火電廠露天煤場(chǎng)噴淋降塵裝置研究及應(yīng)用

吉林電力股份有限公司四平熱電公司 陳喜慶 劉長(zhǎng)勇 沙志旭

1　引言

火力發(fā)電廠雖然是個(gè)產(chǎn)能大戶，但也是個(gè)污染大戶，在生產(chǎn)中少不了儲(chǔ)煤和取煤的關(guān)健環(huán)節(jié)，露天煤場(chǎng)寬度都在幾十米長(zhǎng)度幾百米范圍，斗輪機(jī)在這樣的面積內(nèi)循環(huán)往復(fù)作業(yè)，勢(shì)必造成粉塵污染，嚴(yán)重影響周圍環(huán)境。目前煤場(chǎng)防塵主要依靠防塵板，但隔離不了細(xì)小灰塵，特此研發(fā)了火力發(fā)電廠煤場(chǎng)斗輪機(jī)降塵裝置。此裝置具有自動(dòng)噴霧降塵、節(jié)水、自清潔、收集細(xì)塵，與防塵板綜合使用大大改善了周圍居民生活環(huán)境。本文從噴淋裝置的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用現(xiàn)狀等方面來(lái)介紹,并結(jié)合吉電股份四平熱電公司煤場(chǎng)降塵的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

2　煤場(chǎng)粉塵污染治理勢(shì)在必行

煤場(chǎng)在堆煤和取煤過(guò)程產(chǎn)生的煤粉是污染的主要來(lái)源，斗輪機(jī)卸煤時(shí)產(chǎn)生的煤粉量與裝卸高度、裝卸速度、煤炭含水率和地面風(fēng)速有關(guān)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)斗輪機(jī)在卸煤時(shí)激起的煤粉彌漫整個(gè)作業(yè)空間，污染極其嚴(yán)重，盡管安裝了防塵網(wǎng)，細(xì)小粉塵通過(guò)防塵板隨風(fēng)飄散。

煤場(chǎng)揚(yáng)塵量計(jì)算公式：Qp=β（ω/4）-6U5Ap ，式中Qp為起塵量mg/s；ω為煤炭的含水率%；Ap為儲(chǔ)煤場(chǎng)面積m2；U為當(dāng)?shù)仫L(fēng)速m/s；β為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。由上式公式可以看出斗輪機(jī)不做業(yè)時(shí)煤場(chǎng)的起塵量隨當(dāng)?shù)仫L(fēng)速提高和含水量低而升高，當(dāng)風(fēng)速較大、煤堆含水量較小時(shí)，其向空氣中飄逸的煤塵每秒可達(dá)幾十公斤，數(shù)量相當(dāng)可觀。并且煤炭干燥極易引起自燃，所以說(shuō)煤場(chǎng)粉塵污染用噴淋技術(shù)治理勢(shì)在必行。

3　噴淋裝置技術(shù)介紹

3.1　噴淋裝置技術(shù)的研究進(jìn)展和現(xiàn)狀

從上個(gè)世紀(jì)80年代開始,日本、美國(guó)、英國(guó)澳大利亞和新西蘭等國(guó)家就相繼對(duì)煤場(chǎng)除塵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究和應(yīng)用。日本在30多年前,就將防塵板技術(shù)應(yīng)用于控制港口露天煤堆場(chǎng)和電廠煤堆場(chǎng)的粉塵污染。但是防塵板除塵效果不太理想，我國(guó)于80年代研發(fā)出了噴淋裝置除塵技術(shù)，并將防塵板技術(shù)與噴淋技術(shù)結(jié)合起來(lái)用于煤場(chǎng)除塵也得到了很大的效果，但噴淋技術(shù)在應(yīng)用中遇到了堵塞、水源不足等問(wèn)題，就此國(guó)內(nèi)的噴淋裝置技術(shù)研究也正在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前噴淋裝置除塵技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)得到了高度的重視。

3.2　噴淋裝置技術(shù)的構(gòu)成

斗輪機(jī)降塵裝置包括濾水旋流除污器；高壓噴嘴噴霧降塵裝置；電磁閥；水泵、變頻穩(wěn)壓器；力距電機(jī)；自動(dòng)儲(chǔ)水箱、噴霧系統(tǒng)管線等系統(tǒng)組成本裝置提供一種自動(dòng)噴霧降煤塵方法，通過(guò)電磁閥自動(dòng)控制裝置控制堆煤、取煤點(diǎn)噴淋降塵，以達(dá)到保護(hù)周圍環(huán)境的目的。本裝置能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)噴霧也可采用人工管理，除塵效果明顯，能夠治理煤場(chǎng)揚(yáng)塵的環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)，其自身具有噴霧、節(jié)水、自清潔、收集細(xì)塵、環(huán)保等功能。

3.3　噴淋裝置技術(shù)的特點(diǎn)

3.3.1解決了大中型熱電廠煤場(chǎng)斗輪機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，尤其是春秋堆煤、取煤過(guò)程中，由于煤粉較干、煤場(chǎng)有風(fēng)，堆煤、取煤作業(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重粉塵的問(wèn)題。

3.3.2提供一種自動(dòng)噴霧降煤塵方法，通過(guò)電磁閥自動(dòng)控制裝置控制堆煤、取煤點(diǎn)噴淋降塵，以達(dá)到保護(hù)周圍環(huán)境的目的。

3.3.3能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)噴霧，也可采用人工管理，除塵效果明顯，能夠治理煤場(chǎng)揚(yáng)塵的環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)，其自身具有噴霧降塵、節(jié)水、自清潔、收集細(xì)塵、環(huán)保等功能，大大改善了周圍居民生活環(huán)境。

3.3.4降低斗輪機(jī)工作中的粉塵，實(shí)現(xiàn)堆煤點(diǎn)、取煤點(diǎn)噴嘴節(jié)水工作。本裝置解決了斗輪機(jī)自帶水箱容量不足問(wèn)題：取煤時(shí)采用力距電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤纏管與取煤滾圈行走一至，達(dá)到取煤點(diǎn)噴水；堆煤時(shí)在活動(dòng)橫梁上安裝九個(gè)電磁閥，每個(gè)電磁閥控制四個(gè)噴嘴，當(dāng)堆煤到達(dá)作業(yè)點(diǎn)時(shí)，附近的噴嘴開始工作，這樣避免了水箱頻繁加水問(wèn)題；進(jìn)水時(shí)加裝了反沖洗旋流除污器解決水質(zhì)差噴嘴堵塞問(wèn)題；供水管線安裝多處閥門采用快速接頭經(jīng)軟管打入水箱，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)行走時(shí)就近上水問(wèn)題；水箱中安裝壓力傳感器、磁翻板液位計(jì)實(shí)現(xiàn)水箱自動(dòng)上水，用水泵變頻穩(wěn)壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)噴嘴壓力保持恒定1.0MPa,這個(gè)壓力保證噴嘴達(dá)到噴霧狀態(tài)；系統(tǒng)供水傳輸管路安裝了襯布膠管，解決了活動(dòng)梁上下工作時(shí)系統(tǒng)管路伸縮自如并且不影響上水問(wèn)題。

3.3.5控制的核心是控制箱接收所在堆煤點(diǎn)取煤點(diǎn)信號(hào)，在堆煤時(shí)或取煤時(shí)按作業(yè)點(diǎn)發(fā)出開、關(guān)相應(yīng)電磁閥的指令，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴淋的工藝要求?？刂葡湓O(shè)有控制方式轉(zhuǎn)換開關(guān)，可以選擇“手動(dòng)”和“自動(dòng)”控制方式。大大改革了斗輪機(jī)水箱儲(chǔ)水量不足、頻繁加水操作復(fù)雜這個(gè)難題。

3.3.6經(jīng)過(guò)四平熱電廠實(shí)踐，目前最好的措施就是，煤場(chǎng)噴霧+加擋風(fēng)網(wǎng)，這樣搭配的效果最佳，粉塵濃度由治理前的64.1mg/m3降到2.2mg/m3，低于國(guó)家規(guī)定的10mg/m3標(biāo)準(zhǔn)，粉塵得到了抑制，而煤的含水量總共增加0.8%，達(dá)到了既節(jié)約資源又最大限度抑制粉塵的目的，整體環(huán)境得到了改善。

3.3.7系統(tǒng)進(jìn)水口通過(guò)旋流除污器使水沿筒壁做切線流動(dòng)，通過(guò)濾網(wǎng)從上部流出干凈的清水，泥沙等雜質(zhì)從下排污口排出，確保噴嘴不被堵塞。

3.3.8解決了斗輪機(jī)自帶水箱上水問(wèn)題：在煤場(chǎng)靠近鐵軌旁安裝一條100米直徑DN80的總管線，管線上均布3個(gè)截止閥，隨斗輪機(jī)行走水箱進(jìn)口安裝了快速接頭,斗輪機(jī)在行走過(guò)程中可以就近取水。

3.3.9解決了斗輪機(jī)在取煤時(shí)對(duì)作業(yè)點(diǎn)的噴淋除塵：取煤滾圈工作時(shí)用力距電機(jī)帶動(dòng)膠管盤，膠管盤隨活動(dòng)梁滾圈臺(tái)車行走，在滾圈臺(tái)上對(duì)襯安裝4個(gè)噴嘴，降塵水從尾車主管路電磁閥進(jìn)入膠管盤，通水心軸（轉(zhuǎn)動(dòng)）、軸頭關(guān)節(jié)到達(dá)滾圈上部噴嘴。關(guān)鍵是通水心軸及軸頭關(guān)節(jié)聯(lián)接，將轉(zhuǎn)動(dòng)的通水膠管轉(zhuǎn)變成不轉(zhuǎn)動(dòng)的軸關(guān)節(jié)輸出。

3.3.10解決了斗輪機(jī)在堆煤作業(yè)點(diǎn)的噴淋除塵：在活動(dòng)橫梁上均布安裝9個(gè)電磁閥，每個(gè)電磁閥控制對(duì)襯的4個(gè)噴嘴，當(dāng)堆煤口到達(dá)作業(yè)點(diǎn)時(shí)，控制箱接收所在堆煤作業(yè)點(diǎn)信號(hào)，在堆煤時(shí)按作業(yè)點(diǎn)發(fā)出開、關(guān)相應(yīng)電磁閥的指令，附近的噴嘴開始工作，不僅達(dá)到了除塵，還節(jié)約用水，解決了隨車水箱頻繁加水問(wèn)題。

3.3.11水箱中安裝壓力傳感器、磁翻板液位計(jì)實(shí)現(xiàn)水箱自動(dòng)上水，用水泵變頻穩(wěn)壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)噴嘴壓力保持恒定1.0MPa,這個(gè)壓力保證噴嘴達(dá)到噴霧狀態(tài)。

3.3.12斗輪機(jī)延伸壁上方安裝供水傳輸管路時(shí)采用直管線與襯布橡膠軟膠管混合連接，解決了活動(dòng)梁上下工作時(shí)系統(tǒng)管路伸縮自如并且不影響上水問(wèn)題。

3.4　噴淋裝置具體實(shí)施方式

圖1　斗輪機(jī)噴淋裝置示意圖

圖2　噴淋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

由圖1所示：該系統(tǒng)包括連接水源的旋流除污器1、連接水源和旋流除污器1的供水管線2、設(shè)置在供水管線2上的至少三個(gè)截止閥3、用于連接供水管線2上截止閥3的第一軟管4、連接軟管4的自動(dòng)水箱5、連接自動(dòng)水箱5的帶有變頻穩(wěn)壓功能的水泵6、連接在水泵6另一端的第二軟管7、連接第二軟管7的堆煤噴淋裝置8、用于設(shè)置自動(dòng)水箱5和第二軟管7的斗輪機(jī)尾車9，所述堆煤噴淋裝置8由斗輪機(jī)機(jī)架主體8-1、設(shè)置在斗輪機(jī)機(jī)架主體8-1上的能夠上下移動(dòng)的活動(dòng)橫梁8-2，所述活動(dòng)橫梁8-2上沿軸向設(shè)置有九組噴頭機(jī)構(gòu)8-3，所述每組噴頭機(jī)構(gòu)8-3由對(duì)稱設(shè)置在兩側(cè)的四個(gè)高壓噴頭8-3-1、一個(gè)電磁閥8-3-2和連接管線8-3-3構(gòu)成；所述取煤噴淋裝置10由滾圈10-1和活動(dòng)梁8-2上設(shè)置的力距電機(jī)10-2和纏繞膠管盤10-3輸水膠管10-4及一組噴頭機(jī)構(gòu)10-5構(gòu)成，所述噴頭機(jī)構(gòu)10-5由兩個(gè)高壓噴頭、一個(gè)電磁閥和連接管線構(gòu)成。

圖3　取煤噴淋裝置示意圖

所述第一軟管4端部帶有與截止閥3連接的快速接頭3-1、閥門3-2和細(xì)孔除塵器3-3。

3.5　噴淋裝置具體實(shí)施步驟

3.5.1首先在煤堆的一側(cè)設(shè)置供水管線2，供水管線2的設(shè)置方向與斗輪機(jī)下面的鐵軌11的方向平行，將供水管線2上連接水源和旋流除污器1，同時(shí)在供水管線2上均布設(shè)置三個(gè)截止閥3。

3.5.2在供水管線2一側(cè)的鐵軌11上設(shè)置一個(gè)能夠隨斗輪機(jī)行走的自動(dòng)水箱5，并通過(guò)帶有變頻穩(wěn)壓功能的水泵6和第二軟管7連接活動(dòng)橫梁8-2上的噴頭機(jī)構(gòu)8-3以及取煤滾筒10-1上的噴頭機(jī)構(gòu)10-5，通過(guò)第二根軟管7連接，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)活動(dòng)時(shí)輸送水管自由伸縮。

3.5.3將斗輪機(jī)上活動(dòng)橫梁8-2上設(shè)置九組噴頭機(jī)構(gòu)8-3，每組噴頭機(jī)構(gòu)8-3上設(shè)置四個(gè)高壓噴頭8-3-1和一個(gè)電磁閥8-3-2；取煤裝置10上設(shè)置取煤滾圈10-1、力距電機(jī)10-2和纏繞膠管盤10-3及一組噴頭機(jī)構(gòu)10-4，所述噴頭機(jī)構(gòu)10-4由兩個(gè)高壓噴頭、一個(gè)電磁閥和連接管線構(gòu)成。

3.5.4將水源出來(lái)的水經(jīng)過(guò)旋流除污器1桶壁做切線旋轉(zhuǎn)后從排污口排出雜質(zhì)，清水進(jìn)入供水管線2，并將其上的三個(gè)截止閥3安裝消防快速接頭3-1并通過(guò)軟管把水打入自動(dòng)水箱5，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)行走時(shí)就近上水；自動(dòng)水箱5中安裝壓力傳感器、磁翻板液位計(jì)實(shí)現(xiàn)水箱自動(dòng)上水，用帶有變頻穩(wěn)壓系統(tǒng)的水泵6實(shí)現(xiàn)噴嘴壓力保持恒定1.0MPa,使噴嘴達(dá)到噴霧狀態(tài)；供水傳輸管線中加裝第二軟管7，使斗輪機(jī)活動(dòng)梁達(dá)到活動(dòng)自由并不影響上水；取煤時(shí)采用力距電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤纏管與取煤滾圈10-1行走一至，使得取煤滾圈10-1行走一致，使其上噴頭機(jī)構(gòu)10-5工作達(dá)到取煤點(diǎn)噴水實(shí)現(xiàn)除塵；8-2上安裝的每個(gè)電磁閥8-3-2控制四個(gè)噴嘴，當(dāng)堆煤時(shí)到達(dá)作業(yè)點(diǎn)時(shí)附近的每組噴頭機(jī)構(gòu)8-3開始工作實(shí)現(xiàn)除塵。

3.6　噴嘴選擇的技術(shù)關(guān)鍵和要點(diǎn)

3.6.1所噴水霧的顆粒大小一定要與粉塵顆粒大小成一定比例，水滴才能克服粉塵的表面張力作用與其黏合。

3.6.2所噴水霧顆粒的速度要與粉塵的速度相匹配，優(yōu)化的噴射速度和碰撞位置是噴霧除塵效率的關(guān)鍵之一。

3.6.3考慮噴射角度和安裝位置，保證粉塵充分覆蓋，保證所噴水霧顆粒與粉塵的接觸機(jī)會(huì)和面積，揚(yáng)塵與水霧結(jié)合，其中部分被水霧吸收，其余大部分隨水霧降落，達(dá)到理想的降塵效果。

4　結(jié)論

上述噴淋裝置經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試粉塵含量可達(dá)到2.8mg/m3,完全符合國(guó)家現(xiàn)定粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)小于10 mg/m3的規(guī)定。表明此裝置降塵效果好過(guò)預(yù)期，環(huán)境大大改善，與防塵網(wǎng)結(jié)合治理效果更佳，可確保儲(chǔ)煤粉塵不向周邊擴(kuò)散，徹底解決儲(chǔ)煤場(chǎng)粉塵嚴(yán)重污染問(wèn)題，避免煤塵飄散造成的煤炭資源浪費(fèi)，在堆煤場(chǎng)上發(fā)生自燃時(shí)，可以打開噴嘴進(jìn)行滅火，消除隱患。

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