全自動(dòng)無(wú)動(dòng)力除塵器在輸煤系統(tǒng)粉塵治理中的應(yīng)用

摘 要：燃煤電廠輸煤系統(tǒng)粉塵大，運(yùn)行環(huán)境惡劣，設(shè)備維護(hù)及運(yùn)行巡檢人員長(zhǎng)期在這種環(huán)境中工作，容易罹患職業(yè)病。因此，如何徹底解決粉塵污染，減少職業(yè)病發(fā)生幾率、保護(hù)環(huán)境、進(jìn)行文明生產(chǎn)等各方面都有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：輸煤；粉塵；治理；研究

1 前言

電廠輸煤系統(tǒng)在卸煤、輸送、轉(zhuǎn)運(yùn)、篩分、破碎、儲(chǔ)煤、上煤等環(huán)節(jié)均會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，尤其在各轉(zhuǎn)運(yùn)站和碎煤機(jī)室尤為嚴(yán)重。由于上部物料向下掉落時(shí)產(chǎn)生的沖擊氣流將粉塵攜帶而出并向周邊空氣中彌散而形成，在沖擊氣流的作用下，物料中夾帶的部份細(xì)微粉塵獲得逃逸動(dòng)力向周邊空氣彌散飄移，造成工作環(huán)境一定距離和范圍內(nèi)的空氣粉塵污染，污染的輕重又與物料下落的高度有關(guān)，高差越大，則造成的污染就越重。在碎煤機(jī)室，由于落差高加上碎煤機(jī)的鼓風(fēng)量，落煤管煤流的誘導(dǎo)風(fēng)量大，導(dǎo)致導(dǎo)煤槽出口處及四周大量的煤粉外溢，加之設(shè)備運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，使大量積粉造成二次飛揚(yáng)，某電廠碎煤機(jī)樓內(nèi)的粉塵濃度一度達(dá)到100mg/m3以上，超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的十倍，對(duì)職工的身體健康及設(shè)備安全運(yùn)行造成極大的危害。因此，對(duì)輸煤系統(tǒng)粉塵進(jìn)行綜合治理自該電廠投運(yùn)以來(lái)一直都是各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和職工關(guān)心和期盼的一件大事。

2 目前電廠運(yùn)煤系統(tǒng)常規(guī)除塵方式

目前在國(guó)內(nèi)外電廠運(yùn)煤系統(tǒng)中常用除塵器主要有三類：布袋過(guò)濾式除塵器、濕式除塵器和高壓靜電除塵器。

2.1 布袋除塵器

根據(jù)除塵器使用的布袋類型，運(yùn)煤系統(tǒng)使用的布袋除塵器大致可分為：筒形布袋除塵器和扁布袋除塵器。

筒形布袋除塵器由一系列帶筒形骨架的濾筒組成，含塵氣體從筒外經(jīng)濾料進(jìn)入筒內(nèi)，粉塵滯留在濾料表面，過(guò)濾后的潔凈氣體經(jīng)除塵風(fēng)機(jī)排出。其典型設(shè)備是回轉(zhuǎn)反吹風(fēng)除塵器和脈沖清灰除塵器。當(dāng)濾料積塵達(dá)到一定程度時(shí)，利用氣流的逆向反吹將粘在濾料表面的粉塵吹落，大部分粉塵依靠重力排入集灰斗，反吹后的氣流則經(jīng)其他正常工作的筒形濾袋過(guò)濾后排出或者利用壓縮空氣脈沖反吹，通過(guò)脈沖使濾袋產(chǎn)生振動(dòng)，提高清灰效果。在分室布置的情況下，除塵器除塵和清灰工作可以同時(shí)進(jìn)行，配上帶鎖氣裝置的排灰裝置，完全可以實(shí)現(xiàn)除塵、清灰和排灰同時(shí)進(jìn)行，確保系統(tǒng)的除塵效果。每個(gè)濾筒可以獨(dú)立地從本體中移出更換濾料，便于維護(hù)管理。但體積相當(dāng)較大，需要抽袋空間。

扁布袋除塵器采用帶彈簧骨架的扁布袋緊湊布置，在相同過(guò)濾面積下，除塵器的體積較小。其典型設(shè)備有對(duì)拍式和機(jī)械振打式扁布袋除塵器。過(guò)濾方式與筒形布袋除塵器基本相同，所不同的是除塵器的清灰，采用對(duì)拍清灰或機(jī)械振打清灰，此時(shí)要求除塵器在清灰時(shí)應(yīng)停止除塵運(yùn)行。它具有除塵效率高、體積小、布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)煤系統(tǒng)間隙運(yùn)行的條件下，特別適用于除塵風(fēng)量在5000～10800m3/h左右的除塵通風(fēng)系統(tǒng)，該除塵器可以直接布置在導(dǎo)料槽和原煤斗上，省去了吸塵管道和排灰管道，使除塵系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單。

2.2 濕式除塵器

濕式除塵器主要是利用含塵氣流與液滴或液膜的相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用實(shí)現(xiàn)氣塵分離：其中粗大塵粒與液滴（或霧滴）的慣性碰撞、接觸阻留（即攔截效應(yīng)）得以捕集，而較細(xì)的微塵則在擴(kuò)散、凝聚等機(jī)理的共同作用下，使塵粒從氣流中分離。目前在工程中使用的有文丘里水膜除塵器、多管沖擊式除塵器和CCJ沖擊式除塵器等三種形式。

文丘里水膜除塵器由凝聚器、捕滴器、水封及其附件組成。含塵氣流進(jìn)入凝聚器漸縮管形成高速噴射氣流、與噴嘴噴射出的水滴一起進(jìn)入喉管，水滴被氣流霧化后，與煤塵混合碰撞，結(jié)合成灰滴。含塵氣流進(jìn)入漸擴(kuò)管后，速度降低，靜壓增加，灰滴凝聚為較大的顆粒進(jìn)入捕滴器，在離心力的作用下甩向筒壁，由筒內(nèi)壁的水膜收集塵粒流入下部的水封器中。文丘里水膜除塵器的阻力較大，需要的除塵風(fēng)機(jī)的全壓較大，耗水量較大，導(dǎo)致設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用較高。

多管沖擊式除塵器主要由重力沉降室、沖擊除塵室、擋水段等組成。含塵氣流進(jìn)入除塵器后，依靠斷面突擴(kuò)，因慣性和重力作用，較大的粉塵顆粒被擋灰板阻擋下落后被除掉，較小的粉塵顆粒隨氣流進(jìn)入聯(lián)箱經(jīng)過(guò)送風(fēng)管，以較高的速度從噴口內(nèi)噴出沖擊水面形成大量的水滴，氣水充分接觸，塵粒被水滴濕潤(rùn)粘附，一部分直接被水捕獲，另一部分細(xì)小濕潤(rùn)的塵粒粘附到擋水板并順壁流下，使含塵氣體得到凈化。凈化氣體用的水在使用一定時(shí)間后，含有大量的煤粉需要更換，此時(shí)除塵器停止運(yùn)行，排水口打開(kāi)，將含有大量粉塵的污水排出，污水排完后，進(jìn)水控制裝置打開(kāi)進(jìn)水管上的電磁閥，水流經(jīng)噴嘴噴出對(duì)箱體底部沖洗干凈后，排水口關(guān)閉，箱體開(kāi)始蓄水至正常工作的液面高度后，進(jìn)水閥關(guān)閉，除塵器進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

CCJ沖擊式除塵器的除塵機(jī)理是：含塵氣流進(jìn)入除塵器后，氣流轉(zhuǎn)彎向下沖擊水面，較大的粉塵落入水中。當(dāng)含塵氣流高速通過(guò)上下葉片形成的S形通道時(shí)激起大量水花，使水氣充分接觸，形成含塵水滴，在離心力的作用下，絕大部分含塵水滴返回水中，部分細(xì)微的水滴經(jīng)凈氣分霧室擋水板流下，使含塵氣體得到凈化。泥漿則由漏斗的排漿閥連續(xù)或定期排出。

2.3 高壓靜電除塵器

高壓靜電除塵器的工作原理：當(dāng)含塵氣體通過(guò)高壓電場(chǎng)時(shí)，由于陰極發(fā)生電暈放電，氣體被電離，帶負(fù)電的氣體離子在電場(chǎng)的作用下向正極移動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中與粉塵顆粒碰撞，使塵粒荷以負(fù)電，荷電后的塵粒在電場(chǎng)的作用下，也向正極移動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)正極（集塵極）后，放出所帶的電子塵粒則集塵在陽(yáng)極板上，而得到凈化后的空氣排出，停留在集塵極上的粉塵則通過(guò)清灰使其落入灰斗，由排灰系統(tǒng)排出除塵器。

高壓靜電除塵器由除塵器本體和高壓電源兩部分組成。高壓電源是將常規(guī)的380V/50Hz的交流電源，經(jīng)升壓、整流后形成10kv左右的直流高壓，向除塵器本體供電；除塵器本體則是由一系列的金屬集塵極（極板）與電暈極（極線）組成，用于產(chǎn)生電暈、捕集粉塵，除此之外，除塵器本體還設(shè)有電極清灰裝置、氣流均布裝置和存輸灰裝置等。

3 常規(guī)除塵方式的局限性

上述除塵設(shè)備和方式，對(duì)逃逸出的粉塵進(jìn)行捕捉，收集后再集中處理，雖然對(duì)減輕粉塵污染有一定的效果，但仍還存在著一些局限性：

（1）以運(yùn)轉(zhuǎn)除塵設(shè)備的方式除塵，有一定的除塵效果但是能耗較高，生產(chǎn)成本會(huì)相應(yīng)增加。

（2）對(duì)收集到的粉塵進(jìn)行清理、處置，需要投入人力工時(shí)、運(yùn)輸以及水、電消耗，還可能產(chǎn)生二次污染。

（3）除塵設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的噪聲，造成新的污染源。

（4）隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，除塵設(shè)備的維護(hù)工作量會(huì)增大，除塵效率降低。

4 電廠其他除塵改造嘗試

該電廠輸煤系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)站和碎煤機(jī)室原設(shè)計(jì)采用多管沖擊式除塵器，多年運(yùn)行后除塵設(shè)備的維護(hù)工作量越來(lái)越大，除塵效果越來(lái)越差，先后通過(guò)改造全封閉式導(dǎo)料槽、加裝水噴淋、加裝脈沖式布袋除塵等，雖在一定程度上緩解了粉塵濃度超標(biāo)現(xiàn)象，但效果仍不理想。

5 一種新型除塵方式

通過(guò)調(diào)研，試用無(wú)動(dòng)力除塵裝置取得了較好的效果。無(wú)動(dòng)力除塵器是一種節(jié)能除塵設(shè)備，可廣泛用于皮帶機(jī)落差點(diǎn)、皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)站等場(chǎng)所。它綜合了沉降除塵、慣性除塵、噴淋除塵及篩濾除塵等除塵器功能于一身。在空氣動(dòng)力學(xué)原理的基礎(chǔ)上，利用空氣在流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力轉(zhuǎn)換成動(dòng)力，使含塵空氣進(jìn)入分離裝置后進(jìn)行慣性、重力沉降、過(guò)濾及噴淋等自動(dòng)分離除塵，粉塵回落到皮帶上被帶走，脫塵空氣通過(guò)大氣連通孔排到外部空間，徹底解決封閉環(huán)內(nèi)的空氣壓力問(wèn)題，除塵效率可達(dá)99%以上。它改變了傳統(tǒng)的單一除塵設(shè)計(jì)理念，是傳統(tǒng)除塵器的升級(jí)換代產(chǎn)品，是節(jié)能與除塵相結(jié)合的全新設(shè)計(jì)。無(wú)動(dòng)力除塵技術(shù)屬于干法除塵，主要運(yùn)用于膠帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)站，尤其適用于輸煤系統(tǒng)粉塵較大的碎煤機(jī)室。主要組成部分有密封室、落料管、多功能除塵室、塵料分流裝置、濾塵室、密封簾等。設(shè)備通常安裝在運(yùn)輸機(jī)的尾部，根據(jù)物料特性、落差高低量身設(shè)計(jì)回風(fēng)管、落料管和導(dǎo)料槽尺寸及密封簾的布置。具有無(wú)占地、投資少、動(dòng)力消耗小，維護(hù)量小，無(wú)須人工操作，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。

皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)站粉塵污染，主要是因?yàn)樯喜课锪舷蛳碌袈鋾r(shí)產(chǎn)生的沖擊氣流將粉塵攜帶而出并向周邊空氣中彌散而形成。在沖擊氣流的作用下，物料中夾帶的部份細(xì)微粉塵獲得逃逸動(dòng)力向周邊空氣彌散飄移，從而造成對(duì)工作環(huán)境一定距離和范圍內(nèi)的空氣粉塵污染。無(wú)動(dòng)力除塵系統(tǒng)采用了空氣動(dòng)力學(xué)原理、能量守恒原理等，使粉塵在密閉通道中多路有效循環(huán)，并使粉塵能量衰竭落回皮帶完成除塵。轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)除塵關(guān)鍵是首先運(yùn)用“分散物料集流技術(shù)”對(duì)落煤管進(jìn)行設(shè)計(jì)，從源頭上減少粉塵的產(chǎn)生，通過(guò)提高導(dǎo)料槽的密封特性并在導(dǎo)料槽中通過(guò)擴(kuò)容和設(shè)置無(wú)動(dòng)力除塵單元，保證在導(dǎo)料槽出口誘導(dǎo)風(fēng)速降低到2米/秒以下時(shí)，出口的粉塵就非常的少了，從而達(dá)到“標(biāo)本兼治”。落煤管設(shè)計(jì)保證物料匯集輸送，減少攜帶空氣，降低下落速度，在鎖氣方面設(shè)置阻尼裝置，切斷物料下落時(shí)產(chǎn)生的誘導(dǎo)風(fēng)；在密封方面提高系統(tǒng)密封等級(jí)，特別是導(dǎo)料槽的密封，擴(kuò)容降速吸塵，通過(guò)導(dǎo)料槽擴(kuò)容、設(shè)置無(wú)動(dòng)力集塵單元降速吸塵。

本公司輸煤系統(tǒng)抑塵技改工程竣工后，通過(guò)疾控中心對(duì)巡檢A、B兩個(gè)工作崗位，#1、#2、#3轉(zhuǎn)運(yùn)站、碎煤機(jī)室及細(xì)碎機(jī)室五個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)生產(chǎn)裝置的煤塵濃度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)論為：巡檢A、B兩個(gè)工作崗位個(gè)體呼塵CTWA測(cè)定結(jié)果符合國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，輸煤系統(tǒng)抑塵輸送技改工程裝置設(shè)備定點(diǎn)呼塵CTWA，測(cè)定結(jié)果符合國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，定點(diǎn)總塵CTWA，68個(gè)樣品符合國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。改造后輸煤現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境大為改觀，效果得到生產(chǎn)員工的一致肯定。

6 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)動(dòng)力除塵器與布袋過(guò)濾式除塵器、濕式除塵器和高壓靜電除塵器相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）除塵效果好：系統(tǒng)采用了多路氣流循環(huán)，有效地使粉塵能量衰竭，除塵效果達(dá)到GB16248-1996《作業(yè)場(chǎng)所空氣中呼吸性粉塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。（2）防爆燃：通過(guò)合理的技術(shù)手段和系統(tǒng)裝置對(duì)含粉塵的風(fēng)量進(jìn)行有效循環(huán)控制，防止粉塵濃度過(guò)高而引起爆燃。（3）電能消耗少：無(wú)動(dòng)力除塵系統(tǒng)使粉塵自動(dòng)循環(huán)后能量衰減，落在輸送皮帶上不需要任何用電設(shè)備，是真正的環(huán)保節(jié)能除塵方式。（4）初裝費(fèi)用低：轉(zhuǎn)運(yùn)站無(wú)需加裝除塵器，降低投資成本。（5）運(yùn)行費(fèi)用低：維護(hù)工作量小。（6）噪音低：噪聲小于50dB（A），達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)踐證明，無(wú)動(dòng)力除塵裝置在帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)站尤其是碎煤機(jī)室等落差較高的轉(zhuǎn)運(yùn)站應(yīng)用效果更好，可作為廠礦輸煤系統(tǒng)粉塵治理的新技術(shù)進(jìn)行推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]GB10595.帶式輸送機(jī)技術(shù)條件.

[2]GB 50431-2008.帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范.

[3]《電力行業(yè)勞動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范第2部分：生產(chǎn)性粉塵監(jiān)測(cè)》（DL/T 799.2-2002）《作業(yè)場(chǎng)所空氣中呼吸性粉塵衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB16248-1996）

作者簡(jiǎn)介：梁海敏（1969，4-），男，河北省張家口市，工程師；學(xué)歷：本科；研究方向：設(shè)備部綜合主管。