火力發電廠除塵系統設計

楊福進

（華電重工股份有限公司，上海 200122）

火力發電廠除塵系統設計

楊福進

（華電重工股份有限公司，上海 200122）

燃煤輸運系統的除塵設計對火力發電廠的安全運行至關重要。以火力發電廠除塵系統為研究對象，以設計良好的除塵系統為目標，總結火力發電廠除塵系統各環節的設計特點，并結合翻車機、煤倉間和碎煤機室的除塵特點，總結火力發電廠除塵系統設計的關鍵問題，并提出改進方法。

火力發電；除塵設計；翻車機房；煤倉間；碎煤機室

0 引言

隨著火力發電廠容量的增加，相應的煤炭消耗量也逐漸增大，而煤在輸運的各個環節中都會產生較多的粉塵，這將直接影響周圍環境和現場工人的健康，因此，火力發電廠的燃煤輸送系統需要良好的除塵系統做保障。對火力發電廠輸煤系統除塵系統設計的相關問題展開探討，總結各環節煤粉塵的特點，并提出相應的改進措施。

1 除塵系統設計原則及內容

1.1 粉塵特點

火力發電廠輸煤系統除塵對象主要為煤在輸送過程中產生的粉塵，火力發電廠輸煤系統粉塵有別于其他粉塵，具有以下特點。

（1）粒徑小?；鹆Πl電廠輸煤系統煤粉塵屬于微粉塵，粒徑大于5μm的煤粉塵約占12.6%，小于5μm的煤粉塵約占87.4%，煤粉塵粒徑基本小于10μm［1］。

（2）粉塵重度大。由于火力發電廠輸煤系統的煤粉塵粒徑微小，粉塵粒子質量很小，絕大部分不會落到地面上，而是長時間處于漂浮狀態，充滿整個密閉空間，導致粉塵重度大。

（3）飛灰比電阻不確定。飛灰比電阻與飛灰的化學成分、溫度及濕度因素都有關，而火力發電廠輸煤系統所處的氣候環境變化無常，尤其是溫度、濕度變化較大，所以煤粉塵的飛灰比電阻難以給出一定的范圍。

（4）具有較強吸水性。

（5）干煤粉塵不具有黏結性，濕煤粉塵有較強的黏結性，尤其是地表層煤，揮發性大，潮濕后易黏結。

（6）煤粉塵是可燃物，當質量濃度達到一定值，并具備一定條件時，可產生較強的爆炸。

1.2 除塵系統設計標準及方式選擇

除塵系統設計標準為：煤粉塵中游離二氧化硅的質量分數為10%及以上時，工作地點空氣含塵質量濃度不應大于2mg／m3，向室外排放質量濃度不應大于60mg／m3；游離二氧化硅的質量分數為10%以下時，工作地點空氣中含塵質量濃度不應大于10 mg／m3，向室外排放質量濃度不應大于120mg／m3［1］。

一般情況下，輸煤系統各個環節的除塵方式選擇如下：（1）轉運站、碎煤機室及煤倉（斗）等揚塵點宜采用機械通風除塵方式［2］；（2）卸煤溝的地上部分、翻車機室揚塵點及卸船機碼頭受料斗宜采用水噴霧降塵方式；（3）開放煤場宜采用噴槍噴灑抑塵方式，對于環境要求較高的煤場可采用封閉式圓錐結構，但該方式初期投資較大。

在實際設計工作中，輸煤系統的除塵設計需靈活應用，除工藝流程的需求外，還應綜合考慮多種影響因素，如當地氣象參數、燃用煤種、粉塵飛揚程度及煤種表面水分等。特別注意，除塵系統設計不僅要滿足室內含塵質量濃度標準，而且要符合室外排放質量濃度的標準。

2 翻車機房除塵系統設計

2.1 翻車機房濕式除塵系統

當翻車機開始卸料時，車廂里面的物料通過翻車機的旋轉落入下方的煤溝或緩沖料倉內，物料在降落過程中瞬間產生大量的煤粉塵，同時翻車機在翻轉車廂時也會產生大量的漂浮煤粉塵。煤粉塵通過擴散和漂浮彌漫整個卸煤車間，通過設置水噴霧裝置抑制煤粉塵的擴散［3］，可達到除塵的目的。

翻車機卸煤時煤粉塵量通常較大且瞬間擴散，有時噴霧抑塵效果較差，出現水霧和粉塵同時彌漫在車間內的現象，嚴重影響周圍環境。另外，水噴霧抑塵系統采用水作為捕捉粉塵的介質，如地處嚴寒地區，水噴到物料上容易使物料結凍成塊，反而增加了物料解凍的負荷，同時增加了碎煤機的工作負荷，因此，冬季翻車機卸煤時，濕式水噴霧系統的應用受到制約。

2.2 翻車機房干式除塵系統

干式除塵系統通過風機將含塵氣體吸入除塵器內進行過濾，然后將潔凈空氣排入大氣，同時將過濾后的粉塵進行集中處理，這種除塵方式更為環保、簡潔和高效。干式除塵系統不受水源和氣候條件的制約，在嚴寒、炎熱地區均可采用。此外，干式除塵方式不會增加物料的水分，對物料成分沒有影響，且收集后的煤粉塵可以通過輸送系統送至物料中，不會產生含煤廢水，不需要設置污水處理系統。

應用干式布袋除塵系統時，應特別注意處理好吸塵風口的布置，翻車機揚塵屬于大面積開口揚塵，粉塵收集口的布置至關重要，管道內風速也是影響粉塵收集效率的重要因素。管道系統應充分捕捉翻車機工作過程中產生的煤粉塵，同時要處理好煤粉塵的回收，避免二次揚塵。

2.3 翻車機房除塵系統設計案例

某項目位于哈薩克斯坦某城市，所處地區夏季最高氣溫41℃，冬季最低氣溫-37℃，全年平均氣溫約7℃。翻車機用于翻卸火車輸送的煤料，然后通過皮帶系統輸送至儲煤場，從儲煤場取煤后經破碎機送至主廠房煤倉斗內。由于翻車機房的兩端結構不能封閉，且機房內不設采暖系統，所以該翻車機房不能采用水噴霧抑塵方式，業主指定要求對翻車機房設置干式除塵系統。翻車機房設置干式布袋除塵器，用于收集翻車機工作過程中產生的煤粉塵，收集的煤粉塵通過袋式除塵器過濾后，經電動卸灰閥和螺旋輸送機送至翻車機下方的緩沖料斗內，最終通過皮帶輸送到儲煤場。

翻車機房除塵系統流程和布置如圖1、圖2所示，翻車機下方的料斗較長，煤粉塵揚塵空間較大，粉塵的收集難度增加。結合翻車機房的整體布置，該除塵系統在緩沖料斗的兩側設置了2路吸塵管道，每側設置8個吸塵口，管道風速為20.0～22.0 m／s，罩口風速為2.0～2.5m／s。由于較大流速的含塵氣流對管道和管件的磨損較大，管道壁厚選取5mm。翻車機工作時，隨著旋轉角度的增加，煤料下落量逐漸增加，煤粉塵也逐漸增加，當煤料全部下落后，煤粉塵開始充滿整個料斗上方。根據上述翻車機工作特點可得出煤粉塵的產生及分布情況：車廂旋轉過程中，其開口朝向側的粉塵產生量明顯大于其開口背向側，因此，除塵系統2路管道的排風量并不相同，可通過調節吸塵口處風閥開度來調節兩側管道的排風量，達到良好的除塵效果，翻車機房除塵系統主要設備及參數見表1。

圖1 翻車機房除塵系統流程

圖2 翻車機房除塵系統布置

表1 翻車機房除塵系統主要設備及參數

續表

3 煤倉間除塵系統設計

3.1 煤倉間除塵特點

煤倉間的煤斗中存儲著一定量的鍋爐燃燒用煤，煤在儲存的過程中產生可燃性瓦斯氣體，如果這些可燃性氣體長時間排不出去，達到一定的質量濃度后遇到火花就會產生爆炸。當皮帶卸煤時，如果煤水分較低，也會產生大量的煤粉塵，煤粉塵達到一定質量濃度后遇到火花也將產生爆炸，因此，必須設置可靠的通風除塵系統及時排出可燃性氣體和粉塵。

將被收集的煤粉塵回送至同一個煤倉的設計方案存在弊端，當該煤倉進行檢修時，煤粉塵在下落過程中很快就會漂浮充滿整個煤倉，如此時的檢修工作中有火花產生（如電焊工作），則煤倉存在發生爆炸的危險。另外，如煤粉塵輸送系統發生故障，導致除塵器灰斗積灰，則除塵系統必須停運并檢修輸送設備，這將影響輸煤系統的運行。因此，實際設計中應考慮被收集的煤粉塵可回送至不同的煤倉內。

3.2 煤倉間除塵系統設計案例

某項目位于菲律賓達沃，來料皮帶寬1000mm，帶速為2m／s，每臺鍋爐設有6個煤倉，每個煤倉的排風量為8000m3／h，6個煤倉設置1套集中干式除塵系統?？紤]到管道的生產加工和實際安裝導致的漏風量以及各個煤倉同時排風的運行工況，除塵器的處理風量考慮一定的附加值，其額定處理風量為10000m3／h，各煤倉間通過電動風閥切換運行來排出倉內聚集的可燃性氣體。該系統除塵器采用脈沖清灰方式，收集的煤粉塵經螺旋輸送機送至2個煤倉內（圖3所示的煤倉1和煤倉2）。在除塵器出口設置電動三通調節閥來實現煤粉塵送回至不同煤倉的功能，該設計方案可有效避免檢修和煤粉塵輸送系統故障造成的不良后果，煤倉間的主要設備及參數見表2。

表2 煤倉間除塵系統主要設備及參數

4 碎煤機室除塵系統設計

圖3 煤倉間除塵系統流程

4.1 碎煤機室除塵特點

當煤料被皮帶輸送入碎煤機時，由于碎煤機本體在帶負荷運轉時具有鼓風作用，且煤流向下經過落煤管的同時攜帶空氣氣流沖入導料槽的受料點，形成局部增壓。碎煤機本體的鼓風量越大，落煤管高差越大，粉塵飛揚就越嚴重。碎煤機室通常采用全封閉式的維護結構，對于碎煤機工作過程中產生的揚塵，宜設置干式布袋除塵器，一方面可將煤破碎過程中產生的大量粉塵，尤其是碎煤機和振動給煤篩產生的煤粉塵收集起來，另一方面在干式除塵系統工作過程中，碎煤機及管道系統內部維持在負壓狀態下，降低了粉塵爆炸的可能性。

4.2 碎煤機室除塵系統設計案例

某項目位于菲律賓達沃，輸煤系統設置2臺環錘式破碎機（1運1備，緊急工況可同時運行），單臺額定出力為1900 t／h。為了可靠收集運行過程中產生的揚塵，設置2套脈沖布袋除塵系統和1套壓縮空氣系統。對于每套干式除塵系統，在每個粉塵產生點設置1個吸塵罩，分別設置在來料皮帶機頭部、出料皮帶機尾部及振動煤篩上部，如圖4所示。

圖4 碎煤機室除塵系統布置

來料皮帶機頭部吸塵點風量為3000m3／h，振動煤篩上部吸塵點風量為8000m3／h，出料皮帶機尾部吸塵點風量為10000m3／h，根據ASHRAE標準，管道風速為20.0～22.0m／s，罩口面風速為1.5～2.5m／s。碎煤機與振動煤篩通過落料管相連，由于碎煤機體上無法設置吸塵口，碎煤機工作過程中產生的揚塵在負壓作用下經落料管通過振動煤篩上的吸塵點排出，經過布袋除塵器過濾后的氣體排入大氣，碎煤機室的主要設備及參數見表3。

表3 碎煤機室除塵系統主要設備及參數

5 結束語

良好的除塵系統設計為火力發電廠的安全運行提供了可靠保證，同時也為工作人員創造了健康的工作環境?；诨鹆Πl電廠現狀，總結其除塵系統的設計特點，以實際設計案例分析翻車機房、煤倉間和碎煤機室除塵系統設計的難點，并提出有效改進措施，指出除塵系統的設計除滿足工藝需求外，還應綜合考慮多種影響因素，尤其應考慮當地的環保指標，注意粉塵的收集和排放。

［1］DL／T 5035—2004火力發電廠采暖通風與空氣調節設計技術規程［S］.

［2］DL／T 5187.2—2004火力發電廠運煤設計技術規程第2部分：煤塵防治［S］.

［3］李善化，康慧，孫相軍.火力發電廠及變電所供暖通風空調設計手冊［M］.北京：中國電力出版社，2001.

（本文責編：弋洋）

X 701.2

A

1674-1951（2015）08-0015-04

楊福進（1981—），男，山東即墨人，工程師，工學碩士，從事電廠暖通空調系統節能設計方面的工作（E-mail：yangfj＠chec.com.cn）。

2015-03-16；

2015-06-25