(神华亿利能源有限责任公司电厂 内蒙古鄂尔多斯 014300)
摘要：在当前经济社会对电力的需求逐渐提升，但是在火力发电厂系统中还存在着诸多环境污染问题，为了可以实现社会的可持续发展，基于此，本文笔者论述了火力发电厂中输煤系统粉尘如何进行治理。
关键词：火力发电厂；输煤系统；粉尘；综合治理
引言
燃煤火力发电厂是利用煤燃烧加热水生成蒸汽，推动汽轮机带动发电机产生电能的装置，煤的处理与运输是其重要工序。输煤系统的煤尘危害较为严重，各类防尘措施的落实、维护与管理不到位为主要原因，如原料破碎筛分设备密闭性能不佳、抑尘设施运转不正常、粉尘作业场所清扫不及时等。
1、粉尘的来源
（一）在煤炭开采时产生的粉末。在矿井挖取煤炭及搬运过程中产生坚硬的小颗粒。（二）转载运送产出的煤粉末。在运送煤炭的路途中，煤块由于与运输途中车辆的颠簸振动、煤块撞击车厢及煤块与煤块之间相互撞击、破碎为微小煤粒。卸载煤炭时，煤块与装煤设备及煤块与煤块的碰撞会产生大量的微小煤粒。（三）储存煤炭时候产生的煤粉末。由于在煤的放置场地运煤车的碾压、煤块的风化以及煤在太阳的暴晒而燃烧等情况，使得煤块分裂破碎形成了煤粉末。（四）加工煤尘。将煤炭加以工艺、工序制成燃烧用的燃煤时产生的煤粉末为加工煤尘。（五）其他煤尘。此种产生煤粉末的不同之处在于其方式较多，产生粉末的量随着不同设备的不同状况也会不同。在上述列举的产生煤尘的原因中，煤本身带有的粉末、储存煤炭时候产生的煤粉末、加工产生的煤粉尘的方式产生的粉末量较大，转载运送产出的煤粉末和其他煤尘较之甚少。因此，火电厂煤粉尘的治理重心应是在煤炭开采时产生的粉末、储存煤炭时候产生的煤粉末以及煤炭加以工艺、工序制成燃烧用的燃煤时产生煤粉末。
2、火电厂运煤系统的粉尘问题
2.1、碎煤机工作时产生的粉尘浓度较大
碎煤机室在运行中由于碎煤机的诱导风量小，导致导料槽出口周围出现大量煤粉蚪溢，在设备振动下造成二次粉尘污染，这种环境对设备安全运行造成极大的危害，甚至产生火灾。
1.2 除尘设备效果不佳
输煤系统直接关系到粉尘浓度的高低，一些老设备由于改造跟不上，投用率低造成粉尘浓度超标较严重，粉尘浓度会升高较快。根据运行管理的要求，火力发电厂运煤系统粉尘污染涉及的方面也比较广。很多时候是忽略了对运煤系统粉尘污染问题，机器的运行环境不能得到解决。火电厂仅仅只注重抑制尘土的策略，并且错误的认为控制尘土就是简单设置机械除尘的装置，比较齐全。
1.3、火电厂的设施运行效率比较低
例如作为主要设施的水力冲洗装置，也只是仅仅局限在地面冲洗，对墙面，屋顶等处，进行简单的冲洗，不能有效发挥作用。另外，排水系统的煤泥沉淀池经常性地干涸，或者被煤泥阻塞，导致排污泵无法工作，在一定程度上也会加重二次污染，同时也会间接地限制冲洗设施的投入，最终形成恶性循环。火力发电厂的机械除尘系统设计和运行管理缺乏专业性，而且非常不完善。
1.4、除尘系统设计效果差
除尘系统除了设计不好原因，最重要的是疏于维护直接造成设备工作效率低，料槽内形成足够的负压导致煤尘外溢。另外盲目的把湿式除尘器当作前置设备，最后造成排放达不到标准。布袋除尘器的布袋易形成煤粉粘袋，对本身的维护不到位，设备形同虚设，起不到一点作用。
2、输煤系统粉尘污染综合治理原则
（1）对火力发电厂输煤系统设备粉尘治理，应重点突出、进行综合治理，主要体现在3个方面的内容：①综合分析输煤转载设备产生粉尘污染的原因与种类。生产现场粉尘污染主要由洒煤、漏煤、喷粉、逸粉和扬尘5种原因造成。②在进行采取粉尘治理技术方案时，综合采取防尘、堵尘、吸尘、排尘、降尘和除尘于一体的方法与措施。③在选用粉尘综合治理设备的设计方案和设备制造时，应综合考虑解决输煤转载设备，在生产过程中所造成的散煤、漏煤、喷粉、逸粉和扬尘，以及输煤转载设备运行特性和粉尘综合治理设备相匹配的问题，切实保障粉尘治理的最终效果。（2）要想真正意义上在火力发电厂输煤系统粉尘综合治理项目中取得成功，必须实施综合治理，实现5个方面的要求：①以生产工艺流程为治理路线，进行综合性、系统性治理，做到综合配套与配合。②针对不同的生产工艺设备，对其发尘机理采取不同的相对应的粉尘研究手段。对于研究的方法多样性，做到综合研究。③对于粉尘治理的设备和方案，要根据不同的设备特点应用不同的除尘设备，对技术手段和除尘设备做到综合应用。④在粉尘治理的同时，要考虑电厂对除尘设备、生产设备的检修、维护以及运行方便，做到综合考虑。⑤施工手段的综合应用对于方案的实施，要着眼于电厂的实际情况。（3）由于粉尘综合治理设备，对输煤转载和粉尘综合治理设备内部所产生的压力必须保证为微负压，微负压力一般控制在150～250Pa。设备内部为微负压，对聚集在原煤中的粗颗粒粉尘不产生风选效应，可提高粉尘综合治理设备的工作效率、减轻工作负荷，有效地控制粉尘的扩散，避免污染整个生产环境。
3、粉尘的综合整治措施
3.1、输煤皮带沿线综合治理
3.1.1、落煤管改造
落煤管在基建时按照煤种设计规范制作安装，多年运行中接卸的燃煤煤种杂、大块多，煤流对落煤管冲击大，内镶衬板磨损严重，部分已经脱落或磨穿，漏煤严重，靠局部的贴补处理已经不能满足需要，造成现场粉尘大。采取的措施：依据神华煤物理特性，重新设计制作更换落煤管。选用高铬铸铁内衬耐磨板，其化学成分为Cr26%、Ni0.3%、Mo0.2%、Mn1.2%、Si0.8%、C2%，厚度为δ=18mm。衬板与本体板采用沉头螺栓连接，衬板四周与本体钢板连续焊缝电焊双重连接。
3.1.2、落煤管导料槽改造
落煤管导料槽前后端下口和侧面有粉尘钻出，形成由内而外的粉尘气流。原因是上一条皮带头部落煤至本皮带上时，产生的冲击力受皮带的反作用力影响，使粉尘从无封闭的导料槽口前后钻出。或者因两导煤皮磨损未及时更换，致粉尘从导料槽侧面钻出。采取措施分成两步，一是临时措施：在导料槽前后端面加装防尘帘，同时，在防尘帘外部30mm、高于防尘帘固定端10mm处加装水喷洒装置，形成空间封闭和水雾喷洒的两道简易降尘步骤。该措施虽然有效的降低了部分煤粉扬尘，但未能从根本上解决落煤管导料槽处粉尘外出的问题。为此，公司经过多方对比，决定对导料槽进行技术改造，采取目前最先进的无动力除尘装置。如下：1)将落煤管的缓冲锁气器改为前倾收口扩容设计，保证物料的第一冲击点在落煤管底部，从而达到减少物料对皮带的冲击，保证在堆料的时候物料沿着皮带运行的方向切线进入皮带，有效地降低物料对皮带的冲击，从而起到保护皮带的作用。2)在出口落煤管尾端与上端落煤管之间安装一套回流管，使导料槽内的正压往落煤管内回流，形成一个循环的系统，从而达到降低粉尘的效果。3)在导料槽的落料点位置安装一套防跑偏挡板，有效地使物料居中皮带，防止因落料不中而诱发的皮带跑偏。4)在落煤管两侧加装n米长（依据导料槽的跨度）的密封条，有效地密封落料点的两侧；落煤管前后使用挡煤皮进行密封，有效防止粉尘外泄。6)将皮带出口落煤管更换为前倾收口扩容落煤管，皮带两侧方向落煤管收口，使物料下落后对中，不会因落料点不正而诱发皮带跑偏；且对皮带方向落煤管进行扩容，保证物料不会发生堵塞；在落煤管内安装诱导风阻尼装置，有效地切断诱导风，减少风量进入导料槽，有效地降低了导料槽内的正压。7)将导料槽更换为全密封导料槽，导料槽的容积为30%~40%，提高导料槽的密封等级，确保导料槽两侧的完全密封，导料槽侧部采用托板结构，托板采用超高分子量聚乙烯组合制作而成，保证良好的密封性能，导料槽维护方便。(3)其他封闭性改进。基建中，考虑设计煤种物理特性扬尘性小，皮带安装时，在诸多的皮带转向位置及煤流转向处没有加装封闭设施或封闭不完善，致使神华煤在被皮带输送过程中有多处常见的扬尘现象。
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3.2、除尘器的改造
人类在进步，科学在发展，技术在一定程度上呈现出来了日新月异的形态，原设计的煤仓布袋式除尘器，本身就具备受水份吸收影响，一旦吸附在布袋上的灰尘结成板块之后，就会开始严重影响除尘器的透气率，另外加上管理存在不足，运行效果毋庸置疑就是不理想。根据多年观察除尘器运行经验得到，如果想要将布袋清理干净，最有效便捷的措施就是人工进行清洗，或者更换。
3.3、安装机械除尘设备
火力发电厂的微雾系统可以减轻煤尘外溢，机械除尘装置是和相应的犁煤器一起启动的。在碎煤机室内也要设置机械除尘设备，并且在导料槽内设置相应的输煤设备连锁启动，机械通风系统经过通过通风竖井把灰尘排至地面之上。为了使灰尘降低到最少，应该在一定条件下尽量减少除尘吸风管的长度，利用增加除尘风管内流速来防止风管堵塞。
3.4、加大碎煤机设备治理
通过定期排查设备存在的主要原因，在本体中间机体的顶部风量调节装置进行风量调节，使得碎煤机出口基本呈微正压和主要污染源得到控制。采用羊毛粘对顶板结合面加以密封处理，对维护不到位引起环锤磨损严重等原因引起振动大的机器需要排查故障原因，保证负载运行时轴承座的振幅在0.03mm-O.25ram。
3.4、调整喷水控制方式
喷水控制目前使用最多的是远程控制输煤程控员通过点击输煤控制室上位机除尘控制软件，调整相关程序进行控制。远程控制方式能够达到最佳除尘效果，保障满足喷洒水需要量，也节约大量用水费用。2.4 落煤筒的设置设置一台缓冲锁气器，缓冲锁气器可以减缓煤炭直接落入皮带上产生诱导风，防止煤炭直接损伤皮。必须加强对锁气器挡板轴转动的保养，在其冲刷面上加装衬板并定期更换。衬板可选用中铬合金材料(如:KmTbCrl2M03Cu;15%＜Cr＜17%;l-3%＜Mo＜1.5%;35≤HR)。落煤筒法兰连接处用无尘石棉绳密封处理。同时在导煤槽上盖改为圆弧面增大导料槽容积，缓解导料槽顶部积尘。落料点处的两侧调节板是可调节的，使料流调节解决了皮带跑偏问题，作用是挡住大部分煤块和煤粉，对依靠橡胶本身变形回弹力始终紧贴皮带且与此带以迷宫形式接触，密封效果较左图好，安装在落料点处，因缓冲托床具有吸振、缓冲效果，起到保护皮带作用，对因受煤炭冲击的皮带引起改善作用，还减少诱导风量而造成喷粉现象。
3.5、采用DSF新型负压吸尘导料槽
结构原理及分析：输煤转运站现场粉尘污染的主要原因是由于现有导料槽结构不合理，原煤落入导料槽后形成诱导风，在导料槽内部形成局部的正压；另外由于连接除尘器的吸风口位置及其它因素不合理导致粉尘由导料槽逸出，严重污染现场的环境现有导料槽的结构、密封、吸风口位置不合理，不能有效控制随落煤带入导料槽内的诱导风，是无法控制住导料槽向外喷粉问题的。为了使导料槽内部形成负压，通过在落煤管顶部设置的引风管作用，使进入导料槽内部的诱导风进入除尘器。如果对诱导风量不加以控制，将使除尘器滤尘负荷增加。导料槽部分的工艺风量设计时最高值可以是诱导风量的7倍以上（见附录），而良好的导料槽结构设计可以使导料槽的工艺风量降到2倍以下。输煤转运站现场的粉尘污染主要是由于导料槽的头、尾部喷粉造成的，因此，如何将现有导料槽四周实现负压是解决问题的关键。多年来发电厂和电力设计部门经常把导料槽出口喷粉的原因归咎于除尘器不好使或抽风量太小。所以，在寻求解决办法时，往往着眼于除尘器的选型，或者是加大风机抽风量。其实，由导料槽出口喷入室内环境中的粉尘，由于没有进入除尘器，是任何型式的除尘器都无法把它清除掉的。要想使导料槽出口不喷粉，必须从分析导料槽中的气体流动情况入手。该导料槽采用的方式是通过在导料槽内部加装控制诱导风装置以控制落煤所产生的诱导风量，同时使导料槽内的气体水平流速降低至2m/s以下，才能使含尘气体全部进入除尘器。这种粉尘治理方式现已应用于国内大量的不同机组容量的火力发电厂，均已经取得了理想的效果。
3.6、合理控制燃煤加湿过程
煤粒粉尘悬浮在空气中量的多少受空气湿度的影响，将水喷洒在煤上，煤粉粒在水的作用下粘在一起，减少了可以飘起的煤粉粒。在喷洒水以减少粉尘时，应注意以下几个方面：水雾喷洒的喷嘴型式以及在喷洒场地的布置方式。水雾喷洒的范围应能覆盖所有起粉尘的区域，以及注意喷嘴喷水的角度，并且在不同的地方其也喷洒大小和量不同。管路内供给喷洒水的压力及管道的腐蚀。在安装、设置供水管路的位置、方向，以及管道的大小的时候，要注意管道喷嘴位置水喷洒的压力要恒定。供给喷洒水的管路材料应当不易腐蚀，同时应在管道通路中安装过滤杂质的装置，防止喷头被管道里的杂质堵塞。控制喷洒水量的方式。在喷洒水雾系统的规划中要使用易于节制喷洒水雾量，同时达到水雾喷洒作用的方式，使工作人员能够依据煤炭的状态情况喷洒合适的水雾量，避免喷洒过多的水量。水量过多不易于运输煤炭设备的正常运作，会出现煤炭粘在下落的管道或是胶带上，严重时会出现胶带打滑的现象。在运输煤炭系统的起始的转移运输站应配备喷洒水雾减少粉尘的设备，通过喷洒水使煤炭的湿度增加，煤粉粒不易被风吹起，减少之后多次转移运载的煤粉尘的飘散，从而除尘工作的事情减少了却得到了不错的作用。
3.7、叶轮给煤机作业处采取的技术措施
叶轮给煤机作业时因导料槽内部负压不足，导致导料槽与皮带结合处产生粉尘飞扬，尘源点伴随叶轮给煤机的移动扩散范围加大。同时，在作业时存在洒煤、漏煤，导致地面积煤较多。采用在叶轮给煤机上安装无动力除尘装置，在导料槽头部、尾部出口处及两落煤管之间加设双层挡尘帘，橡胶挡尘帘用料与加工工艺均和边缘橡胶密封带同类，物理机械性能相同。依据碰撞降尘原理，含尘气流中的较大质量尘粒就能下沉，以降低含尘量，使除尘达到事半功倍的效果，改善了现场粉尘污染的环境状况。
3.8、优化吸尘风管的配置
重新设计改造导料槽顶的引风管，增加吸风口，在导料槽头、尾部各开一个吸风口，使导料槽内负压腔的粉尘通过吸风口进入除尘器。增加调风门,使各吸风口的风量在导料槽上得到合理的分配。将原有导料槽头部和尾部的吸风口改变为有倾斜角的斜管，降低流动阻力，缓解风管的积灰现象。导料槽吸风口的连接风管采用不同直径的风管，通过计算风量、流速，采用不同管径的风管进行连接。并采用斜角连接方式，从而减少了风管积灰现象。重新调整分配原除尘器分支管道的风量，通过对现有抽风口重新调节到最佳位置，增加导料槽的吸风量。对风管的积灰堵塞进行必要检查。具体实施办法在设备调试时通过风量分配的方式解决。
4、结语
对火力发电厂运输煤炭系统的粉尘进行有效治理时，要对从煤炭进工厂的那刻到燃烧的过程中，所有可能产生煤粉尘的地方都要注意，形成一个全面的有效治理方法。如今，对环境保护有关的法律规定愈发全面完整，加大了对火力发电厂粉尘污染问题治理的要求。火电厂要运用先进的技术设备和合理的治理方法，降低煤粉尘对空气的污染，降低煤粉尘对员工的危害，降低职业病的出现概率，促进火力发电行业的健康、稳定持续地发展。
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论文作者:张泽川
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：粉尘论文; 风管论文; 火力发电厂论文; 设备论文; 皮带论文; 风量论文; 除尘器论文; 《电力设备》2018年第17期论文;