【摘 要】 随着我国工业化的不断发展，城市化的进程越来越快，社会的发展需要绿色能源作为动力，而当前社会的主要发展能源是电力能源，由于受到资源限制以及技术原因，以煤炭资源燃烧进行的火力发电仍然是当前最主要的方式。文章主要讲述了火力发电厂在输煤过程中造成粉尘的原因，以及对环境的危害。作者在参考众多火力发电厂输煤过程产生粉尘对环境造成的危害，将重点介绍如何控制减少输煤系统产生粉尘的优化设计，以较少对环境破坏。
【关键词】 粉尘治理；除尘器；除尘系统
众所周知，我国的电力能源主要是依靠煤炭资源燃烧进行的火力发电，火力发电厂需要煤炭资源，经由煤场把煤炭资源运输到火电厂，煤炭资源运至火电厂以后，需要经过装卸运输至火电厂的储煤设施，这还需要再经过层层筛选，适合燃烧的煤种再运送至火电厂的锅炉中燃烧产生电能。煤炭从煤厂运出最后到火电厂的燃烧炉，这过程需要不断把煤炭进行运输和装卸，难免会产生煤炭粉尘，煤炭粉尘对于大气和环境的污染破坏是相当严重的。当前各级环保部门对火电厂进行煤炭粉尘浓度进行检测发现，火电厂的煤炭输送栈桥、廊道是粉尘超标最为严重的地方，空气中每平方米至少含有几百毫克的粉尘颗粒，而国家标准粉尘浓度为10mg/m³以下。严重的粉尘污染不仅对于大气环境的污染是相当严重的，对于火电厂输煤系统的作业人员的健康也是有非常大危害的。工作人员一旦吸入过多煤炭粉尘，这些粉尘颗粒进入到人体的肺部，就会造成肺部污染，严重的会引起尘肺或肺癌造成死亡。因此，输煤系统的环境治理工作必须引起人们的重视，以尽快解决输煤系统的粉尘污染问题。
一、 输煤系统粉尘产生原因
通过上文的综述我们都知道，火电厂的煤炭粉尘污染不仅对环境会造成极大地危害，而且对于工作人员的身体也有危害，这不仅影响到发电厂的环境美观，对发电厂的电子设备正常工作也有一定的影响，煤炭粉尘会产生如此大的破坏。因此，对于煤炭粉尘的治理也是迫在眉睫，是必须要进行优化处理的。那么我们首先来分析一下火电厂的煤炭粉尘主要是由哪些环节产生的：
1、转运站倒运扬尘
燃煤电厂的主要发电成本为燃煤，其成本将占总成本的70%甚至更高。因此，燃煤电厂大多采用低热值燃煤或大量掺配褐煤来作为经济适用煤种进行燃用，这部分煤种的特点是含碳量低、挥发分高，产生煤尘严重。当燃煤在输煤系统转运转运过程中受上下级带式输送机落差影响将产生大量的粉尘扬尘，特别是碎煤机及滚轴筛转运站，因环式碎煤机出口设计为微正压导料槽出口粉尘在无抑尘措施的情况下，是以喷射状排出，因此转运站倒运扬尘是输煤系统产生扬尘的主要原因。
2、输送机运行及其他因素
当前燃煤发电厂输煤系统皮带机运行速度一般在1.5-3.5米之间，带式输送机运行期间，皮带机胶带与燃煤运转其上，在导料槽出口与皮带机头部之间的开放式空间运动中形成鼓风效应，造成携带飘洒式扬尘。另外，皮带机运转受传统清扫形式的影响，当输送机停运后，自然沉降的粉尘会随着系统的运转而在次飞扬，二次污染环境。
二、几种常用的除尘方法及其在用系统存在的问题
为防止输煤系统粉尘外逸和飞扬，一般常用的除尘方法有如下几种：
1、喷水除尘：
它是比较传统的常规方法。喷水管一般使用Φ20mm的塑管钻孔制成的，喷水孔径为Φ1.5-2.5mm。喷水距煤流表面距离300mm，为了保证喷水孔喷出水滴的良好雾化，喷水管前水的压力大于2×103Pa。喷水除尘法比较简单，也有一定的除尘效果。但从安全经济运行的角度考虑是非常不利的，因为煤中含水过多会影响制粉系统的干燥出力和导致原煤仓起拱、蓬煤等现象的出现。喷入煤中的水分最终都要进入炉膛，最后随烟气排出锅炉。若按入炉水的温度30℃和排烟温度150℃计算，每喷入1kg水，锅炉就需损失将近2900kJ（热水热+蒸汽热+过热热）左右的热量。更为不利的是，烟气湿度增加还会影响烟气露点，使空气预热器发生低温腐蚀和堵灰以致于影响锅炉的正常生产。
2、机械式除尘
机械式除尘：用机械力的作用将粉尘与气体分离沉降的装置。包括重力沉降室、惯性沉降室和旋风除尘器三种类型。机械除尘器除尘效率低，占地面积大，造价比较低，但设备粗糙，并且设备的使用寿命短。机械式除尘器适用于高温、耐腐蚀、湿度比较大的烟气粉尘，但对粒径在15μm以下的粉粒去除效率低，一般只作为多级除尘系统的初级除尘器，以减轻二级除尘器的负荷。
3、静电电除尘
静电电除尘：用高压电场使粉尘颗粒带电，在库仑力作用下使粉尘与气流分离沉降。在固定污染源除尘效率高，压力损失小，但电耗量大，投资金额高,设备复杂，占地面积大，对操作、运行和维护管理都有较高的要求，并且对粉尘的比电阻也有较高的要求。
4、封闭式导料槽吸风除尘
封闭式导料槽吸风除尘是电厂输煤系统防止煤尘飞扬的主要方法。这种方案使用封闭式导料槽把落煤管处皮带全部密封起来，然后在落煤点产生粉尘处装设吸尘罩（吸尘管路入口）。吸出后的含尘气流经除尘器分离粉尘后，通过负压风机排出系统。这是一种设计合理的输煤系统除尘方法，该方法既不会给锅炉运行带来任何不利的影响，又可以满足工作环境对粉尘浓度的要求。
为了使封闭式导料槽吸风除尘系统能长期稳定运行。一般配合水膜式旋风除尘器。此除尘器的上部为气、水分离装置，其结构类似于工业锅炉炉筒内的钢丝网分离器，具有很高的气、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），因此可以由水封代替机械式锁气器，简化了设备。该设备的除尘效率高达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，在处理相同气体量的情况下，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。
基于以上分析在选用封闭式导料槽除尘还要注意以下几点要素：一是除尘要符合要求。尽量避免使用布袋除尘器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因为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。二是吸尘管路流量设计不要过大。在许多落煤点吸尘系统中，带宽1.2米皮带负压风机流量往往选择在10000-13000m3/h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。实际有的管路竟有一半的流通面积被积灰堵塞。三是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。四是封闭式导料槽。大部分皮带密封罩是单层薄铁皮，在缝隙和动、静部分连接处会有大量空气漏入影响罩内负压。
5、喷蒸汽除尘：
它是采用低压抽汽作为气源。喷蒸汽笛型管大多使用Φ25mm左右钢管制作，管表面喷孔距煤流表面约150-200mm。喷气孔径为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，我单位所属北方地区，冬季气温寒冷，管路内蒸汽易出现凝华问题，故目前输煤系统极少采用喷蒸汽除尘。
三、落煤点处除尘、抑尘装置的改造
为减少外逸粉尘对环境的污染，输煤系统可以进行以下几种改造：
1、除尘系统的改进
对于除尘系统我们可从三点进行改进：
首先对落煤管的压力变化进行了分析，我们可以把原煤下落过程想象成无数小型活塞自上而下的运动。正是这种运动导致落煤管的下部压力高于环境压力而上部压力低于环境压力，其最终结果是上部吸入环境气体而下部会有大量含尘气体逸出。为降低落煤点处产生的剩余压力，我们在导煤槽上接近落煤管处设置了再循环风管，把导煤槽中剩余压力最大的地方与落煤管中空气最稀薄的地方连接起来。根据经验循环风管的截面积可以根据输煤系统的小时输煤量计算确定，计算已每100t/h输煤量一般取0.06m3左右。
其次在导煤槽的密封上采用了双层结构，负压风机吸尘口布置在内外层之间，吸尘过程类似于汽轮机轴封抽气过程，把内层逸出的含尘气流和外层漏入的环境气体一起抽出。一般来讲内层密封要求较高，我们在封闭式导料槽原有设计上侧密封时增加双侧板形式，既在内部在增加一组挡煤皮带和高分子滑条，使导煤槽内侧板密封可靠更加严密。为了不让含尘空气通过导煤槽出口自由排出，在导煤槽末端装双层挡帘。经实际测试表明：采用循环风管和双层密封结构，可使封闭式导料槽单一区域减少粉尘排放20%～30%，吸尘风量可减小50%。收到了良好效果。
第三，煤仓间取缔原有的水雾喷洒降低煤斗落煤时产生的粉尘。采用气封的方法控制粉尘，在煤斗上部盘上20mm管子并预留气孔，管子终端于风机相连，运行时让煤斗上部形成一个漩涡气流将上扬的粉尘强制带到煤斗。从而达到将粉尘根治的效果。
2、干雾抑尘设施改造
干雾抑尘系统目前是国内燃煤发电厂输煤系统抑尘改造的主要技术之一，它利用压缩空气压力与水压在喷嘴处的配比或以高压泵类为基础在喷嘴处喷出形成微米级的雾状干雾，有效的实现抑尘目标，并且干雾抑尘系统可以很好的治理10μm以下的粉尘。干雾抑尘设施有以下优点：⑴在污染的源头——起尘点进行粉尘治理。
⑵抑尘效率高，针对10μm以下可吸入性粉尘治理效果高达96%，避免矽肺病危害。
⑶水雾颗粒为干雾，在抑尘点形成浓而密的雾池。
⑷耗水量小，物料湿度增加重量比0.02%-0.05%,物料(煤)无热值损失,无二次污染。
⑸占地面积小，操作方便，全自动控制。
⑹设备投入少，运行、维护费用低。
⑺适用于无组织排放，密闭或半密闭空间的污染源。
⑻大大降低粉尘爆炸几率,可以减少消防设备投入。
3、化学抑制剂抑尘
化学抑制剂抑尘在输煤系统上的应用大多采用聚凝型。聚凝抑尘是利用凝并作用使细小扬尘颗粒凝聚成大粒径颗粒，达到快速沉降，从而实现抑尘的目的。聚凝型化学抑制剂抑尘的主要成分为吸湿剂，它能使扬尘保持较高的含湿量从而抑制粉尘飞扬。按照所用材料不同可分为吸湿型无机盐抑制剂和高倍吸水树脂抑制剂。
（1）首先可节省了大量的用水费用，同时也减少了因煤炭水分过多带来的热值损失问题
（2）前期投入非常小，现场施工非常简单，除尘效果均高。
四、结论
对整个输煤系统的三项改造方案均可实现明显降尘效果，装置自动化程度高，除尘效率好，结构简单，安装容易，维护量小。室内粉尘浓度符合国家环保要求（小于10小于10mg/m3）。
本文只是对燃煤电厂输煤系统粉尘处理的一点研究和体会，有不当之处请同行指正。
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论文作者:王富国
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第04期
论文发表时间:2019/7/15
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