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：溫州電廠煤倉間原有的高壓靜電除塵器，經(jīng)過多年的運行，除塵器內(nèi)部部件磨損老化較為嚴重，兩臺機組除塵效率均低于80%，除塵器的粉塵濃度已經(jīng)嚴重超標，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及采用超聲波干霧抑塵除塵系統(tǒng)現(xiàn)場治理后粉塵治理效果，并與原除塵設(shè)備進行了對比。

關(guān)鍵詞：粉塵治理；超聲波干霧抑塵；應(yīng)用效果

溫州電廠是華能國際電力股份有限公司開發(fā)、建設(shè)的全資電廠，是國內(nèi)第一個開始建設(shè)并投產(chǎn)國產(chǎn)百萬千瓦超臨界燃煤機組項目，其主要是將儲存的煤經(jīng)破碎、皮帶運輸、犁煤等工藝處理，運送到煤爐，在輸送過程中會產(chǎn)生大量的生產(chǎn)性粉塵，嚴重污染環(huán)境，煤倉間的環(huán)境污染尤為突出，危害工人身體健康，煤粉損失嚴重，對其進行治理是十分必要的。現(xiàn)有的高壓靜電除塵器，經(jīng)過多年的運行，除塵器內(nèi)部部件磨損老化較為嚴重，除塵器的整體除塵率偏低，兩臺機組電除塵器除塵效率均低于80%，除塵器的粉塵濃度已嚴重超標，已不能滿足當(dāng)前及今后環(huán)保的排放要求，且當(dāng)內(nèi)部積煤較為嚴重時易發(fā)生火災(zāi)，因此，必須加以改造。通過資料收集、摸底測試及現(xiàn)場踏勘等方式，并針對機組燃煤和水的特性，通過對各種除塵器技術(shù)的特點和改造效果進行經(jīng)濟技術(shù)對比，在滿足場地布置的前提下，對輸煤系統(tǒng)煤倉間一期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

煤倉間輸煤系統(tǒng)粉塵來源主要是由上一級設(shè)備至本機皮帶的煤流大落差造成煤粉揚塵；另外皮帶運行中，由于高速波動造成二次揚塵；粉塵飛揚最重要的地點是輸煤系統(tǒng)落煤導(dǎo)料槽出口以及煤倉間犁煤器落煤口，由于落料沖氣流影響，煤粉從導(dǎo)料槽出口和密封不嚴的縫隙鼓出，造成現(xiàn)場空間粉塵嚴重超標，給現(xiàn)場運行人員產(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)點是結(jié)構(gòu)簡單，投資較小，在正常情況下除塵效率較高。其缺點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易形成結(jié)露等因素，很容易沾堵布袋眼，必須頻繁進行布袋烘干加熱并啟動震打裝置，清灰效果往往不理想，此時除塵器就進入非正常工作狀態(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)維護工作量太大。經(jīng)過廣泛了解，大部分電廠設(shè)計安裝的布袋除塵器都因設(shè)備本身及維護方面的原因無法正常投運，除塵效果不理想。另外，要求風(fēng)機功率較大，比較耗電。

1.2.2 水浴式除塵器

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

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，電暈線便產(chǎn)生放電，放出大量高速的電子及正負離子，當(dāng)含塵氣體按一定的流速在筒體內(nèi)通過時，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，自動剝離落于集成灰斗內(nèi)，經(jīng)鎖氣門自動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，負壓抽風(fēng)量可達15000立方米/小時。但是靜電除塵器極板容易集灰、結(jié)堵。且對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)運和安裝以及維護管理水平高。

1.2.4 改造方案選取

經(jīng)過對這些除塵器進行比較、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，所以不能長期正常投用。

綜合來看，目前各種除塵效果都不甚理想，迫切需要對現(xiàn)有的除塵設(shè)備進行改造。超聲波干霧抑塵屬于最新除塵技術(shù)，可以彌補以上除塵方式的一些弊端。各種除塵方式綜合對比如圖1所示。從圖中可以看出，干霧抑塵除塵具有除塵效率高、自動化程度高、煤熱值損失低、設(shè)備占地面積少、工程改造時程短等優(yōu)勢。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）才會聚結(jié)成團顆粒。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)過噴嘴產(chǎn)生微米級顆粒的干霧（1-10μm的液滴大小）。當(dāng)水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時吸附、過濾、凝結(jié)的機率最大。實踐證明，粉塵可以通過水或化學(xué)劑被粘貼而聚結(jié)增大，但那些最細小的粉塵只有當(dāng)水滴很小（如水霧）或加入化學(xué)劑（如表面活性劑）以減小水的表面張力時才會聚結(jié)成團，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動，很少或者根本沒有接觸，達不到抑塵效果。隨著水霧顆粒大小的減小，當(dāng)與粉塵顆粒相當(dāng)時，后者便會隨氣流運動與前者碰撞、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

整個系統(tǒng)組成框圖如圖4所示，包含干霧抑塵系統(tǒng)（含中控主機、控制箱、流量分配箱、水過濾箱等），水氣分配器（噴嘴、水路/氣路控制閥、手動球閥、過濾器等）、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、過濾等功能。系統(tǒng)采用自動化程序控制，通過檢測皮帶的運行信號和皮帶上的犁煤器信號自動將干霧抑塵裝置投入運行。

2.3 具體改造內(nèi)容

煤倉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，解決漏煤問題是關(guān)鍵。采取了以下措施：

（1）加高、調(diào)整皮帶機機尾導(dǎo)料長度，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塵。在各個犁煤器前方設(shè)置2套噴嘴裝置，進行第二層抑塵控制。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，基本解決了漏煤問題，但僅僅如此是絕

對不夠的，因為卸料斗和落煤筒還連通著原煤倉和煤倉間大氣空間，屬于開放式，粉塵通過卸料斗和落煤筒空腔自由上揚，必須進行除塵治理。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，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，一直細小粉塵的產(chǎn)生。導(dǎo)料槽噴霧裝置如圖8所示。

（5）在機頭落煤口安裝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)運行效果

2013年3月完成了電廠煤倉間一期C-15A、C-15B兩條輸送皮帶除塵改造。經(jīng)過兩年的運行，改造后效果如下：

（1）GBZ/T 192-2007<<工業(yè)場所空氣中粉塵測定標準>>要求崗位粉塵濃度小于10mg/m3。改造后煤倉間的粉塵得到極好的控制，經(jīng)過測算，粉塵濃度控制在6mg/m3以內(nèi)。（2）設(shè)備噪聲低于60db，設(shè)備的自動化投用率高達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%，無二次污染。（4）設(shè)備運行基本不需維修，系統(tǒng)運行期間滿足安全生產(chǎn)要求。（5）基本能達到檢修人員無需戴口罩進入工作場地。

利用微電腦激光粉塵測試儀LD-5C，對煤倉間C-15A皮帶機尾在運行超聲干霧抑塵裝置時（改造后）與運行原有靜電除塵時（改造前）不同測試點進行粉塵濃度測試，如表1所示。皮帶機中部和頭部因受托棍抖動影響，采樣此種方法測試無法反映除塵真實情況。從表中可以看出，改造后，粉塵濃度大幅度降低。

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)在溫州電廠煤倉間C-15A、C-15B兩條輸送皮帶的運行效果良好。改造前的高壓靜電除塵器每臺電費約47萬元，改造后超聲波干霧抑塵每臺電費約為3萬元，同比節(jié)省44萬元/（年·臺）。同時，超聲波干霧抑塵系統(tǒng)機組的維護費用也大大降低。

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。對于生產(chǎn)環(huán)節(jié)作業(yè)粉塵治理有著極高的應(yīng)用價值，本產(chǎn)品的應(yīng)用對于我國抑塵技術(shù)的提高，作業(yè)環(huán)境的治理做出貢獻，大大降低了塵肺病發(fā)病的危害，同時也為企業(yè)取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

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