關于火力發電廠輸煤系統除塵方式系統的應用研究

【摘 要】現階段我國的電力來源主要來自于火力發電廠，火電廠的輸煤系統是電力生產的主要環節，其從卸煤到將煤運送至原煤斗的整個過程都會產生大量粉塵，這些生產性的粉塵對人體身體健康危害極大，國家相關標準的正式出臺，給火力發電廠輸煤系統的粉塵治理帶來了新的問題，粉塵污染不僅嚴重危害著周圍人員的生命健康，而且還給日常生產帶來了極大的安全隱患，因此，粉塵治理對于火力發電廠的穩定安全運行具有重要意義。

【關鍵詞】火力發電廠 輸煤系統 除塵方式 應用

我國的電力來源主要來自于火力發電廠，為了保障發電企業生產一線員工的身體健康，國家制定了《工業企業設計衛生標準》等一系列法規政策，規定輸煤系統建筑物室內控制含塵濃度不得超過10mg/m3，國家經貿委還頒布實施了《電力行業勞動環境監測技術規范》，明確規定電廠輸煤系統的煤塵監測標準。可以看出，火力發電廠為響應國家號召符合行業標準，就要有效解決輸煤系統粉塵治理問題。

1 火力發電廠輸煤系統除塵方式應用現狀

當前火力發電廠所采用的除塵方式主要有兩種，一種是噴霧灑水除塵，一種是密閉抽風除塵。

1.1 噴霧灑水除塵方式

噴霧灑水除塵方式的除塵原理是直接在煤上灑水，增加煤的水分含量，或者使用霧罩增加含塵氣體濕度，促使塵粒聚集體積增大，從而沉降到燃料表面。噴霧灑水除塵系統由設置在卸煤、儲煤、輸送煤等多個環節的噴霧管路組成，這種除塵方式不僅造價低，而且維護管理簡單，但是在實際使用過程中存在以下問題：

（1）噴霧灑水量控制難度較大，過少的水分達不到除塵目的，水分過多又會影響皮帶正常運行，造成落煤管堵塞，增加破碎機工作負荷[1]。同時使煤中水分增加，使煤中的可燃成分減少，導致低位發熱量降低，從而影響鍋爐燃燒效率。（2）如果用于除塵的水質較差，就會堵塞噴嘴，影響噴水除塵系統的正常運行。（3）若是露天煤場，在冬季寒冷天氣狀況下，存放在室外的煤被運到室內后，如果噴上常溫水必然導致水與煤出現凍結現象，嚴重時還會導致煤粘接在皮帶上，使除塵系統處于癱瘓狀態，為了保證冬季的正常生產經營，往往需要關閉除塵系統，那么除塵系統就無法正常發揮除塵作用，噴水除塵也形同虛設；對于筒倉儲煤，噴灑水量較大的煤進入筒倉，容易在粘附在筒倉內壁，流動性差，不僅造成出煤困難也嚴重影響筒倉安全。

1.2 密閉抽風除塵方式

密閉抽風除塵的除塵原理是將全部產塵作業點密閉起來，經輸塵管道將含塵空氣抽出后處理排入大氣，這種除塵方法所用的除塵器按照除塵機理不同可以分為機械除塵器、電除塵器兩種。機械除塵器所用的機械力包括慣性力、離心力、沖擊力等，其中，過濾是一種特殊的機械力作用形式。通過分析粉塵的物理特性可以得知，能夠滿足煤塵粒徑范圍的只有靜電除塵器、濕式除塵器、過濾式除塵器三種：

（1）靜電除塵器。高壓靜電除塵器的除塵原理是借助電場電力使塵粒從氣流中分離出來，從而達到除塵凈化的目的。靜電除塵器的電極表面無法做到均勻除灰，這也導致局部不脫灰現象的發生，對于增濕后的煤塵高壓靜電除塵器無法做到完全清灰，水分和煤塵會沉淀在收塵極上，運行一段時間后，電極上會附著大量的煤塵，導致電極距變小，改變原有電場，產生局部放電現象。為安全起見常常需要降低除塵電壓，這樣一來除塵效率也大大降低。此外，由于輸煤系統的初始含塵濃度較大，靜電除塵器的電極不可避免的就會產生集塵現象，久而久之就會破壞電暈的形成，降低負離子發射效率，影響除塵效率[2-3]。（2）濕式除塵器。濕式除塵器是利用含塵氣體與水的接觸來捕捉粉塵粒子的除塵裝置，濕式除塵器結構簡單，造價低，可有效清除粒徑在0.1-20μm的固體顆粒，適用于非纖維性粉塵環境凈化和高溫、易燃易爆廢氣凈化。濕式除塵器的主要機理是慣性碰撞和攔截，擴散機理的濕式除塵器較少[4]。（3）過濾式除塵器。過濾式除塵器是一種利用濾材和濾層來分離和捕捉粉塵的除塵裝置，分為內部過濾器和表面過濾器。表面過濾器一般采用多孔織物構成，如有機纖維或無極纖維織物。內部過濾器一般采用松散濾料組成，如石英砂，河砂、陶粒、礦渣等。過濾式除塵器的主要型式是表面過濾器，即袋式除塵器，這種過濾器將多孔織物制成過濾袋，使含塵氣體流經過濾袋后粉塵被攔截下來，沉淀在過濾袋上的粉塵通過振動作用可以從過濾袋表面上脫離下來，落至灰斗中，從而實現氣固分離。

通過分析輸煤系統中多種除塵器的作用機理可以看出，噴霧灑水除塵方式缺點最為明顯，不能除去粒徑小于5μm的粉塵，因此不能作為輸煤系統的主要除塵方法，在粉塵治理上，要以密閉抽風除塵方式為主，以噴霧灑水除塵方式為輔，根據“防治結合”的除塵原則用噴霧灑水除塵方式來防塵，用密閉抽風除塵方式來治理粉塵污染。在密閉抽風除塵方式中，濕式除塵器方式不受煤塵自身的限制，具有較好的除塵效果，具有造價低、結構簡單等多種優勢，適用于火力發電廠輸煤系統的粉塵治理。

2 除塵系統設計

2.1 經典除塵系統

經典除塵系統由通風機、凈化設備、抽風罩、風管及其他附屬組件構成，按照結構不同可以分為獨立式除塵系統、分散式除塵系統、集中式除塵系統三種。

2.2 除塵系統管網設計

除塵系統管道直徑的計算公式為：Dn= ，為了防止出現管道堵塞的情況，管道直徑需要滿足一定的要求，即煙粒粉塵管道直徑不得小于80mm，較粗粒粉塵管道直徑不得小于100mm，對于可能含有較大塊物料的混合性粉塵管道直徑不得小于200mm[5]。管道內的氣流速度需要根據粉塵性質和管道情況決定，氣流速度太小就會導致粉塵在管道內沉積，影響除塵系統的正常運行，氣流速度太大就會增加風管阻力，電能消耗也隨之增加，管道磨損加重，使用壽命縮短。為有效避免粉塵沉積，在除塵系統管道設計中，需要保證最低粉塵輸送風速，如粉狀粘土管道最低速度為：垂直管14m/s，水平管17m/s，煤粉塵管道最低速度為：垂直管11m/s，水平管13m/s，水泥粉塵管道最低速度為：垂直管14m/s，水平管17m/s[6-7]。考慮到管材磨損和腐蝕，除塵系統風管最小厚度需要滿足以下標準：木工、化工原料粉塵，管壁最小厚度≥1.0mm，砂輪、機床粉塵和煤塵≥1.5mm，金屬礦石粉塵、爐渣和石英粉塵≥2.0mm。

計算除塵系統管道壓力損失時需要利用以下計算公式：

△p=m（γ + ） ρ

△p：除塵系統管道壓力損失

M：1.15-1.20（流體壓力損失附加系數）

γ：摩擦阻力系數

L：管道長度

D：管道內徑

：局部阻力系數

vg：管道內氣體流速

ρ：氣體密度

根據上述計算公式結合火力發電廠實際情況可以進行管網設計和管網壓力損失計算。通過分析輸煤系統除塵機理和多種方式的優缺點，適合采用濕式除塵器作為輸煤系統的主要除塵方式，考慮到阻力、耗水量和除塵效率問題，決定采用臥式旋風水膜除塵器。旋風水膜除塵器由外殼、內筒、導流葉片、水槽組成，其除塵性能主要受到水位的影響，通過分離下部水槽可以防止螺旋通道內發生水位變化。這種除塵設備阻力小，除塵效率高，運行維護費用也較低，適合于處理混合粉塵。

3 結語

火力發電廠輸煤系統粉塵治理需要結合粉塵特點采取不同的治理措施，在除塵系統設計上要做到投資小、效率高、便于維護，各電廠也要結合自身輸煤系統的實際情況采用合適的除塵方式，最大限度地減少現場粉塵量，降低粉塵污染，避免發生粉塵自燃現象，降低員工勞動強度，創造健康無污染的生產經營環境。

參考文獻：

[1] 高紅旗，張楊.設計越南火力發電廠燃料輸送系統的幾點體會[J].電力勘測設計，2013（2）：46-50.

[2] 王永革.關于火力發電廠輸煤系統粉塵綜合治理的方式淺析[J].科技信息，2013（18）：428.

[3] 魏志奇.火力發電廠輸煤系統靜電除塵設計運行管理淺見[J].科技創新導報，2012（1）：202-203.

[4] 張志群，張文鋆.微動力降塵裝置與高效除塵器在燃煤電廠輸煤系統中的聯合使用[J].暖通空調，2012（8）：60-63.

[5] 常瑞麗，鄭祖東.火力發電廠輸煤系統抑塵和除塵措施探討[J].工業安全與環保，2014（5）：5-8.

[6] 任貴春.熱電廠輸煤系統除塵方法與實施輸煤狀態檢修的原則[J].黑龍江科技信息，2014（28）：77.

[7] 劉忻鷹.火電廠燃料輸送系統落煤點粉塵治理新技術的應用研究[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2011（2）：131-133+137.

作者簡介：王永華（1984—），女，甘肅金昌人，本科，畢業院校華北電力大學，助理工程師，現就職于神華包頭煤化工有限責任公司，研究方向：輸煤。