火電廠露天煤場噴淋降塵裝置研究及應用

吉林電力股份有限公司四平熱電公司 陳喜慶 劉長勇 沙志旭

1　引言

火力發電廠雖然是個產能大戶，但也是個污染大戶，在生產中少不了儲煤和取煤的關健環節，露天煤場寬度都在幾十米長度幾百米范圍，斗輪機在這樣的面積內循環往復作業，勢必造成粉塵污染，嚴重影響周圍環境。目前煤場防塵主要依靠防塵板，但隔離不了細小灰塵，特此研發了火力發電廠煤場斗輪機降塵裝置。此裝置具有自動噴霧降塵、節水、自清潔、收集細塵，與防塵板綜合使用大大改善了周圍居民生活環境。本文從噴淋裝置的原理、結構和應用現狀等方面來介紹,并結合吉電股份四平熱電公司煤場降塵的實例進行說明。

2　煤場粉塵污染治理勢在必行

煤場在堆煤和取煤過程產生的煤粉是污染的主要來源，斗輪機卸煤時產生的煤粉量與裝卸高度、裝卸速度、煤炭含水率和地面風速有關，通過現場觀察發現斗輪機在卸煤時激起的煤粉彌漫整個作業空間，污染極其嚴重，盡管安裝了防塵網，細小粉塵通過防塵板隨風飄散。

煤場揚塵量計算公式：Qp=β（ω/4）-6U5Ap ，式中Qp為起塵量mg/s；ω為煤炭的含水率%；Ap為儲煤場面積m2；U為當地風速m/s；β為經驗系數。由上式公式可以看出斗輪機不做業時煤場的起塵量隨當地風速提高和含水量低而升高，當風速較大、煤堆含水量較小時，其向空氣中飄逸的煤塵每秒可達幾十公斤，數量相當可觀。并且煤炭干燥極易引起自燃，所以說煤場粉塵污染用噴淋技術治理勢在必行。

3　噴淋裝置技術介紹

3.1　噴淋裝置技術的研究進展和現狀

從上個世紀80年代開始,日本、美國、英國澳大利亞和新西蘭等國家就相繼對煤場除塵技術進行了深入的研究和應用。日本在30多年前,就將防塵板技術應用于控制港口露天煤堆場和電廠煤堆場的粉塵污染。但是防塵板除塵效果不太理想，我國于80年代研發出了噴淋裝置除塵技術，并將防塵板技術與噴淋技術結合起來用于煤場除塵也得到了很大的效果，但噴淋技術在應用中遇到了堵塞、水源不足等問題，就此國內的噴淋裝置技術研究也正在突飛猛進的發展，目前噴淋裝置除塵技術在國外已經得到了高度的重視。

3.2　噴淋裝置技術的構成

斗輪機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、變頻穩壓器；力距電機；自動儲水箱、噴霧系統管線等系統組成本裝置提供一種自動噴霧降煤塵方法，通過電磁閥自動控制裝置控制堆煤、取煤點噴淋降塵，以達到保護周圍環境的目的。本裝置能實現全自動噴霧也可采用人工管理，除塵效果明顯，能夠治理煤場揚塵的環境污染問題，同時，其自身具有噴霧、節水、自清潔、收集細塵、環保等功能。

3.3　噴淋裝置技術的特點

3.3.1解決了大中型熱電廠煤場斗輪機在生產過程中，尤其是春秋堆煤、取煤過程中，由于煤粉較干、煤場有風，堆煤、取煤作業產生嚴重粉塵的問題。

3.3.2提供一種自動噴霧降煤塵方法，通過電磁閥自動控制裝置控制堆煤、取煤點噴淋降塵，以達到保護周圍環境的目的。

3.3.3能實現全自動噴霧，也可采用人工管理，除塵效果明顯，能夠治理煤場揚塵的環境污染問題，同時，其自身具有噴霧降塵、節水、自清潔、收集細塵、環保等功能，大大改善了周圍居民生活環境。

3.3.4降低斗輪機工作中的粉塵，實現堆煤點、取煤點噴嘴節水工作。本裝置解決了斗輪機自帶水箱容量不足問題：取煤時采用力距電機帶動轉盤纏管與取煤滾圈行走一至，達到取煤點噴水；堆煤時在活動橫梁上安裝九個電磁閥，每個電磁閥控制四個噴嘴，當堆煤到達作業點時，附近的噴嘴開始工作，這樣避免了水箱頻繁加水問題；進水時加裝了反沖洗旋流除污器解決水質差噴嘴堵塞問題；供水管線安裝多處閥門采用快速接頭經軟管打入水箱，實現斗輪機行走時就近上水問題；水箱中安裝壓力傳感器、磁翻板液位計實現水箱自動上水，用水泵變頻穩壓系統實現噴嘴壓力保持恒定1.0MPa,這個壓力保證噴嘴達到噴霧狀態；系統供水傳輸管路安裝了襯布膠管，解決了活動梁上下工作時系統管路伸縮自如并且不影響上水問題。

3.3.5控制的核心是控制箱接收所在堆煤點取煤點信號，在堆煤時或取煤時按作業點發出開、關相應電磁閥的指令，來實現自動噴淋的工藝要求。控制箱設有控制方式轉換開關，可以選擇“手動”和“自動”控制方式。大大改革了斗輪機水箱儲水量不足、頻繁加水操作復雜這個難題。

3.3.6經過四平熱電廠實踐，目前最好的措施就是，煤場噴霧+加擋風網，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，低于國家規定的10mg/m3標準，粉塵得到了抑制，而煤的含水量總共增加0.8%，達到了既節約資源又最大限度抑制粉塵的目的，整體環境得到了改善。

3.3.7系統進水口通過旋流除污器使水沿筒壁做切線流動，通過濾網從上部流出干凈的清水，泥沙等雜質從下排污口排出，確保噴嘴不被堵塞。

3.3.8解決了斗輪機自帶水箱上水問題：在煤場靠近鐵軌旁安裝一條100米直徑DN80的總管線，管線上均布3個截止閥，隨斗輪機行走水箱進口安裝了快速接頭,斗輪機在行走過程中可以就近取水。

3.3.9解決了斗輪機在取煤時對作業點的噴淋除塵：取煤滾圈工作時用力距電機帶動膠管盤，膠管盤隨活動梁滾圈臺車行走，在滾圈臺上對襯安裝4個噴嘴，降塵水從尾車主管路電磁閥進入膠管盤，通水心軸（轉動）、軸頭關節到達滾圈上部噴嘴。關鍵是通水心軸及軸頭關節聯接，將轉動的通水膠管轉變成不轉動的軸關節輸出。

3.3.10解決了斗輪機在堆煤作業點的噴淋除塵：在活動橫梁上均布安裝9個電磁閥，每個電磁閥控制對襯的4個噴嘴，當堆煤口到達作業點時，控制箱接收所在堆煤作業點信號，在堆煤時按作業點發出開、關相應電磁閥的指令，附近的噴嘴開始工作，不僅達到了除塵，還節約用水，解決了隨車水箱頻繁加水問題。

3.3.11水箱中安裝壓力傳感器、磁翻板液位計實現水箱自動上水，用水泵變頻穩壓系統實現噴嘴壓力保持恒定1.0MPa,這個壓力保證噴嘴達到噴霧狀態。

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

3.4　噴淋裝置具體實施方式

圖1　斗輪機噴淋裝置示意圖

圖2　噴淋系統結構圖

由圖1所示：該系統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、設置在供水管線2上的至少三個截止閥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的自動水箱5、連接自動水箱5的帶有變頻穩壓功能的水泵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、用于設置自動水箱5和第二軟管7的斗輪機尾車9，所述堆煤噴淋裝置8由斗輪機機架主體8-1、設置在斗輪機機架主體8-1上的能夠上下移動的活動橫梁8-2，所述活動橫梁8-2上沿軸向設置有九組噴頭機構8-3，所述每組噴頭機構8-3由對稱設置在兩側的四個高壓噴頭8-3-1、一個電磁閥8-3-2和連接管線8-3-3構成；所述取煤噴淋裝置10由滾圈10-1和活動梁8-2上設置的力距電機10-2和纏繞膠管盤10-3輸水膠管10-4及一組噴頭機構10-5構成，所述噴頭機構10-5由兩個高壓噴頭、一個電磁閥和連接管線構成。

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和細孔除塵器3-3。

3.5　噴淋裝置具體實施步驟

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

3.5.2在供水管線2一側的鐵軌11上設置一個能夠隨斗輪機行走的自動水箱5，并通過帶有變頻穩壓功能的水泵6和第二軟管7連接活動橫梁8-2上的噴頭機構8-3以及取煤滾筒10-1上的噴頭機構10-5，通過第二根軟管7連接，實現斗輪機活動時輸送水管自由伸縮。

3.5.3將斗輪機上活動橫梁8-2上設置九組噴頭機構8-3，每組噴頭機構8-3上設置四個高壓噴頭8-3-1和一個電磁閥8-3-2；取煤裝置10上設置取煤滾圈10-1、力距電機10-2和纏繞膠管盤10-3及一組噴頭機構10-4，所述噴頭機構10-4由兩個高壓噴頭、一個電磁閥和連接管線構成。

3.5.4將水源出來的水經過旋流除污器1桶壁做切線旋轉后從排污口排出雜質，清水進入供水管線2，并將其上的三個截止閥3安裝消防快速接頭3-1并通過軟管把水打入自動水箱5，實現斗輪機行走時就近上水；自動水箱5中安裝壓力傳感器、磁翻板液位計實現水箱自動上水，用帶有變頻穩壓系統的水泵6實現噴嘴壓力保持恒定1.0MPa,使噴嘴達到噴霧狀態；供水傳輸管線中加裝第二軟管7，使斗輪機活動梁達到活動自由并不影響上水；取煤時采用力距電機帶動轉盤纏管與取煤滾圈10-1行走一至，使得取煤滾圈10-1行走一致，使其上噴頭機構10-5工作達到取煤點噴水實現除塵；8-2上安裝的每個電磁閥8-3-2控制四個噴嘴，當堆煤時到達作業點時附近的每組噴頭機構8-3開始工作實現除塵。

3.6　噴嘴選擇的技術關鍵和要點

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，優化的噴射速度和碰撞位置是噴霧除塵效率的關鍵之一。

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會和面積，揚塵與水霧結合，其中部分被水霧吸收，其余大部分隨水霧降落，達到理想的降塵效果。

4　結論

上述噴淋裝置經現場測試粉塵含量可達到2.8mg/m3,完全符合國家現定粉塵排放標準小于10 mg/m3的規定。表明此裝置降塵效果好過預期，環境大大改善，與防塵網結合治理效果更佳，可確保儲煤粉塵不向周邊擴散，徹底解決儲煤場粉塵嚴重污染問題，避免煤塵飄散造成的煤炭資源浪費，在堆煤場上發生自燃時，可以打開噴嘴進行滅火，消除隱患。

參考文獻：

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