電廠汽車卸煤溝揚塵治理技術

周生倫，李凌月

(中國華電集團科學技術研究總院有限公司，北京 100070)

火力發電廠煤場主要污染物為煤塵，煤在運輸、裝卸等過程中向大氣逸散而形成污染，國內學者在不斷研究各種除塵抑塵的技術及措施[1-5]。煤場和汽車卸煤溝作為輸煤生產工序的操作區，是粉塵污染的主要場所。隨著國家環保政策的逐漸嚴格，汽車卸煤溝的粉塵污染已經嚴重影響電廠區域環境，限制了地區可持續發展目標的實現，因此，盡快對現有汽車卸煤溝進行全封閉改造，以達到環保要求是十分必要的。

1 粉塵污染特性

燃煤在轉運、輸送、加工過程中的落差使煤粒發生碰撞、摩擦而產生煤塵，并伴隨生產過程中的氣流而揚起向外擴散。外部的空氣流動，將局部含塵空氣吹散蔓延至不同區域。

1.1 粉塵粒徑分布特征

煤的粒徑分布與煤質有關，還與煤的開采方式、選煤廠的產品規格和要求等有關。機械強度大和不易破碎的煤種，小顆粒煤所占的比例較小。不同粒徑的煤粒抵御外界起塵因素作用的能量所具有的差異，造成了起塵煤粒的粒徑分配與原煤質的粒度分配的變化。這種粒徑分配的改變，其理論體現為：Rosin-Rammla粒徑分布函數的分布系數將產生一定變化。分布函數見下式：

R=100exp(-βdn)

其中：R-累積分數；d-粒子直徑；β、n-常數，即分布系數，取決于粒子的種類和生成過程。

煤塵的沉降速率按斯托克斯公式和牛頓公式計算，分別描述如下：

(1)斯托克斯公式(粒徑<200μm)：

Vn=d2g(M1-M2)/18μ

(2)牛頓公式(粒徑>200μm)：

上述兩式中，Vn為沉降速度，g為重力加速，M1為粒子密度，M2為空氣密度，μ為空氣粒度系數。

煤粉塵污染特性參數詳見表1。

表1 煤粉塵污染特性參數

1.2 煤粉粉塵起塵風速研究

將不同粒徑的煤顆粒作煤塵起塵風速風洞實驗，當粒徑小到一定程度(50μm以下)，起塵風速反而增加，這是因為微小細粒子之間存在較大的粘著力和靜電壓力，要將這些細粒吹起必須克服這兩種隨粒徑減小而增加的內聚力。

2 汽車卸煤溝全封閉技術及應用

2.1 門式剛架封閉技術

門式剛架是一種平面受力體系，是梁、柱單元構件的組合體，梁柱剛接，柱和基礎可鉸接、可剛接。門式剛架采用橫梁與柱協同工作，使橫梁跨中彎矩和撓度大幅下降，方案橫斷面圖見圖1。

圖1 門式鋼軸側圖

門剛梁柱可采用焊接等截面、變截面實腹式H型鋼。梁柱連接和拼接節點采用高強螺栓的端板連接節點，當受力不大時，可采用端板平齊式，當受力較大時，采用端板外伸式。柱與斜梁連接節點也可采用端板平方式，由于此處一般彎矩、剪力較大，將端板平放可減少節點的設計剪力，同時可以充分利用柱的壓力對節點受力有利作用，且構造簡單、易于施工。梁柱連接節點類型如圖2。

圖2 梁柱連接節點類型

2.2 封閉技術方案

原卸煤溝頂部結構為平板網架，尺寸54m×20m(長×寬)，混凝土框架柱支撐，柱高9m，頂部彩鋼板封閉，側面開敞。此次改造原卸煤溝上部網架拆除，封閉區域擴大至77.5m×65m(長×寬)，高度與原卸煤溝上部結構一致；東側與儲灰罐連接部位局部封閉，并與卸煤溝區域連通，尺寸44m×12m(長×寬)。卸煤溝區域采用平板網架或排架封閉，東側局部封閉范圍采用混凝土框架結構，屋面、墻面1m以上均用檁條和彩板圍護，1m以下用普通磚墻做填充墻。

2.2.1 平板網架

封閉區域為77.5m×65m×10m(長×寬×高)。屋面及混凝土柱間架設檁條，用彩鋼板圍護，墻面設置5道人員進出門及6道車輛進出門。鋼桿件防腐做法：鋼結構表面噴砂處理至 Sa2.5級，采用環氧富鋅底漆兩道，干膜厚度2×40μm；環氧云鐵中間漆兩道，干膜厚度2×40μm；聚氨酯面漆兩道，干膜厚2×40m。

通風采用自然通風，自然排風的方式；通過屋頂采光帶采光。煤棚屋面雨水采用有組織排水，排入就近道路雨水系統。煤場四周新增散水，縱向寬度1000mm，厚度100mm，采用C15素混凝土，三七灰土墊層，厚度100mm。其布置詳見圖3～圖5。

圖3 卸煤溝封閉方案平面布置圖

圖4 卸煤溝封閉方案立面布置圖

圖5 卸煤溝封閉方案屋面布置圖

2.2.2 上部結構

圖6 網架軸測圖

圖7 鋼架平面圖

網架平面尺寸為77.5 m×65 m(長×寬)，西側利用原有網架的兩排混凝土框架柱支撐網架，跨度20 m，東側新增一排混凝土柱支撐網架，跨度45 m。根據現場情況，在南北側增設混凝土柱，柱間距9 m或12 m，東側柱布置以不影響儲灰罐車輛進出，便于通行為宜，柱頂設框架梁。混凝土柱頂設鉸支座，與上部平板網架連接。網架采用正方四角錐網架體系，頂標高15 m，網格大小4 m×4 m，厚度3 m，見圖6～圖7。

圖8 應力云圖

圖9 應力比統計圖

桿件主要采用Q345B圓鋼管，主要規格為75×3.75、88.5×4.0、114×4.0、140×4.0、159×6.0、159×12；高強螺栓主要規格為M24～M52；螺栓球主要規格為BS110～BS260及其配套的錐頭、錐板，桿件的節點連接方式為螺栓球節點連接。

鋼網架結構設計是采用MSTCAD2016軟件建模計算，并用PKPM軟件進行復核。一般位置桿件應力比<0.90，支座附近桿件應力比≤0.85；一般位置受壓桿件長細比<180，受拉桿件長細比<250；支座附近受壓桿件長細比<150，受拉桿件長細比<200。豎向撓度最大值為60mm，為跨度的1/750，滿足不大于1/250的要求，詳見圖8～圖9。

2.3 噴灑抑塵系統

本工程封閉汽車卸煤溝選用噴霧水炮對內部進行噴灑抑塵，根據汽車卸煤溝封閉范圍和管道布置的特點，封閉汽車卸煤溝內部共設置噴霧水炮2臺，參數均為：Q=4.8m3/h，H=60 m。

噴灑抑塵系統由噴霧水炮、增壓泵、增壓風機、管道過濾器、手動閥及對應控制系統等組成。當汽車卸煤溝內部進行卸煤作業，粉塵濃度較高時，可遠程啟動噴霧水炮，對汽車卸煤溝內部的粉塵進行噴灑抑塵，降低粉塵的散發和擴散，改善內部作業環境；該系統同時具備人工操作的條件，即當需要進行噴霧抑塵時，人工可就地啟動噴霧水炮進行噴霧抑塵，噴霧時間一般為5～10min，依次對整個煤堆進行噴霧抑塵。一般情況下，封閉卸煤溝內部要求開啟一臺噴霧水炮對粉塵集中的區域進行降塵，原則上最多允許兩臺噴霧水炮同時運行。

封閉汽車卸煤溝內部新增噴霧水炮水源就近接引自廠區噴灑抑塵水管道；噴灑抑塵系統供水管網在煤場內部架空敷設，管材采用焊接鋼管；室外埋地管道需進行防腐，防腐等級為加強級，架空管道需進行防凍保溫，保溫形式采用彩鋼板加硅酸鋁保溫棉的形式。

3 結論

為響應國家環保政策，基于環保政策的要求及汽車卸煤溝現狀，對現有汽車卸煤溝進行全封閉改造；提出了詳細的封閉技術方案及相關布置圖，并在封閉汽車卸煤溝內部安裝噴灑抑塵系統；通過汽車卸煤溝封閉技術，改善電廠周邊環境，達到環保要求，創造較好的社會影響力。