電廠超聲波干霧抑塵除塵系統(tǒng)的應(yīng)用與效果

陳昌虎　徐新民　畢凈　金天　鄒新富　虞偉軍

摘 要：溫州電廠煤倉(cāng)間原有的高壓靜電除塵器，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，除塵器內(nèi)部部件磨損老化較為嚴(yán)重，兩臺(tái)機(jī)組除塵效率均低于80%，除塵器的粉塵濃度已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，已不能滿足當(dāng)今環(huán)保要求，采用超聲波干霧抑塵除塵系統(tǒng)可很好解決這一難題。文章介紹超聲波干霧抑塵除塵系統(tǒng)的工作原理，分析了電廠粉塵特點(diǎn)及采用超聲波干霧抑塵除塵系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)治理后粉塵治理效果，并與原除塵設(shè)備進(jìn)行了對(duì)比。

關(guān)鍵詞：粉塵治理；超聲波干霧抑塵；應(yīng)用效果

溫州電廠是華能國(guó)際電力股份有限公司開發(fā)、建設(shè)的全資電廠，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)開始建設(shè)并投產(chǎn)國(guó)產(chǎn)百萬(wàn)千瓦超臨界燃煤機(jī)組項(xiàng)目，其主要是將儲(chǔ)存的煤經(jīng)破碎、皮帶運(yùn)輸、犁煤等工藝處理，運(yùn)送到煤爐，在輸送過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的生產(chǎn)性粉塵，嚴(yán)重污染環(huán)境，煤倉(cāng)間的環(huán)境污染尤為突出，危害工人身體健康，煤粉損失嚴(yán)重，對(duì)其進(jìn)行治理是十分必要的。現(xiàn)有的高壓靜電除塵器，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，除塵器內(nèi)部部件磨損老化較為嚴(yán)重，除塵器的整體除塵率偏低，兩臺(tái)機(jī)組電除塵器除塵效率均低于80%，除塵器的粉塵濃度已嚴(yán)重超標(biāo)，已不能滿足當(dāng)前及今后環(huán)保的排放要求，且當(dāng)內(nèi)部積煤較為嚴(yán)重時(shí)易發(fā)生火災(zāi)，因此，必須加以改造。通過(guò)資料收集、摸底測(cè)試及現(xiàn)場(chǎng)踏勘等方式，并針對(duì)機(jī)組燃煤和水的特性，通過(guò)對(duì)各種除塵器技術(shù)的特點(diǎn)和改造效果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比，在滿足場(chǎng)地布置的前提下，對(duì)輸煤系統(tǒng)煤倉(cāng)間一期C-15A、C-15B兩條輸送皮帶改造采用超聲波干霧抑塵控制系統(tǒng)方案，拆除原來(lái)12套高壓靜電除塵器。改造完成后，除塵效果良好。

1 粉塵治理

1.1 產(chǎn)塵部位

煤倉(cāng)間輸煤系統(tǒng)粉塵來(lái)源主要是由上一級(jí)設(shè)備至本機(jī)皮帶的煤流大落差造成煤粉揚(yáng)塵；另外皮帶運(yùn)行中，由于高速波動(dòng)造成二次揚(yáng)塵；粉塵飛揚(yáng)最重要的地點(diǎn)是輸煤系統(tǒng)落煤導(dǎo)料槽出口以及煤倉(cāng)間犁煤器落煤口，由于落料沖氣流影響，煤粉從導(dǎo)料槽出口和密封不嚴(yán)的縫隙鼓出，造成現(xiàn)場(chǎng)空間粉塵嚴(yán)重超標(biāo)，給現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員產(chǎn)生危害，影響電廠安全文明生產(chǎn)。

1.2 現(xiàn)有除塵設(shè)備及改造方案

1.2.1 布袋除塵器

目前有較多電廠采用布袋除塵方法，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資較小，在正常情況下除塵效率較高。其缺點(diǎn)是在煤粉潮濕的情況下，由于煤粉潮濕及布袋眼高速氣流通過(guò)易形成結(jié)露等因素，很容易沾堵布袋眼，必須頻繁進(jìn)行布袋烘干加熱并啟動(dòng)震打裝置，清灰效果往往不理想，此時(shí)除塵器就進(jìn)入非正常工作狀態(tài)從而大大降低除塵效率，而且必須經(jīng)常更換布袋，系統(tǒng)維護(hù)工作量太大。經(jīng)過(guò)廣泛了解，大部分電廠設(shè)計(jì)安裝的布袋除塵器都因設(shè)備本身及維護(hù)方面的原因無(wú)法正常投運(yùn)，除塵效果不理想。另外，要求風(fēng)機(jī)功率較大，比較耗電。

1.2.2 水浴式除塵器

水浴除塵（噴水除塵）的特點(diǎn)也是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單投資較小，但采用水浴除塵，要求風(fēng)機(jī)功率要大，除耗電外運(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生噪音，風(fēng)壓控制不好易造成水對(duì)粉塵的捕獲能力降低，除塵效率很難達(dá)到理想狀態(tài)。另外必須大量用水，并進(jìn)行污水澄清處理，大量沉淀后的煤仍需進(jìn)行輸送處理，現(xiàn)場(chǎng)安裝空間位置也很局促，在煤倉(cāng)層犁煤器落料口無(wú)法安裝水浴除塵裝置。同時(shí)會(huì)增加煤的含水量，會(huì)使煤熱值有損失。

1.2.3 高壓靜電除塵器

高壓靜電除塵器本體為多管立式結(jié)構(gòu)，并列的圓管為集塵極，圓管中心是電暈線。當(dāng)電暈線加上一定的直流高壓時(shí)，電暈線便產(chǎn)生放電，放出大量高速的電子及正負(fù)離子，當(dāng)含塵氣體按一定的流速在筒體內(nèi)通過(guò)時(shí)，高速的電子與其碰撞，并吸附在粉塵上，使粉塵帶電，帶電粉塵在電場(chǎng)力的作用下，高速跑向帶正電的筒體，釋放電荷后沉積在筒壁上，靠粉塵堆積的自重，自動(dòng)剝離落于集成灰斗內(nèi)，經(jīng)鎖氣門自動(dòng)排到皮帶工作面上被帶走，可以有效防止高濃度粉塵從導(dǎo)料槽出口和密封間隙鼓出，處理風(fēng)量大，負(fù)壓抽風(fēng)量可達(dá)15000立方米/小時(shí)。但是靜電除塵器極板容易集灰、結(jié)堵。且對(duì)粉塵比電阻有一定要求，不能使所有粉塵都獲得到很高的凈化效率，設(shè)備比較復(fù)雜，要求設(shè)備調(diào)運(yùn)和安裝以及維護(hù)管理水平高。

1.2.4 改造方案選取

經(jīng)過(guò)對(duì)這些除塵器進(jìn)行比較、分析、篩選后發(fā)現(xiàn)，水浴式除塵器的阻力大，且必須排放大量含塵污水，排污自動(dòng)化程度低，排污管道容易堵塞；高壓靜電除塵器極板容易銹蝕和結(jié)露，且安裝和維護(hù)要求水平高；一般的布袋除塵器由于僅采用一次振打除塵，布袋容易集灰、結(jié)堵，布袋之間大橋，且布袋網(wǎng)框半年就銹蝕、變形，所以不能長(zhǎng)期正常投用。

綜合來(lái)看，目前各種除塵效果都不甚理想，迫切需要對(duì)現(xiàn)有的除塵設(shè)備進(jìn)行改造。超聲波干霧抑塵屬于最新除塵技術(shù)，可以彌補(bǔ)以上除塵方式的一些弊端。各種除塵方式綜合對(duì)比如圖1所示。從圖中可以看出，干霧抑塵除塵具有除塵效率高、自動(dòng)化程度高、煤熱值損失低、設(shè)備占地面積少、工程改造時(shí)程短等優(yōu)勢(shì)。因此，改造方案選取超聲波干霧抑塵除塵系統(tǒng)。

2 超聲波干霧抑塵除塵系統(tǒng)

2.1 超聲波干霧抑塵工作原理

據(jù)云物理學(xué)核凝聚理論[1，2]，由于水滴的表面張力，極細(xì)小的粉塵只有當(dāng)水滴很小或加入化學(xué)制劑（如表面活性劑）才會(huì)聚結(jié)成團(tuán)顆粒。按塵在重力作用下的沉降特性可分為飄塵和降塵。習(xí)慣上分為：

（1）塵粒：較粗的顆粒，粒徑大于75μm。（2）粉塵：粒徑為1-75μm的顆粒，一般是由工業(yè)生產(chǎn)上的破碎和運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)所產(chǎn)生。（3）亞微粉塵：粒徑小于1μm的粉塵。

該系統(tǒng)利用壓縮空氣和低壓水經(jīng)過(guò)噴嘴產(chǎn)生微米級(jí)顆粒的干霧（1-10μm的液滴大?。?。當(dāng)水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時(shí)吸附、過(guò)濾、凝結(jié)的機(jī)率最大。實(shí)踐證明，粉塵可以通過(guò)水或化學(xué)劑被粘貼而聚結(jié)增大，但那些最細(xì)小的粉塵只有當(dāng)水滴很?。ㄈ缢F）或加入化學(xué)劑（如表面活性劑）以減小水的表面張力時(shí)才會(huì)聚結(jié)成團(tuán)，如圖2所示。如果水霧顆粒直徑大于粉塵顆粒，那么粉塵就僅僅跟隨水霧顆粒周圍的氣流運(yùn)動(dòng)，很少或者根本沒有接觸，達(dá)不到抑塵效果。隨著水霧顆粒大小的減小，當(dāng)與粉塵顆粒相當(dāng)時(shí)，后者便會(huì)隨氣流運(yùn)動(dòng)與前者碰撞、接觸而粘結(jié)在一起。水霧顆粒越小，聚結(jié)的可能性就越大。

因此，這些（干霧）超細(xì)水滴附著凝聚相同大小的粉塵粒子（PM10即10μm或更小的粉塵粒子，呼吸性粉塵即漂塵）。稍微溫潤(rùn)粉塵顆粒，然后大到可以降落的質(zhì)量，從而從空氣中降落達(dá)到粉塵治理效果，如圖3所示。

2.2 超聲波干霧抑塵系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)組成框圖如圖4所示，包含干霧抑塵系統(tǒng)（含中控主機(jī)、控制箱、流量分配箱、水過(guò)濾箱等），水氣分配器（噴嘴、水路/氣路控制閥、手動(dòng)球閥、過(guò)濾器等）、防腐水泵、防腐電磁閥等防腐主要設(shè)備，用戶僅需提供電源以及水源、氣源，系統(tǒng)帶有增壓、調(diào)壓、過(guò)濾等功能。系統(tǒng)采用自動(dòng)化程序控制，通過(guò)檢測(cè)皮帶的運(yùn)行信號(hào)和皮帶上的犁煤器信號(hào)自動(dòng)將干霧抑塵裝置投入運(yùn)行。

2.3 具體改造內(nèi)容

煤倉(cāng)間的粉塵治理必須預(yù)防與治理相結(jié)合，關(guān)鍵是預(yù)防，之后才是治理，先防后治，解決漏煤?jiǎn)栴}是關(guān)鍵。采取了以下措施：

（1）加高、調(diào)整皮帶機(jī)機(jī)尾導(dǎo)料長(zhǎng)度，拆除在役的清掃效果差的高壓靜電除塵器。

（2）在犁煤器漏斗內(nèi)安裝小型干霧噴霧裝置，抑制因落煤引起的揚(yáng)塵。在各個(gè)犁煤器前方設(shè)置2套噴嘴裝置，進(jìn)行第二層抑塵控制。噴嘴如圖5所示，犁煤器噴霧裝置如圖6所示。

（3） 采取了上述措施，基本解決了漏煤?jiǎn)栴}，但僅僅如此是絕

對(duì)不夠的，因?yàn)樾读隙泛吐涿和策€連通著原煤倉(cāng)和煤倉(cāng)間大氣空間，屬于開放式，粉塵通過(guò)卸料斗和落煤筒空腔自由上揚(yáng)，必須進(jìn)行除塵治理。拆除原有部分導(dǎo)料槽，加大導(dǎo)料槽的容積，提高導(dǎo)料槽的密封等級(jí)，確保導(dǎo)料槽兩側(cè)的完全密封，導(dǎo)料槽側(cè)部采用半托棍結(jié)構(gòu)，上部為緩沖托棍，上部分為超高分子量聚乙烯組合制作而成，保證良好的密封性能，導(dǎo)料槽維護(hù)方便。雙密封導(dǎo)料槽如圖7所示。

（4）在導(dǎo)料槽內(nèi)和出口設(shè)計(jì)6套小型噴霧系統(tǒng)，可提高慣性除塵單元的除塵效率，一直細(xì)小粉塵的產(chǎn)生。導(dǎo)料槽噴霧裝置如圖8所示。

（5）在機(jī)頭落煤口安裝4套噴霧裝置，作用等同犁煤器。

3 超聲波干霧抑塵除塵系統(tǒng)運(yùn)行效果

2013年3月完成了電廠煤倉(cāng)間一期C-15A、C-15B兩條輸送皮帶除塵改造。經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行，改造后效果如下：

（1）GBZ/T 192-2007<<工業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)>>要求崗位粉塵濃度小于10mg/m3。改造后煤倉(cāng)間的粉塵得到極好的控制，經(jīng)過(guò)測(cè)算，粉塵濃度控制在6mg/m3以內(nèi)。（2）設(shè)備噪聲低于60db，設(shè)備的自動(dòng)化投用率高達(dá)100%。（3）干霧抑塵的用水、用氣、用電量小，物料濕度增加比重小于0.02-0.05%，無(wú)二次污染。（4）設(shè)備運(yùn)行基本不需維修，系統(tǒng)運(yùn)行期間滿足安全生產(chǎn)要求。（5）基本能達(dá)到檢修人員無(wú)需戴口罩進(jìn)入工作場(chǎng)地。

利用微電腦激光粉塵測(cè)試儀LD-5C，對(duì)煤倉(cāng)間C-15A皮帶機(jī)尾在運(yùn)行超聲干霧抑塵裝置時(shí)（改造后）與運(yùn)行原有靜電除塵時(shí)（改造前）不同測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行粉塵濃度測(cè)試，如表1所示。皮帶機(jī)中部和頭部因受托棍抖動(dòng)影響，采樣此種方法測(cè)試無(wú)法反映除塵真實(shí)情況。從表中可以看出，改造后，粉塵濃度大幅度降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)在溫州電廠煤倉(cāng)間C-15A、C-15B兩條輸送皮帶的運(yùn)行效果良好。改造前的高壓靜電除塵器每臺(tái)電費(fèi)約47萬(wàn)元，改造后超聲波干霧抑塵每臺(tái)電費(fèi)約為3萬(wàn)元，同比節(jié)省44萬(wàn)元/（年·臺(tái)）。同時(shí)，超聲波干霧抑塵系統(tǒng)機(jī)組的維護(hù)費(fèi)用也大大降低。

超聲波干霧抑塵是深入地了解了火力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)粉塵的發(fā)生、特性及危害，總結(jié)了各種抑塵除塵的缺陷，融合節(jié)能減排的思想研發(fā)而成。對(duì)于生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)粉塵治理有著極高的應(yīng)用價(jià)值，本產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)于我國(guó)抑塵技術(shù)的提高，作業(yè)環(huán)境的治理做出貢獻(xiàn)，大大降低了塵肺病發(fā)病的危害，同時(shí)也為企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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