微動力抑塵技術在燃料輸送系統中的應用

朱富強

（中石化鎮海煉化分公司）

一、概述

某煉化公司電站燃料輸送系統轉運站的除塵系統，原設計是落料口濾筒除塵器和導料槽密閉抑塵相結合的除塵系統，但在除塵器選型時未考慮南方氣候特點和石油焦等物料的特性，尤其是梅雨季節空氣潮濕，再加上石油焦夾帶的少量油氣組分，造成除塵器內部的自擊器不能有效地將吸附在過濾布上的粉塵及時清除，使得該除塵器的過濾材料常常發生堵塞，極大地影響除塵效果。再加上皮帶轉運過程中因垂直落差的沖擊，造成導料槽內粉塵外泄，現場作業環境的粉塵嚴重超標。

二、粉塵超標原因

根據輸送系統轉運站的設備結構和運行特性，粉塵產生的原因主要有煤流下落的落差太高、落煤管和導料槽的設計不合理、過濾式除塵器除塵效果不佳和其他輸煤設備的密封性能不好等。

（一）落煤管和導料槽設計不合理造成的沖擊揚塵

由于該轉站樓層較高，落煤管落差較大，原設計只考慮如何快速讓物料通過，沒有考慮如何通過控制煤流速度來減少作業環境的粉塵因素，所以落煤管設計成垂直狀，在煤流轉運過程中煤流分散，下降速度過快，剪切大量空氣，形成誘導風，從而產生大量粉塵。而目前運行的導料槽皮帶承載部件主要選用的是滾動傳動的緩沖托輥，雖然運行阻力小，有一定緩沖作用，但是，在垂直落煤管煤流沖擊力的作用下，容易在皮帶相鄰托輥之間形成波紋狀。皮帶的抖動導致皮帶與防溢裙板密封不嚴，使導料槽內氣壓較高的含塵氣流通過各個泄漏口向大氣釋放，造成大量的粉塵外泄。

（二）誘導風的產生造成正壓揚塵

當轉運站內破碎機工作時，高速旋轉的轉子不斷剪切、擾動空氣，產生大量的誘導風。許多附著在輸煤設備上的粉塵被激活，飄散于空中，造成轉運站內粉塵彌漫。當煤流從上一級皮帶通過落煤管轉運到下一級皮帶時，在重力加速度的作用下，煤流加速下落攜帶大量的誘導風進行運動，當煤流運動到落煤管的下部并進入導料槽時，使導料槽內的空氣壓力不斷升高，此時導料槽內正壓狀態的含塵空氣繼續與煤流中的細小粉塵相互融合、包裹形成了高壓塵氣，在空氣壓力的作用下，粉塵從各個漏點、導料槽頭部和尾部向外飄逸、噴射，導致轉運站內粉塵濃度超標。

（三）皮帶運行中撒落和皮帶跑偏引起的灑煤揚塵

當皮帶正常運行時，撒落到皮帶非工作面上的煤焦粉隨著運行皮帶進入尾部改向滾筒時，小顆粒的煤焦粉隨著改向滾筒的旋轉而旋轉，使這部分煤焦隨回傳的皮帶沿途飄灑。此外，皮帶偏載跑偏，使得從導料槽下來的物料落料點位置不正，導致皮帶上煤焦灑落，從而引起二次揚塵，造成轉運站內粉塵超標。

（四）過濾式除塵器效果不佳原因

現有燃料輸送系統原設計采用了過濾式濾筒除塵器，工作原理是煤塵和石油焦粉塵吸附在濾筒表面，通過內部自擊器和反吹將附著在濾筒表面的粉塵脫落至回料管，但因部分石油焦粉塵黏附在濾筒表面無法排除，造成濾筒堵塞。排灰管因石油焦油氣作用，部分粘在內管表面，使排灰管內徑縮小，大量粉塵也無法通過排灰旋轉閥排出，檢修人員需頻繁更換濾布，進行管道清灰作業，嚴重影響了除塵器的正常運行，因除塵設備頻繁故障和檢修，在長周期運行時，就起不到除塵作用。

三、粉塵治理工作原理

（一）粉塵的特性

該皮帶轉運站輸送的燃料性質主要為煤和部分石油焦，石油焦的摻燒比大約為75%左右，其中25%左右是動力煤。根據歷年煤塵檢測數據分析，呼塵約占總塵的20%左右，也就是說小于5μm的粉塵含量占總粉塵的20%。煤的組分為灰分含量5%左右，水分含量10%左右；石油焦成分主要是碳單質，灰分含量0.33%，揮發分含量10.15%，水分含量在9.76%。

（二）微動力抑塵器的特點與工作原理

微動力抑塵器主要由塵氣分離和噴霧抑塵兩部分集成，主要組件有：擴容箱、塵氣攔截板、微動力引風機和引風回流管、螺旋導流罩、不銹鋼塵氣分離濾罩、噴霧系統、阻塵簾、濾罩反沖洗裝置等組成，詳細結構見圖1。

該設備的特點是：區別于傳統無動力除塵器，在正常運行時能產生負壓，從而引導塵氣流向，對塵氣進行分離?？赏ㄟ^以下部件達到良好的抑塵效果：如在導料槽頂部鋼蓋采用圓弧形結構，擴大導料槽流通面積，可降低誘導風風速，并具有卸壓降塵功能；下部皮帶承載部分采用槽型托輥和防抖動滑板結構，防止皮帶抖動噴粉；導料槽中部安裝抑塵簾，尾部安裝尾部密封箱，防止尾部噴粉，并可以將尾部堆積煤粉隨皮帶一起帶走，導料槽出口部位安裝阻塵簾，阻塵簾為條狀天然橡膠條，交錯分布，可衰減誘導風。

工作原理：當煤焦流通過落料管卸載到皮帶上時，含塵氣體不斷在導料槽內匯集，使處于密閉狀態下的導料槽內的氣體壓力升高，含塵氣體向壓力較低處噴射，在塵氣攔截板的作用下改變流向，塵氣進入擴容箱，經過擴容箱后的含塵氣體分流成三部分：一部分進入引風回流管再次進入落料管，從而形成一個旋轉狀的空氣流，通過塵氣不斷與相關設備發生撞擊，使細小的粉塵從含塵空氣中被分離并沉降到皮帶上；另一部分含塵氣體在微動力風機的作用下進入塵氣分離裝置，首先經過螺旋導流罩，產生離心作用，促使部分粉塵凝聚成大顆粒并沉降，其次經分離后的含塵氣體繼續經過圓錐形不銹鋼濾罩，通過濾罩頂部設置的噴嘴噴淋形成水霧，使水膜覆蓋于圓錐形不銹鋼濾罩的外圓錐表面上，形成一道水過濾。霧化狀的水霧對粉塵有很好的親和力，將空氣中的粉塵進行包裹形成煤泥落在皮帶上，處理后的潔凈空氣直接排入大氣。剩余的極少部分含塵氣體，通過導料槽內多級阻風簾的阻擋，并在導料槽出口設置噴淋系統，通過細小水珠將粉塵包裹后沉降到皮帶上，可有效減少導料槽出口部位的氣流和粉塵含量。經過上述綜合處理后，煤焦輸送過程中產生的粉塵也基本都得到了抑制。

此外，通過PLC自動控制設置的反沖洗裝置與皮帶運行實行聯鎖，在規定時間內定期對金屬濾網進行沖洗，免去人工維護，可以做到全自動無人操作。微動力抑塵器的結構和運行示意圖見圖1。

圖1 微動力抑塵器示意圖

四、改造措施及效果

（一）改造措施

本次改造主要是在導料槽內安裝集成的微動力抑塵設施，將原來使用的緩沖托輥改成槽型托輥和防抖動滑板結構，增加落煤管與除塵器之間的引風回流管、擋塵板，并在落煤管尾部及導料槽出口部位安裝水噴淋設施，中間設置疏密開槽的阻風簾?？紤]到物料黏性比較大，塵氣分離器及除塵入口網罩容易積料的問題，還增加了一套在線沖洗設施。

（二）改造前后運行效果對比

為考察微動力抑塵器的抑塵效果，我們還對微動力抑塵器轉運站附近的作業環境粉塵進行改造前后的對比監測，監測結果見表1。

表1 作業環境粉塵監測結果（mg/m3）

續表

從表1可知，ZN-6B皮帶機尾部（也是微動力抑塵裝置進口）的粉塵去除率最高，其次是導料槽出口。ZN-6B皮帶機尾部位置因皮帶轉運原因，高速下落的燃料沖擊導料槽和防溢裙板，造成側板及裙板受損，導料槽密封性能下降，部分粉塵外泄，該區域內的粉塵濃度嚴重超標。由于微動力抑塵器安裝在落料管出口段的導料槽上，在安裝時需拆除原來導料槽的蓋板，重新安裝防溢裙板，并將原安裝的緩沖托輥改成槽型托輥和防抖動滑板結構，由于重新安裝的防溢裙板密封性較好，再加上該部位微動力抑塵器的抑塵作用，使得該區域內的粉塵濃度降低較多。ZN-6B導料槽出口處的粉塵去除率較高的原因主要是原安裝的濾筒式除塵器效果較差，通過改造后新裝的微動力除塵器去除效果較好，已經將大部分粉塵去除，又在密閉導料內部安裝了多級阻風簾和二級水噴淋設施，經抑塵器處理后的含塵氣體通過阻風簾的阻擋和二級水噴淋的處理，減少了導料槽內的風速，使得出口風速基本為零甚至負壓，有效地減少了粉塵的外泄，這是導料槽出口粉塵降低很多的主要原因。而在導料槽中間部位或離該導料槽較遠距離的ZN-6A備用機附近的粉塵，主要是皮帶機運行時擾動了周邊作業環境的空氣引起的。

為進一步驗證微動力抑塵裝置的抑塵效果，我們還邀請有職業衛生檢測資質的檢測機構進行現場檢測，在皮帶正常運行工況下的檢測結果見表2。

表2 作業環境粉塵檢測報告（mg/m3）

續表

表2可知，各作業環境采樣點附近環境中煤塵（總塵和呼塵）濃度和超限倍數均低于GBZ 2.1—2007《工作場所有害因素職業接觸限值 第1部分：化學有害因素》的限定，符合國家職業衛生要求。說明微動力抑塵器性能良好，改造后的導料槽也無泄漏現象，達到保護職工身體健康的目的。

五、結束語

通過對電站燃料輸送系統轉運站粉塵的治理改造，解決了過濾式濾筒除塵器濾筒堵塞，轉運點高落差造成除塵效果差的技術難題。微動力抑塵設施采用了先進的設計理念，針對燃料輸送的特點，在濕式除塵技術的基礎上，創造性地將噴霧螺旋技術嫁接到濕式除塵技術之中，達到抑塵的目的。采用封閉與分離相結合的原則，通過減少誘導風，設置螺旋導流罩、水霧型圓錐不銹鋼濾罩等措施，將細小顆粒粉塵凝聚成大顆粒得以分離、沉降，既能達到除塵的目的，又可減少能源的消耗。由于采用了自動沖洗過濾設施，不需要像濾筒式除塵器那樣進行定期拆卸濾筒、更換，基本上可以做到全自動無人操作，極大地減少操作人員對設備維護的工作量，深得現場操作人員的歡迎。