沈阳全德来科贸有限责任公司
1、摘要
本文对菲律宾2×150MW燃煤电厂项目的输煤系统的喷雾除尘工艺过程进行了介绍，详述了设计和设备选型情况，并对应注意事项加以分析总结。
关键词：输煤系统 喷雾除尘 水量计算 设备选型
2、项目综述
项目所在地气候属于热带雨林气候，雨水充沛湿度大、台风多，年平均气温约27℃。电厂所需燃料为进口煤，经船运至码头，由输煤皮带送至煤仓储存，然后送至破碎机，最后送入锅炉燃烧。为抵抗恶劣天气、降低粉尘对环境污染及防止高温自燃，输煤系统桁架采用封闭结构，各转运站为钢结构式封闭结构，圆煤仓为圆顶封闭煤仓。输煤系统运行时，尽管输送线路完全封闭，各转运站内的皮带落料口由于煤流下落及设备密封不严，会形成局部扬尘区。圆煤仓内设有两台堆取料机，堆煤过程煤从高处下落到煤堆并滑落的过程，造成的扬尘更为严重。以上情况既造成环境污染，又对工作人员身体健康造成危害，同时当粉尘积累到一定浓度还有爆炸危险。为解决此问题，业主委托我司对输煤系统进行水喷雾除尘设计。除尘系统需保证能够高效平稳运行，且需实现集中控制。
3、水喷雾除尘原理
将水加压并通过喷嘴喷出后雾化，形成许多高速运动的密集的雾状水滴。雾状水滴在空气中捕捉煤尘，形成一种潮湿雾状体，喷雾降尘可使煤的表面水分增加，颗粒间在表面水的作用下聚集在一起，并形成大颗粒粉尘，使颗粒重量增大，并迅速落到皮带上，达到除尘的目的。水喷雾除尘系统主要由水泵，喷嘴，控制阀，管道等组成。
4、系统设计
4.1水喷雾除尘系统布置方案；
喷嘴的布置是根据尘源产生的特点，粉尘浓度的分布，含尘气流回返压力的大小，煤斗覆盖面积来确定喷嘴的形式和排列数量的。
为防止煤堆温度过高发生自燃，需对圆煤仓进行喷雾除尘及降温。业主提供的煤质报告中显示，煤中含有表面水分为6%，根据相关要求，喷淋后煤中的表面水分不大于8%-10%，参考当地的气候条件、煤质条件及燃烧条件，确定圆煤仓的喷淋水量为2 L/m2?hr。
输煤系统从港口卸煤机至锅炉炉前共分为8条输送皮带、5个转运站、1个圆煤仓及1个破碎间。电厂中专设中水水池，并安装液下水泵作为动力设备对整个水喷雾除尘系统提供水源。在各个转运站输煤皮带的落料口及受料口，由于气流回返所带上来的粉尘，这部分含尘浓度高，是主要尘源，使用雾化喷嘴进行喷雾除尘，喷嘴与水平面成45-60°角。圆煤仓面积大，分布广，煤堆高度高，则使用雾化喷枪对煤堆进行降尘及降温。雾化喷枪具有流量大，射程长，覆盖面积广，水雾均匀等优点。破碎间所产生的粉尘浓度过高，粉尘量大，本项目使用布袋除尘器对破碎间除尘通风，对此文中不做详细介绍。通过管道将各个用水点与水泵连接。各个用水点的管道上布置有电磁阀，将开关信号上传至主控室，以实现集中控制。各个转运站高度不同，为保证雾化喷嘴压力相同，在各个转运站内的管道上需设置压力调节阀，调整阀后压力，以保证喷嘴压力相同。在喷嘴前需安装过滤器，将水中杂质过滤，以免水中杂质将喷嘴堵塞，影响除尘效果。
4.2除尘设备选型及材料选择与有关计算
4.2.1 喷嘴形式确定
根据喷嘴形成的雾流形状，喷嘴分为锥形实心喷嘴和锥形空心喷嘴两大类。实心喷嘴以除尘为主，空心喷嘴以阻尘为主。实心喷嘴喷出的锥形实心雾柱的雾流速度较大，覆盖面积较广，对粉尘的捕捉效果较好。空心喷嘴喷出的锥形雾幕以阻尘为主。雾幕锥角大，覆盖面积大，喷嘴离尘源布置较远。因此，本期工程选用实心喷嘴作为喷雾除尘的设备。
下图为广角实心喷嘴喷雾形状及流量分布。
本期工程所选喷嘴为广角式实心喷嘴，材质为316，螺纹连接尺寸为1/4”,喷角为120°。
4.2.2雾化喷嘴水量计算
根据菲律宾电厂的实际情况，按照煤的水分增加不大于1%设计水喷雾除尘系统。皮带输煤按1200t/h计算，每小时允许水喷雾加入水量不大于12t/h。
根据皮带的宽度及皮带落煤点和受煤点扬尘的具体情况确定喷嘴的数量，确定喷嘴的流量及分布情况如下：
4.2.3圆煤仓水量计算
圆煤仓3D模型
圆煤仓剖面图
圆煤仓直径120m；煤堆顶部直径：81.3m；煤堆高度30.6m；煤堆倾角：35°（倾斜长度：44.8m）。
煤堆面积：A = 5353 m2 ，B = 4498 m2 ，C = 3860 m2
煤堆总面积(m2)： A + B + C = 13,711 m2
圆煤仓的仓顶平台上均布4支喷雾水枪，4支喷雾水枪按顺序运行，每次运行15分钟，每小时循环一次。每支喷雾水枪的重复喷淋系数为1.2，则圆煤仓每小时所需水量：
13,711m2 × 2 l/m2. hr × 1.2 = 32.91 × 106 l/hr = 32.91 m3/hr。
根据喷淋水量及半径，喷雾水枪在水流冲击下能够自动旋转180°，达到均匀喷洒。喷枪材质为SS304，与管道采用法兰连接。
喷枪型号及参数：SR150 43°仰角，流量Q=74.7 m3/h，扬程H=50m ，工作压力P=0.6MPa。
4.2.4 水泵型号选择
根据哈森-威廉姆斯方程：
水泵为喷雾除尘系统提供水源，水量为：
（10.416+74.7）×1.1（安全系数）= 93.6 m3/hr
水泵扬程应根据各个转运站及圆煤仓上水枪的布置位置，克服管道阻力，并能满足任何设备正常运行所需的压力确定。管道阻力通过哈森威廉姆斯方程计算得到。
本项目中水泵扬程计算公式如下：
H=（h（位差）+h（阻力损失）+P(工作压力)）×1.1（安全系数）
根据以上所得参数，确定水泵型号。
4.3喷雾除尘控制系统
水泵启停等重要信号均采集至控制系统，实现远程和就地均可启动或停止水泵。水泵出口母管上安装压力开关，用于母管中水压低的情况下连锁启用备用水泵。各转运站及喷枪设备前均设有电磁阀，电磁阀开关信号与输煤皮带信号进行连锁控制，以实现除尘系统与输煤系统同时协调运行。
以上各类信号均送至输煤控制室，重要信号还上传至厂主控室，实现了分散集中控制。
5、分析总结
水喷雾除尘达到了很好的除尘并洁净环境的效果，设备运行稳定，维护方便，控制室能够观测到系统的运行情况，并根据现场情况就地或远程控制。
应考虑水量的问题，既要保证除尘效果，又要防止水分过多使煤粘结或不易燃烧。
系统使用的是中水，水质中含杂质比较多，因此在材料的选择上要考虑耐磨及防腐蚀。
系统设计均按ASTM与ASME标准执行，与我国国标有一些尺寸换算的不同，在选型及产品采购过程中应特别注意。
参考文献：
DL/T 5187.2-2004 火力发电厂运煤设计技术规程 第2部分：煤尘防治
作者简介：胡月，女，辽宁人，毕业于沈阳工程学院热能与动力工程专业，现从事中小型火力发电厂工程设计工作。
论文作者:胡,月
论文发表刊物:《防护工程》2017年第29期
论文发表时间:2018/2/27
标签：喷嘴论文; 水泵论文; 系统论文; 水量论文; 粉尘论文; 转运站论文; 皮带论文; 《防护工程》2017年第29期论文;