燃煤电厂输煤皮带粉尘综合治理

燃煤电厂输煤皮带粉尘综合治理

郭虎耀

中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司内蒙古鄂尔多斯017209

摘要：火力发电厂输煤系统皮带落煤点粉尘外逸超标，多年来，许多科研、设计部门及电厂对此问题进行过研究，并相继设计、安装了一些落煤点除尘系统。经实际运行，除尘效果虽有改善但并不十分理想，运行中可靠性也较差。目前，相当多的除尘系统被闲置不用，也有的系统已经被拆除，这不仅在资金上造成浪费，而且也影响了运行人员身体健康和整个电厂的文明生产。基于此，本文主要对燃煤电厂输煤皮带粉尘综合治理进行分析探讨。

关键词：燃煤电厂；输煤皮带；粉尘综合治理

1、前言

随着我国火力发电规模的扩大和单机容量的增加,燃煤量不断增加。煤在进入锅炉燃烧之前,要经过装卸、输送、转运、筛分和破碎等加工过程,其间会产生大量煤粉尘,造成电厂大气环境的严重污染。因而如何进行粉尘治理,减少粉尘排放量,成为业内人士关注的问题。

2、输煤皮带产生煤尘的原因

输煤皮带是物料输送的主要场所,也是燃煤电厂的主要尘源点之一。煤尘污染主要是在皮带受料口、卸料口及采用犁式卸料器或刮板式卸料器将皮带上的煤卸入煤仓时的落料口。由于落差较大,皮带机与煤分离时会产生大量的粉尘;在煤仓的落料口处,随着仓内煤位的升高,含尘气体从落煤口处排出并扩散,造成大面积污染。在无组织通风的情况下,飘逸在空气中的超细粉尘会在系统上游任何一点发生泄漏,由于输煤系统落差大,会产生类似烟囱的通风效应,粉尘就会从上游污染到下游,甚至污染整个系统。

3、输煤皮带煤尘治理现状

3.1防尘

防尘是目前输煤系统采用的除尘方法之一,主要采取下述措施。皮带机设计时,应选用槽角较大的皮带形式,同时要采取防跑偏措施,防止皮带跑偏引起物料跑偏、泄漏而造成污染;煤流落差较大时,在导流槽内加装导流板或加装缓冲装置,以控制煤粉下落速度,减少粉尘与煤流分离,同时随着煤流速度的降低,可降低导煤槽内鼓风量。

3.2密闭防尘

对煤粉转运点落煤管处的扬尘采取仓口密封的方式以防止粉尘外溢,通常采用密闭罩来密封。在近年新建电厂和大型工业锅炉房中,设计部门均在输煤系统配备此类装置。令人遗憾的是,尽管许多工厂都安装了密闭罩吸风除尘系统,但只有少部分系统能长期稳定运行。其原因主要有:

设计过程中,密闭罩内负压设计不合理,造成负压过大或过小。密闭罩不严密,造成漏风,从而影响罩内的负压。运行过程中,密闭罩给皮带检修带来不便,尤其是犁煤器的检修更不方便。为了便于检修,可以采用密闭罩加局部通风的方式进行皮带粉尘的防治,即在输煤皮带的转运点处设置密闭罩,而在犁式卸料器的卸料口处设置局部排风罩来抑制粉尘的扩散。如图1所示。

图1输煤皮带密闭罩加局部排风除尘系统

采用CFD模拟软件,对密闭罩加局部排风的除尘系统进行了数值模拟,模拟结果如图2、3所示。

图2输煤皮带密闭罩加局部排风除尘系统

图3水平管道A处的放大图

从图2和图3可以看出,在设计的出口压力条件下,皮带机转运点与落煤管处的煤尘全部进入排风罩,没有出现煤尘外溢现象。结果说明当除尘系统管道设计合理,尤其是出口压力选取适当时,密闭罩加局部排风系统可以达到较好的粉尘收集效果。同时在这种落煤点处采用局部排风系统,较目前常用的局部密闭系统而言,有利于落煤管处犁煤器的检修和落煤管的清洗。

3.3喷水抑尘

煤的水分低是在煤的输送、转运、筛分、破碎等工艺过程中产生扬尘并造成粉尘污染的根本原因,煤在充分加湿的情况下,产尘量大大降低。喷水抑尘系统设备简单,投资少,但煤加湿后,锅炉效率下降,煤耗量增加,烟气容积增加,致使吸风机及制粉系统单位耗电量增加,燃烧室尾部及烟道有结露现象,增加腐蚀。同时水分过大,落煤管易发生堵塞,形成事故断煤。经验表明,煤的加湿量需控制在8%以下,而实际运行中喷水量又很难精确控制,所以单靠喷水方式进行粉尘的防治是不可行的。

4、常用的除尘方法及存在的问题

4.1喷蒸汽除尘

一般火力发电厂采用低压抽汽作为气源。喷蒸汽笛型管大多使用∮25mm左右钢管制作，管表面喷孔距煤流表面约150~200mm。喷汽孔径为∮2~3mm，孔的中心距离约30~50mm，由于该方法除尘效果较差，且蒸汽引出管较长，在北方地区还存在管路防冻问题，故目前输煤系统采用喷蒸汽除尘的方法较少。

4.2喷水抑尘

煤的水分低是在煤的输送、转运、筛分、破碎等工艺过程中产生扬尘并造成粉尘污染的根本原因，煤在充分加湿的情况下，产尘量大大降低$喷水抑尘系统设备简单，投资少，但煤加湿后!锅炉效率下降！煤耗量增加，烟气容积增加！致使吸风机及制粉系统单位耗电量增加，燃烧室尾部及烟道有结露现象，增加腐蚀。同时水分过大！落煤管易发生堵塞！形成事故断煤。经验表明！煤的加湿量需控制在8%以下，而实际运行中喷水量又很难精确控制！所以单靠喷水方式进行粉尘的防治是不可行的。

4.3密闭罩吸风除尘

对煤粉转运点落煤管处的扬尘采取仓口密封的方式以防止粉尘外溢，通常采用密闭罩来密封。在近年新建电厂和大型工业锅炉房中，设计部门均在输煤系统配备此类装置。令人遗憾的是，尽管许多工厂都安装了密闭罩吸风除尘系统，但只有少部分系统能长期稳定运行。其原因主要有：1）除尘器不符合要求。目前在该系统为使排尘满足环保需要，绝大部分使用布袋除尘器。布袋除尘器在潮湿环境下难以正常工作，而由于雨、雪天气和卸煤时为防尘喷入水雾等原因，输煤系统经常会在比较潮湿环境下运行，导致整个吸尘系统不能正常工作。2）吸尘管路流量设计过大。在许多落煤点吸尘系统中，负压风机流量往往选择在8000~10000立方米之间，有时甚至更高。有些设计者误认为风机流量越大越好，其实则不然。首先吸口流量太大会将小煤粒吸走，关小阀门，会使负压按流量的平方关系下降。其次按大流量设计的管路直径较大，调节风机流量时会发生水平管大量积灰。现场检修时发现，有的管路竟有一半的流通面积被积灰堵塞。3）输煤皮带和除尘系统单独启动和停机。运行时经常是先启动输煤皮带而后启动除尘系统，从而造成粉尘飞扬。4）皮带罩设计严密性差。大部分皮带密封罩是单层薄铁皮，在缝隙处和动、静部分连接处会有大量空气漏入影响罩内负压。

5、火电厂输煤系统粉尘的综合治理措施

5.1对落煤点进行密封

对落煤点进行密封可以有效的控制粉尘的扩散。在密封的过程中，主要需要做的就是对密封条的结构和导料槽的质量进行改进，在密封条和导料槽的截面上形成双层结构，这样就能使含尘风降低扩散量和速度，在扩散的过程中降低其携带粉尘的能力，从而有效降低粉尘对环境产生的污染。还可以在导料槽的各导料板之间的结合处添加石棉布，这一措施能够有效提高落煤点的密封效果，有效降低漏风量，最终实现控制粉尘、减少污染的目的。当密封条或者导料槽出现缺陷或损坏时，要及时修复，确保落煤点的密封效果。

要减少煤尘的污染，还可以改造落煤点的缓冲装置。现阶段，火电厂中采用的缓冲装置的工作特点是单组的缓冲能力比较强，但是，在多组共同工作时，由于受力程度不同，下沉变形的量不等，导致密封条与胶带之间产生较大的缝隙，从而出现大量漏风的现象。针对这一问题，可以将落煤点的缓冲装置改造为受力后整体沉降的模式，使密封条、导料槽和缓冲装置三者的运行同步进行，增强密封效果。

5.2对除尘设备进行加装

现阶段，我国制造的火电厂除尘设备一般为负压除尘器，工作原理就是在导料槽内装上吸尘管道，除尘器的风机通过提供负压吸入含尘风，经过处理后再排放出去，同时对被分离出来的煤尘进行处理。为了进一步提高除尘效果，还可以采取以下几种措施。

首先，在除尘系统中装备除尘器时，要对整个除尘系统进行全面分析。在煤尘产量较高的地方要安装风量也相对较大的除尘器，其它地方的除尘器只要能够抵消诱导风量就能够达到比较好的除尘效果，同时还能够节约除尘设备的运行能耗。

其次，对吸尘风道布置还能够进行改善。目前，负压除尘器的吸尘风道一般设置在导料槽的上，通常有两个吸尘口，这种吸尘方法对接近煤流上表层和夹杂在含尘风中的粉尘效果不理想。因此，在对吸尘风管进行布置时，要尽可能的设计成无死角、大坡度的模式，同时少采用水平管段。

5.3对燃煤的加湿过程要合理控制

空气的湿度与粉尘的悬浮状态密切相关，对煤尘进行加湿时可以采用喷淋的方法。但是在采用这一方法时，要注意以下几点问题：首先，水雾喷嘴的布置方式以及形式。水的喷入角度和喷嘴的数量要尽量全面覆盖扬尘区域，并适量交叉。其次，在对水喷淋系统进行设计时，还要考虑喷淋系统的压力稳定性，雾化效果只有在稳定的压力下才能够达到最好。供水的管道也要尽可能的采用耐腐蚀的材料，而且在供水管道中还要加装过滤的装置，以防水中的杂质堵塞喷头。第三，在对水喷淋系统进行设计时，采用的控制方式一定要便于对水量的控制，同时还要保证雾化的效果。

5.4除尘器的改进

系统收集的煤尘必须进行净化才不会造成环境的污染，又可以达到煤尘的重新利用。除尘器的选择要根据实际运行中煤粉性质’运行状况进行选择。如前文所述密闭罩吸风除尘系统多采用布袋除尘器，因为普通干式旋风除尘器不能满足该系统对除尘效率的要求。考虑除尘器可能在潮湿环境工作，并且又必须有较高除尘效率两方面的因素。我们专门设计了双水膜式旋风除尘器。此除尘器的上部为气、水分离装置，其结构类似于工业锅炉锅筒内的钢丝网分离器，具有较好的气、水分离效果。下部为除尘部分，主要除尘过程是通过内外筒之间的一级水膜和内筒中的二级水膜完成的。该除尘器在安装时需要高位布置（要求含尘水出口高度大于所配套使用的风机压头），因此可以利用水封代替机械式锁气器，简化了设备。该设备的除尘效率高99.5%以上，接近布袋除尘器的效率，阻力低于1.5KPa，价格也比较便宜，在处理气体量相同的情况下，高于普通旋风除尘器50%左右，价格相当于布袋式除尘器的三分之一，运行可靠性也非常高，是一种很有前途的新型除尘装置4）在皮带机中心部分（密闭罩和落煤管之间!落煤管与落煤管之间），由于没有落差，皮带机运行比较稳定!产尘量较少，没有必要设置密闭装置，采用煤粉加湿的方法，可以有效控制煤尘扩散，达到粉尘防治的目的。

6、结语

输煤系统除尘就是在与工艺专业相配合，尽量将粉尘控制在尘源点封闭的空间内，然后运用通风的方法，保持该区域的负压。将粉尘有效地从气流中分离，确保栈桥内的粉尘浓度满足环保标准。火电厂输煤系统粉尘治理是一个综合治理过程,电厂运行经验表明,采用单一抑尘或除尘方式均不能达到很好的处理效果。为了保证工人的身心健康,搞好文明生产,要采取综合治理措施,以减少职业危害,推动电力事业的发展。

参考文献：

[1]齐晓唯,荆有印,赵金表,等.燃煤电厂输煤皮带粉尘综合治理[J].河北电力技术,2005,24(5):20-22.

[2]张塞上,周军.燃煤电厂输煤皮带粉尘综合治理[J].科技风,2010(5).

[3]翁春华.沿海燃煤火电厂输煤系统粉尘综合治理[J].电力科技与环保,2008,24(2):23-26.

[4]刘瑞权.燃煤电厂输煤系统粉尘综合治理研究与探讨[J].科研,2015(5):275-276.