電廠輸煤系統(tǒng)粉塵綜合治理分析

竇玉田

（華電國際電力股份有限公司天津開發(fā)區(qū)分公司，天津 300270）

0 引言

2023 年5 月4 日，中電聯(lián)預測在2022 年同期低基數(shù)影響下，社會用電量同比增長將達到6%左右，用電總量將達到9.15 萬億千瓦時，非化石能源總裝機容量比重將會上升至50.5%，但煤電占比仍然會保持在50%左右，是我國電力供應的重要來源。輸煤系統(tǒng)的粉塵危害仍然需要持續(xù)關注，目前相對成熟的技術有無動力抑塵技術、動力抑塵技術、干霧除塵技術等，隨著科技不斷創(chuàng)新發(fā)展，電廠輸煤系統(tǒng)粉塵防治將會進入新的發(fā)展階段。

1 電廠輸煤系統(tǒng)粉塵危害及原因

粉塵是指物體在機械力或其他力作用下產生的懸浮于空氣中的細小固體顆粒物，直徑一般不超過75 μm。粉塵的主要危害為致病性、易燃性及對設備產生一定的損害。其中，致病性是指工作人員長期吸入粉塵會引發(fā)肺組織彌漫性纖維化，導致身體免疫力下降且伴有多種并發(fā)癥。易燃性是指粉塵與氧氣接觸產生氧化反應而自燃，自燃會產生大量的有毒氣體，造成工作人員中毒。設備損害是指粉塵沉降在設備上會增加磨損而降低壽命，尤其對電機及其他精密儀器損害更大，容易造成皮帶打滑、電路中斷等嚴重事故。

輸煤系統(tǒng)是指燃煤接卸、計量、輸送、存儲、采樣、篩分、破碎后將其送到鍋爐煤倉的連續(xù)化過程。以諫壁發(fā)電廠七期輸煤系統(tǒng)為例進行分析（圖1）。

圖1 諫壁發(fā)電廠七期輸煤系統(tǒng)作業(yè)流程

由圖1 可知，諫壁發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中的每個環(huán)節(jié)都會產生粉塵，帶式輸送機速度、鼓風量及落煤管間落差等參數(shù)值越高，則粉塵產生的強度越大。如帶式輸送機跑偏產生粉塵，輸送機運行需要膠帶在托輥和滾筒中部運轉，輸送機中心線與落煤管中心線應當存在一定的夾角，如果該角度發(fā)生偏差會導致撒漏煤現(xiàn)象并激發(fā)大量的揚塵。再如誘風產生粉塵，在落煤管高落差、碎煤機、滾軸篩等作用下會產生一定的誘導風，在導煤槽內產生較高正壓，如果煤槽密封性不好，會因粉塵外溢造成一定的環(huán)境污染。此外，還有落煤管堵塞、燃煤沖擊、導料槽密封性差、回程皮帶及拉緊滾筒、設備故障等原因。

2 電廠輸煤系統(tǒng)粉塵防治措施

諫壁發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)日消耗燃煤30 000 t，工作時間達到18 h 以上，在輸煤過程中不可避免地會產生粉塵。目前，常用的粉塵防治措施有如下4 項。

2.1 抑塵措施

抑塵的主要方式是噴水，通過增加濕度控制粉塵脫落，確保其不會發(fā)生擴散的風險。數(shù)據(jù)顯示，當燃煤表面含水量達到8%～10%時，就能夠有效控制粉塵。雖然噴水能夠有效抑塵，但也存在一定的應用難題。如：噴灑水量無法控制，水質要求相對較高，冬季結冰和霧滴粒徑過大等。

2.2 封塵措施

將含有粉塵的氣體與干部氣體相隔離，提高設備本身的氣密性，以達到鎖定塵源的目的。首先，改進輸煤皮帶機尾部導煤槽。帶式輸送機末端的導煤槽內，側板、頂板與膠帶間存在一定的空隙，當槽內空間增加時能夠減少內部氣體正壓量，降低氣流流動量；同時，在導煤槽出口及內部增加密切簾，控制粉塵擴散和飛揚。其次是解決設備漏粉問題。落煤管因磨損會出現(xiàn)漏粉、漏煤問題，定期更換和檢查內襯板，設置多層防塵簾，能夠防止粉塵外溢現(xiàn)象。

2.3 吸塵措施

在煤倉和導煤槽中間安放除塵設備，通過機械抽風在原煤倉和導煤槽間形成負壓，防止粉塵溢出。經(jīng)過除塵處理后的空氣檢查達到國家標準后可排放至大氣中。不同情況要有不同的對應措施，目前，密閉吸風式除塵是極為常見的處理方式，經(jīng)過密封處理后的粉塵，經(jīng)除塵管道將氣體抽出，符合要求后排放。密閉式吸塵設備主要包括：濕式除塵器、過濾式除塵器、多管式除塵器、靜電除塵器等。

2.4 干霧除塵措施

干霧除塵技術是指將自來水進行微米級過濾器過濾后送入貯水箱，經(jīng)高壓霧化噴嘴變成粒徑1～1.5 μm 的汽霧，每個噴嘴的有效作用范圍為3～5 m，此類顆?？梢蚤L時間懸浮，吸納空氣中存在的潛熱，與粉塵顆粒相融合，進而達到降溫、加濕和除塵的目的。

3 輸煤系統(tǒng)粉塵綜合治理工程

3.1 輸煤系統(tǒng)概況

諫壁發(fā)電廠位于江蘇鎮(zhèn)江市，是華東電網(wǎng)的主要輸出主力，地處長江南岸、西臨京杭大運河入海口、東靠新引河及諫壁翻水站，目前共有燃煤發(fā)電機組7 臺，總裝機容量3980 MW，全年發(fā)電量220 億千瓦時。諫壁發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)結構：2 臺額定輸出功率為500 t/h的5000 t 橋卸船機，6 個儲煤廠。輸煤系統(tǒng)分為加倉系統(tǒng)和卸煤系統(tǒng)，卸煤系統(tǒng)是指將燃煤由海輪接卸、運輸?shù)絻γ簣龅氐倪^程，按照要求進行分類存放。加倉系統(tǒng)是指根據(jù)煤爐燃燒要求，選擇摻加方式將適合煤種送到原煤倉內。另外，輸煤系統(tǒng)還包括采樣裝置、除鐵器、污水凈化處理裝置、計量裝置等。

3.2 干霧除塵系統(tǒng)結構組成及機理分析

結合諫壁發(fā)電廠干霧除塵系統(tǒng)運行特點，分析其運行結構及組成部分。目前，諫壁發(fā)電廠干霧除塵系統(tǒng)將高壓水流和高壓氣流相融合，形成適宜噴霧噴出的過程。其主要設備構成包括高壓水源、輸水管道、高壓氣源、自動控制系統(tǒng)、噴嘴、輸氣管道及配套設施等（圖2）。

圖2 干霧除塵系統(tǒng)流程

（1）高壓氣源。該氣源能夠為除塵系統(tǒng)提供額定壓力的空氣，一般由儲氣罐、不銹鋼輸氣管、壓縮機、油水分離器、疏水閥等構成。

（2）高壓水源。該水源能夠為系統(tǒng)提供符合精度和額定壓力的水，為了實現(xiàn)霧化效果，對噴嘴水質要求相對較高，需加裝精度小于100 μm 的自清潔過濾裝置，系統(tǒng)構成為儲水箱、反饋控制壓力閥、不銹鋼輸水管路、水泵等。

（3）控制系統(tǒng)。干霧除塵系統(tǒng)一般有外部指令、傳感器、控制電路、PLC 及水氣電磁閥等，根據(jù)皮帶機運行信號和程控室指令進行自動啟停。工作期間能夠實時監(jiān)測輸煤皮帶機中的水壓、煤流、氣壓等參數(shù)，并根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)調整噴霧粒徑；為了達到檢修或調試需求，也可以選擇就地控制方式。

（4）管路及噴嘴。通過對應孔徑的管道將水源、控制箱、空壓機、儲氣罐等設備聯(lián)接。根據(jù)現(xiàn)場情況，將噴嘴及管道置于導煤槽前后、皮帶機關部漏斗、滾筒及清掃器等易揚塵位置。選擇不銹鋼耐壓管件將輸氣管與輸水管與水泵、空壓機、噴嘴緊密相連，經(jīng)過系統(tǒng)運行將氣和水的粒徑轉化為2～20 μm，而后將干霧噴射需要抑塵的區(qū)域。當水霧與粉塵顆粒相遇時，在粘附作用下體積增大產生沉除效應，從而實現(xiàn)除塵的效果。

3.3 帶式輸送機的粉塵治理工程

帶式輸送機底部以鋼結構支撐，由膠帶、驅動電機、張緊裝置、滾筒及托輥等構成。帶式輸送機主要用于供煤系統(tǒng)、轉運站、鍋爐煤倉間的輸送，具備運力強、距離長等特征，維修檢修方便且結構相對簡單（圖3）。

圖3 帶式輸送機主要結構

帶式輸送機工作原理：膠帶、滾筒、托輥形成閉合循環(huán)狀態(tài)，在張緊裝置調節(jié)下保持足夠的張緊度，確保膠帶能夠安全高效運轉。在驅動裝置作用下，通過膠帶與滾筒間的摩擦力推動皮帶機運行，同時該系統(tǒng)還設置安全保護系統(tǒng)，確保在發(fā)生故障時能夠及時停止運行。帶式輸送機的粉塵一般是由機械振動產生的，大部分產生于導煤槽、落煤管內部，產生的原因有破損、落煤管接口松脫、膠帶與導料槽縫隙過大及出口位置擋簾密封性差等。

為實現(xiàn)帶式運輸機粉塵治理工程目標，需要采取如下方式：

（1）煤流降速。對設備進行優(yōu)化和改造，取消緩沖鎖氣器，將落煤管最末（2～3 m）處由垂直改為30°傾斜，既保證煤流通暢不堵塞，也能夠降低和控制煤流的速度。同時，可以在導煤槽安裝若干牛筋簾，一般在4 層以上，確保煤流出口瞬間的速度趨近于0。

（2）導煤槽減壓。由于燃煤落差相對較大，會在槽內形成誘導風，導致出口前方正壓較大，風管安裝要選擇正壓最大位置，確保導煤槽、落煤管、循環(huán)風管形成閉合系統(tǒng)，有效控制氣體外溢。

（3）導煤槽與封塵。適當延長導煤槽長度，擴容皮帶機并將導煤槽頂板改為加高拱形圓弧面蓋板，以期通過擴容降低粉塵的速度。

（4）安裝霧化抑塵設備。根據(jù)導煤槽長度在皮帶機上安裝噴嘴，確保噴嘴水霧能夠滿足防塵要求。

4 輸煤系統(tǒng)除塵改造效果

諫壁發(fā)電廠輸媒體系統(tǒng)改造后，安裝干霧除塵系統(tǒng)，電機功率為11 kW，以20 個噴嘴進行計算，總用水量約為6 L/h；靜電除塵系統(tǒng)功率為30 kW，耗水量約為2 L/h；多管式除塵器功率約為30 kW，總用水量約為1000 L/h。以365 d 為計量基礎，選擇干霧除塵系統(tǒng)，每年能夠節(jié)約用水約21 812 t，節(jié)省電量約為213 525 kW·h。

5 結束語

以諫壁發(fā)電廠為例，闡述電廠輸煤系統(tǒng)粉塵危害、成因及防治措施。分析輸煤系統(tǒng)粉塵綜合治理工程，進一步探討干霧除塵系統(tǒng)機理及結構組成和帶式輸送機的粉塵治理工程，并對治理輸煤系統(tǒng)除塵改造進行評價分析。