2004.火力發(fā)電廠運煤設計技術規(guī)程第1部分：運煤系統(tǒng)［S］.

［2］GBZ2.1-2007.作業(yè)場所空氣中呼吸煤塵衛(wèi)生標［S］.

Application of Air Powered Dust Suppression Technology in Power Transmission System

Li Zhigang
（Jiaozuo Power Plant Co.Ltd.，Jiaozuo Henan 454100）

By introducing the PKY series of non dynamic dedusting principle and a series of products，combined with participation by the author during the Yuanjiang Hami Coal and electricity company Dananhu thermal power plant coal handling system without power dust transformation personal process，and comparison of several coal conveying system of dust removal device，the application of the non dynamic dedusting in the coal conveying system and its advantages were introduced.

belt conveyor；dust concentration；dust suppression device；circulation vortex separation device；adsorption separation device of dust

TM621

A

1003-5168（2016）07-0143-03

2016-06-13

李志剛（1977-），男，工程師，研究方向：輸煤設備檢修維護管理。