干霧抑塵系統(tǒng)在火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用

李 巍 沈 艷

(西南電力設(shè)計院有限公司，四川 成都 610021)

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干霧抑塵系統(tǒng)在火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用

李 巍 沈 艷

(西南電力設(shè)計院有限公司，四川 成都 610021)

基于火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)粉塵污染的危害性及產(chǎn)生原因，論述了設(shè)置干霧抑塵系統(tǒng)的必要性，結(jié)合干霧抑塵技術(shù)的原理，介紹了雙流體水汽混合微米級噴霧抑塵與單流體高壓微米級噴霧抑塵兩種干霧系統(tǒng)的組成、異同點及優(yōu)缺點，并對比分析了干霧抑塵技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的經(jīng)濟性，對火力發(fā)電廠抑塵系統(tǒng)的設(shè)置選擇具有一定的參考意義。

火力發(fā)電廠，輸煤系統(tǒng)，干霧抑塵，經(jīng)濟性

0 引言

火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)粉塵污染的問題較為突出，輸煤系統(tǒng)在卸煤、儲存、破碎、運轉(zhuǎn)及運輸過程中產(chǎn)生大量的生產(chǎn)性粉塵。我國90%以上火力發(fā)電廠以燃煤為主，煤場的煤被輸送到原煤倉供給鍋爐燃燒，煤料在皮帶傳送、篩分、破碎以及卸入原煤倉作業(yè)中，由于落差和機器轉(zhuǎn)動，經(jīng)常形成煤塵飛揚的狀況。煤塵散布在工作間的大氣中，既污染工作場所，又惡化工作條件，對工作人員的身心造成傷害。針對這種嚴(yán)重超標(biāo)的無組織的排放粉塵難以治理的實際狀況，微米級干霧抑塵技術(shù)的出現(xiàn)掀起了一場抑塵領(lǐng)域的革命。該技術(shù)與傳統(tǒng)的濕式和干式除塵方法不同，它的除塵效率高，而且產(chǎn)生二次污染，節(jié)約能源，是國內(nèi)目前較先進(jìn)的除塵技術(shù)。有必要通過對干霧抑塵系統(tǒng)原理的了解研究，分析其經(jīng)濟性，對實際工程應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

1 粉塵的危害及產(chǎn)生原因

煤塵散落到機器轉(zhuǎn)動部分，會引起機器早期損壞，使其工作性能受到嚴(yán)重影響，導(dǎo)致使用壽命降低。煤塵落在電氣元件上，會引起電氣元件產(chǎn)生錯誤動作，操作、控制失靈，嚴(yán)重的會引發(fā)事故。

運煤系統(tǒng)空氣中的粉塵大部分為煤塵，當(dāng)濃度達(dá)到一定范圍時，在外界高溫火源等作用下，會引起爆炸。

粒度大于10 μm的粉塵，幾乎都會被鼻腔內(nèi)的鼻毛、黏液截留；5 μm～10 μm的粉塵，絕大多數(shù)也會被鼻腔、喉頭、支氣管等呼吸道的纖毛截留；0.5 μm～5 μm的粉塵，極易穿透肺葉，深入肺泡中，黏附在肺葉上[1]，經(jīng)常在這種環(huán)境中工作的人員易患肺部職業(yè)病，硅肺(矽肺)就是其中之一。

火電廠輸煤系統(tǒng)粉塵產(chǎn)生的原因主要是經(jīng)碎煤機破碎，使顆粒變小的原煤的表面積增大，顆粒間的縫隙變多，密度減小，表面水分所占百分比也會減少，這是粉塵產(chǎn)生的內(nèi)部原因。同時由于碎煤機轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)效應(yīng)、落煤管落差較大會導(dǎo)致大量煤粉外溢，給料機出口的不嚴(yán)密為碎煤機產(chǎn)生誘導(dǎo)風(fēng)提供了條件，皮帶抖動也會加劇產(chǎn)生大量粉塵，不當(dāng)尾部緩沖托輥選型易造成噴粉，導(dǎo)料槽設(shè)計不合理也會產(chǎn)生粉塵。

2 干霧抑塵系統(tǒng)簡介

干霧抑塵系統(tǒng)中所說的干霧是指霧粒粒徑大小在3 μm～30 μm的水霧，其本質(zhì)依然是水。其技術(shù)是源于噴水抑塵和噴淋抑塵技術(shù)，早在20世紀(jì)70年代美國的專家學(xué)者就提出：“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”。所以干霧抑塵技術(shù)主要是將水霧化成較小顆粒，使水珠與粉塵碰撞、與粉塵吸附、凝結(jié)成粉塵團(tuán)，粉塵團(tuán)因重力沉降，從而達(dá)到過濾塵埃的目的。

研究證明：粉塵治理的范圍主要是150 μm以下的顆粒，特別是10 μm以下的可吸入性粉塵顆粒對人體健康危害最大。所以，只要產(chǎn)生與粉塵顆粒大小相當(dāng)?shù)奈⒚准壦F顆粒，在污染源處使粉塵與微米級水霧吸附、二者相互粘結(jié)、增大并在其自身重力的作用下沉降，就可在污染源頭控制粉塵顆粒，從而降低粉塵對人體的傷害，達(dá)到最佳的粉塵治理效果。

干霧抑塵裝置采用模塊化設(shè)計技術(shù)：由微霧主機、空壓機、儲氣罐、水氣分配器、(萬向節(jié))噴頭總成、水氣連接管線、保溫系統(tǒng)等組成。

干霧抑塵系統(tǒng)主要有兩種形式，分別為單流體高壓微米級噴霧抑塵和雙流體水汽混合微米級噴霧抑塵。單流體高壓噴霧的形式是利用給管道內(nèi)的水加壓，當(dāng)水到達(dá)噴頭處并達(dá)到額定壓力時，沖開高壓霧化噴頭的彈簧后，水霧進(jìn)入震蕩室進(jìn)行破碎，并利用高壓將破碎后的水霧顆粒從噴嘴噴出；雙流體水汽混合微米級噴霧抑塵的原理是壓縮空氣和水按照水汽配比混合至水汽霧化噴頭，由壓縮空氣沖開水汽霧化噴頭的彈簧后，進(jìn)行加速并將水汽混合體吸入水汽霧化噴頭的加速震蕩室進(jìn)行破碎，并利用加速氣體將破碎后的水霧顆粒從噴嘴噴出[2]。

3 單流體高壓微米級噴霧抑塵與雙流體汽水混合微米級噴霧抑塵在實際應(yīng)用中的對比

1)火力發(fā)電廠導(dǎo)料槽除塵的對比。

a.雙流體汽水混合微米級噴霧抑塵在導(dǎo)料槽內(nèi)原有空間受到物料下落而造成的正風(fēng)壓影響下，大量灰粉從導(dǎo)料槽前端出口處噴出，而安裝噴霧裝置后又增加了導(dǎo)料槽內(nèi)部空間的正壓，從而使正壓能量更足，導(dǎo)致很多灰粉尚未沉降就被正壓風(fēng)吹出了導(dǎo)料槽內(nèi)部，直接吹到皮帶廊道內(nèi)，造成粉塵的二次污染。

b.單流體高壓微米級噴霧，是由管道供給的高水壓通過霧化器產(chǎn)生水霧，不會增大導(dǎo)料槽內(nèi)的正壓風(fēng)，能使水霧與粉塵有足夠的沉降空間和時間，不會造成粉塵的二次污染。

2)水霧顆粒粒徑在粉塵治理上的效果對比。

a.目前市場上的雙流體噴霧技術(shù)可選性噴嘴較少，噴霧粒徑范圍較單一，均為細(xì)微水霧顆粒，霧滴顆粒細(xì)，沉降時間長，造成很多凝結(jié)水霧的粉塵顆粒來不及在有限的導(dǎo)料槽空間內(nèi)沉降，無法做到快速沉降。

b.單流體高壓噴霧技術(shù)是在水噴淋技術(shù)上發(fā)展而來，其噴嘴選型多樣化，霧粒大小可選擇，根據(jù)干霧抑塵原理可知，單流體高壓噴霧多樣化的霧粒大小能夠有針對的除去粒徑大的工業(yè)粉塵和粒徑小的可呼吸性粉塵。在粉塵處理上總體效果要優(yōu)于雙流體噴霧技術(shù)。

3)投入比和運行成本及維護(hù)上的比較。

a.雙流體噴霧技術(shù)，在投入中其安裝設(shè)備要比單流體噴霧多且能耗高，相應(yīng)的其投入與運營成本就比單流體高。

b.雙流體噴霧技術(shù)在除塵中是依靠壓縮空氣將水霧化，其壓縮空氣的消耗很大，相應(yīng)的其空壓機功率就很大。單流體噴霧技術(shù)是通過高壓水產(chǎn)生水霧，其耗水量本身不大，高壓泵的運行功率很小，在運行成本上比雙流體噴霧技術(shù)要少很多。

c.雙流體噴霧技術(shù)采用的是汽水混合技術(shù)，在日常維護(hù)中不僅需要維護(hù)水路還需要維護(hù)氣路，其構(gòu)成復(fù)雜，自動化程度普遍比較低，維護(hù)復(fù)雜。單流體噴霧技術(shù)，日常維護(hù)只有一個水路，其構(gòu)成簡單，自動化程度高，維護(hù)簡單。

總的來說，單流體系統(tǒng)適用于輸煤系統(tǒng)轉(zhuǎn)運站，皮帶機頭，機尾等；雙流體系統(tǒng)適用于汽車卸料坑、翻車機等。

4 干霧抑塵系統(tǒng)與傳統(tǒng)抑塵除塵技術(shù)的比較

1)橫向比較(與布袋除塵、靜電除塵比較)見表1。

表1 干霧除塵、布袋除塵、靜電除塵比較表

2)縱向比較(與水霧/水噴淋、洗滌塔除塵比較)如表2所示。

表2 微霧除塵、水霧/水噴淋除塵、洗滌塔除塵比較表

3)干霧抑塵系統(tǒng)的經(jīng)濟性對比。為更清晰的說明干霧抑塵系統(tǒng)的經(jīng)濟性，以圖1的轉(zhuǎn)運站為例。

從表3可以看出，盡管干霧抑塵系統(tǒng)初投資要高于傳統(tǒng)的除塵方式，但是從耗電量、耗水量、維護(hù)費用等可以看出，其經(jīng)濟效益明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的除塵方式，而且避免了二次污染，良好的解決了作業(yè)現(xiàn)場粉塵污染，各項檢測指標(biāo)均達(dá)到國家環(huán)保要求。根據(jù)以上對布袋除塵器，國家規(guī)定的含塵空氣排放為50 mg/m3。如果采用傳統(tǒng)的布袋除塵等被動式除塵技術(shù)，即使排放達(dá)標(biāo)也仍然有排放到大氣中的粉塵。微米級噴霧抑塵在污染源頭進(jìn)行治理，排放值為零。在能耗比上，干霧抑塵無論是節(jié)電還是節(jié)水都極大優(yōu)于傳統(tǒng)的除塵抑塵技術(shù)。

表3 干霧除塵系統(tǒng)與傳統(tǒng)除塵方式經(jīng)濟性比較表

項目單流體微米級噴霧抑塵系統(tǒng)布袋除塵器水噴淋總耗電量/kW4760年耗電(每日12h計算)電：4度×12h×0．7元×30d×12月=12096元電：67度×12h×0．7元×30d×12月=202608元0節(jié)能對比：202608-12096=190512元總耗水量t/h0．8015年耗水(每日12h計算)中水：0．8t×12h×1元×30d×12月=3456元0中水：15t×12h×1元×30d×12月=64800元減排對比：64800-3456=61344元維護(hù)成本/年≤1萬元約10萬元≤1萬元長期工作效果效果穩(wěn)定吸水性大，濾料易結(jié)垢，不抗靜電，通氣性差影響除塵效果冬季運行易造成物料結(jié)凍損傷設(shè)備，所以冬季無法使用二次污染無清灰作業(yè)時，產(chǎn)生二次污染占地面積小大小物料損失無影響收集粉塵量小，大部分物料流失增加物料含水量，造成物料熱值損失，尤其是對水敏感的物料，影響較大

5 結(jié)語

干霧抑塵是深入的了解了火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中生產(chǎn)性粉塵的發(fā)生、特性及危害，總結(jié)了各種除塵系統(tǒng)抑塵方式的缺陷，在以節(jié)能減排為目的的前提下研發(fā)而成，其應(yīng)用對于我國抑塵技術(shù)的提高，作業(yè)環(huán)境的治理做出了較大貢獻(xiàn)，大大降低了工作人員塵肺病發(fā)病的危害，同時也為企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 王立海.微米級干霧抑塵在翻車機系統(tǒng)的應(yīng)用[J].起重運輸機械,2010(2)：53-55.

[2] 微米級干霧抑塵裝置使用說明書[Z].

[3] 李占營.干霧抑塵技術(shù)在鋼鐵企業(yè)的推廣與應(yīng)用[J].工程技術(shù),2015(6)：68-69.

Application of dry fog dust suppression system in thermal power plant coal-handling system

Li Wei Shen Yan

(SouthwestPowerDesignInstituteCo.,Ltd,Chengdu610021,China)

Based on powder dust pollution hazards and occurring causes of thermal power plant coal-handling system, the paper discusses the necessity of setting dry fog dust suppression system. Combining with dry fog dust suppression technology principles, it introduces composition, similarities, merits and defects of two kinds of dry fog dust suppression systems including double fluid water mixing micro-level spray dust suppression and single fluid high-pressure micro-level spray dust suppression, and compares the economy of dry fog dust suppression technology with that of traditional technology, which has certain guiding meaning for setting and selecting thermal power plant dust suppression system.

thermal power plant, coal-handling system, dry fog dust suppression, economy

1009-6825(2017)06-0221-03

2016-12-16

李 巍(1971- )，男，高級工程師； 沈 艷(1983- )，女，高級工程師

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