浅析如何搞好火电厂输煤系统粉尘治理

浅析如何搞好火电厂输煤系统粉尘治理
煤粉尘是火电厂输煤系统中的一个严重污染源，为了达到国家环境保护的标准，介绍了火电厂常用的除尘设备、粉尘治理办法及除尘设计原则等，针对北方电厂循环流化床锅炉配置的输煤系统产生的粉尘大、浓度高、粉尘难以彻底治理等疑难问题进行了分析探讨，提出了切实可行的解决办法。

标签：破碎;筛分;除尘
1、煤粉尘的危害
煤粉尘是输煤系统中一个最大的污染源。

它不仅破坏工作环境，影响职工身体健康，还埋藏隐患，威胁正常生产，不利于文明生产。

煤粉尘的粉粒径从0.25～100μm，它的组织中含有大量的SiO2、C和金属粒子。

粒度在0～5μm的粉尘，极容易吸入人体，穿透肺叶，对身体造成伤害。

煤粉尘会使运行工人患职业病，严重者可能会引起尘矽病。

煤粉尘还易燃、易爆，是输煤系统中最大的不安全隐患因素。

火电厂以燃煤为主，燃煤到厂后，经过输煤系统中的皮带输送、破碎、筛分，最后到炉前仓等作业过程，由于落差和机器转动机械力，经常形成煤尘飞扬。

煤尘散发在工作间的大气中，即污染了工作场所，又恶化了工作条件。

另外，煤尘散落到设备的转动部分上，会加快设备磨损，造成设备过早损坏;煤尘散落到自动装置的元件上，会使自动装置动作发生偏差或失灵。

2、煤粉尘的治理
进入二十一世纪，国家加大了环保管理治理力度，一般新建火电厂输煤系统设计时要求同时配套设计有除尘设施。

然而一些地方的小型热电厂新建时没有同时配套上除尘设施，后来即使上了除尘设施，由于除尘设备选型不当、设备散尘点封闭不严、除尘管网设计不合理、使用操作不熟练等等原因，造成一些小型电厂输煤系统煤粉尘除尘效果远达不到理想状态，除尘标准不达标，特别是一些上了除尘设施的北方电厂，春、夏、秋三季除尘效果尚可，一到冬季，由于煤干，除尘效果明显下降，如黑龙江中盟鸡东热电厂输煤系统，在冬季粉尘最大的时候，除尘器在运行的情况下，一个运行班下来，段内散尘点附近的积灰最厚达30mm 以上，运行人员清理完卫生下岗时，除了牙齿是白的外，整个一个人全是黑的，几乎无法辨认了！
要做好煤粉尘的治理，首先要做好散尘点的密闭，计算好各散尘点的抽风量，合理布置除尘管路，做好管网节点的压力平衡计算，最后合理选择除尘器。

2.1散尘设备的密闭
在整个输煤系统中，几乎所有的破碎、筛分和运输设备都是煤尘飞扬的主要
发源地。

设备密闭的目的是将设备所散发出来的粉尘局限在一定的范围（密闭罩）内，为抽风除尘创造条件，以防止粉尘扩散至作业地点。

设备的密闭与机械除尘装置两者是紧密相关、唇齿相依的，机械除尘装置的设计，在很大程度上依赖于设备的密闭状况，因此，做好除尘的第一步就是做好散尘设备的密闭。

火电厂输煤系统中破碎机的进料槽和出料槽本身都是封闭的，如果在进、出料槽上开设有检查门，将检查们做的密封性好一些就可以了;振动分级筛在筛分燃煤时产生大量煤尘，在筛体上部设置局部密闭罩，密闭罩固定在筛座上并与筛体软连接，密闭罩上設置抽风罩抽风，筛机下部的煤斗侧壁用橡胶布、软质塑料或帆布围挡起来;胶带运输机是火电厂输煤系统中散尘量最大的设备，散尘点主要集中在胶带运输机尾部的落料点，这些落料点的散尘量占输煤系统全部散尘量的一半以上，甚至可达80%，因此做好这类地点的除尘，也就解决了大部分场所的除尘问题。

一般不管设置不设置除尘装置，胶带运输机尾部的落料点都设置有普通的导料槽作为局部密闭罩，如果输煤系统安装除尘装置，则在导料槽上部的合适位置上设置抽风罩抽风就可以了，不过普通的导料槽密封性不好，现在一些除尘器厂家生产的双腔室密封导料槽密封性能好，这种导料槽与普通导料槽相比，可减少该处除尘抽风量的50%以上，降低除尘器的容量，节省投资和运行成本。

2.2散尘设备的抽风量确定
除尘抽风量应在保证粉尘不外逸的条件下为最小，这就有必要经仔细的计算或用可靠的试验资料正确地确定除尘抽风量。

2.2.1胶带运输机转运点抽风量
除尘抽风量可按下式经验公式计算：L=（A1L诱+A2L吸）A3A4，米3/小时[1]
式中：L——从防尘密闭罩中抽出的最小抽风量，米3/小时;
L诱——由于运动物料的诱导作用，随物料进入密闭罩的空气量，米3/小时;
L吸——由于罩内保持稳定的负压，从罩上的缝隙和不严密处吸入密闭罩的最小空气量，米3/小时。

A1～A4为物料修正系数，A1从《破碎筛分车间除尘》中的表3-7[1]选取，A1=0.4;对于0～200毫米的物料取A2=1;A3为受料运输机拦板结构型式的修正系数，对于不通行结构取A3=1.0，对于物料通行结构取A3=1.1;A4为抽风量减小系数，当溜槽上部罩不抽风时取A4=1.0，当溜槽中设有隔流阀时取A4=0.9，当上部罩抽风时取A4=0.75。

确定除尘抽风量，首先要确定物料末速度，物料末速度可从《破碎筛分车间除尘》中的表3-4[1]直接选取，也可根据物料的高差、落煤管角度通过计算获得;
根据物料末速度和胶带运输机宽度，从《破碎筛分车间除尘》中的表3-5和3-6中选取诱导空气量L诱和吸入空气量L吸，从而计算出除尘抽风量L。

除尘抽风量也可按照火力发电厂输煤系统煤尘治理设计技术暂行规定[2]中的附录一直接选取。

2.2.2碎煤机抽风量
对于颚式破碎机、圆锥破碎机，由于本身部件的运动所鼓出的空气量较少，抽风量计算上可以忽略不计;锤式破碎机的空气动力特性与离心式鼓风机相似，转子高速空转时鼓出大量空气，载料运行时鼓出空气量较少，碎煤机抽风量可从《破碎筛分车间除尘》[1]中的表3-11选取。

2.2.3筛分设备抽风量
振动筛采用局部密闭罩时，筛上抽风量按如下经验公式确定：L=（900～1100）F，米3/小时，式中F—筛子面积，米2;筛下抽风量按L=（A1L诱+A2L 吸）A3A4，其中上部抽风时A4取0.6，上部不抽风时A4取0.7。

确定除尘抽风量时，最重要的是正确地确定这一诱导空气量，因为不仅其值很大，而且还是计算吸入空气量L吸的基础。

2.3机械除尘系统设计
机械除尘系统是由通风机、净化设备（包括粉尘处理装置）、抽风罩、风管及其他附件等装置构成。

这些装置和设备构成一个相互不可分离的整体，合理配套，从管网和设备的布置、设计计算直至各种设备和附件的选择都应仔细地进行。

2.3.1机械除尘系统的分类
按照布置型式，机械除尘系统可分为分散式和集中式两种。

只连接1～2个抽风点的除尘系统叫分散式机械除尘系统，3个以上抽风点连接成一个除尘系统时叫集中式机械除尘系统。

在输煤系统中，当局部抽风罩（散尘点）相距较远，可采用分散式机械除尘系统除尘，这种系统运行调节比较简单，运行效果比较可靠;在一个破碎筛分车间里，各散尘点较多（多于3个），且水平相距不远，为了节省投资，这时可采用集中式机械除尘系统除尘，这种系统的维护管理、粉尘处理和回收都比较简单和方便，维护费用和造价较低，但启动调节和运行调节比较困难，抽风管道容易被粉尘堵塞，一个局部抽风罩的抽风量变化会影响整个系统的实用效果，所以在设计中必须合理地布置管网和仔细地进行管网节点阻力平衡的计算。

当输煤系统为双路皮带（其中一路备用），每路皮带易单独设置一套除尘系统;为了节省投资，当两路皮带合用一套除尘系统时，其风量应按一路皮带运行所需风量附加15～20%计算，此时吸风管应装设切换阀门。

2.3.2管网阻力计算
摩擦阻力H摩取决于气体的粘度、风管的结构和粗糙度以及气流动压，可按下式计算：
H摩=，毫米汞柱。

式中：——摩擦阻力系数，无因次;
——圆形风管直径，米;
——风管长度，米;
——空气的流动速度，米/秒;
——重力加速度，米/秒2;
——空气的比重，公斤/米3。

局部阻力H局按如下公式计算：H局=，毫米汞柱。

式中：——局部阻力系数，无因次。

空气通过管道的总阻力H等于摩擦阻力H摩与局部阻力H局之和，即：
H=+，毫米汞柱。

机械除尘系统运行时，管网内的压力分布状况如图所示。

风管中的压力由静压力和动压力构成的，静压力和动压力之代数和，成为全压力，即：H全=H静+H动
由图看出，通风机所造成的全压力H8-9分为两个部分：吸入段（亦称负压段，即基准压力线0—0以下部分）上的压力和压出段（亦称正压段，即基准压力线0—0以上部分）上的压力。

通风机所造成的全压力（即系统的总阻力）值可按下式表示：
H总=H8-9=H0-1+H1-2+H2-3+H3-4+H4-5+H5-6+H6-7+H7-8+H9-10+H10-11+H11-12 式中：H0-1——散尘设备密闭罩的阻力，通常是罩内必须形成的负压值;
H1-2、H3-4、H7-8、H9-10——抽风罩、三通管、弯管和异径管的局部阻力;
H2-3、H4-5、H6-7、H10-11——支线管道的摩擦阻力;
H5-6——净化设备的阻力，选择或设计净化设备时经计算确定;
H11-12——空气经出口排至大气时的压力损失，即空气排出口动压力损失值。

2.3.3管道中的空气速度确定和敷设方式
为了防止粉尘沉积，除尘风管的直径不应太小，风速不能太低，设计时除尘风管的最小风速垂直风管11m/s，倾斜风管15m/s，水平风管18m/s;风管尽可能铺设成垂直的或倾斜的，如受地点限制必须水平铺設风管时，必须提高管内的风速;与局部抽风罩相连接的起始管段必须垂直设置。

此外，还要注意的是在机械除尘系统中，那些能够引起漩涡气流的局部构件（弯管、三通管的后面）处最容易使粉尘沉积，为了防止这种有害影响，管网中的速度分布要有一定的规律性，即：从密闭罩到除尘器这段管网上，抽风罩上部起始管段内的风速应为最小，并顺其流方向依次递增，使粉尘在管网中得以加速运动，以弥补由于涡流而损失的动能，防止粉尘沉积。

根据抽风量、风速和管长，可从《破碎筛分车间除尘》的除尘管道计算表中合理的选择风管的直径和阻力。

2.4合理选择除尘设备
根据计算的除尘抽风量和管网的总阻力、煤尘初始浓度、除尘装置排放气体的标准等，合理选择除尘设备。

《工业企业设计卫生标准》规定的作业场所空气中的含有10%以下游离二氧化硅的煤尘最高容许浓度为10毫克/米3，根据国际《工业“三废”排放试行标准》（GBJ4-73），含有10%以下的二氧化硅的煤尘，最高允许排放浓度为150毫克/米3，北方火力发电厂输煤系统含尘浓度最高可达40克/米3，假设抽出气体的煤尘初含尘浓度为40克/米3，则除尘设备必须具有的除尘效率为η==99.6%，达到99%左右除尘效率的除尘器有电除尘器、布袋除尘器和各种湿式除尘器（如水浴式除尘器、冲激式除尘器、离心水膜除尘器及新型的DSX多级湿式旋流除尘器等），这几类除尘器设备的造价排序为：电除尘器>布袋除尘器>湿式除尘器，根据计算的参数、输煤系统的实际状况合理选择。

旋风除尘器的结构简单，制造容易，造价和运行费用低，对于10微米以上的较粗粒粉尘，净化效率很高，但对于5～10微米以下的细颗粒粉尘净化效率较低，所以通常用于粗颗粒粉尘的净化，或者用于多级净化时的初步处理。

火电厂输煤系统一般不宜采用旋风除尘器或将旋风除尘器作为除尘器串联使用的第一级除尘。

湿式除尘器具有净化效率较高，能够除掉0.1微米以上的尘粒，设备投资少，
构造较简单，操作条件及气体量变化对净化后气体的含尘浓度影响较小等优点，缺点是：产生的排污水易形成二次污染，不好处理。

对于没有水冲洗系统的火电厂输煤系统，湿式除尘器慎重使用，如果输煤系统有水冲洗设施，则应优先采用湿式除尘器，除尘器产生的排污水放到水冲洗系统中就可以循环利用。

目前许多电厂采用了湿式除尘器，除尘效果很好，如锦西热电厂采用的冲激式除尘器、牡丹江第二发电厂采用的离心水膜除尘器效果都比较理想，新型的DSX多级湿式旋流除尘器更是被许多电厂所采用。

布袋除尘器具有较高的净化效率，可与电除尘器、湿式除尘器相媲美，造价比电除尘器低，比湿式除尘器高，在工业的各个部门应用比较广泛，但该型除尘器也有一定的缺陷，主要是：吸水性差、透气性差、容易结堵，限制初含尘浓度不大于15g/m3。

目前国内有些电厂对布袋除尘器持有异议，究其原因是除含尘浓度过大，布袋清灰不利造成堵袋;也有因煤尘湿度大粘袋不好清灰[2]。

火力发电厂输煤系统煤尘初含尘浓度最高可达40g/m3 [2]，如果除含尘浓度有把握不高于15g/m3，则可以选用布袋除尘器。

原鸡西矿务局滴道矸石电厂输煤系统采用了布袋除尘器，因效果不好而拆除;鸡东热电厂2005年在一、二级碎煤室外上了2台布袋除尘器，春、夏、秋季除尘效果尚可，一到冬季除尘效果明显下降，分析原因就是冬季时煤干，煤尘浓度增大，可能远高于15g/m3，碎煤室内冬季采暖、水冲洗地面，室内空气湿度大等原因。

电除尘器虽然除尘效率较高，但因其需要复杂的附属设备和技术要求，造价高，在火电厂输煤系统中很少使用。

参考文献：
[1]理性久，李炯远.破碎筛分车间除尘，冶金工业出版社。

[2]火力发电厂输煤系统煤尘治理设计技术暂行规定，NDGJ93-89，能源部西北电力设计院。