無動力除塵設施在熱電裝置中的應用

李春鵑

（云南化工設計院有限公司，云南 昆明 650041）

我公司總承包建設的3×75t/h熱電裝置輸煤系統，原設計采用傳統除塵配置，即普通導料槽、負壓引風裝置、輸送管道、袋式除塵、引風機等，裝置運行平穩，但輸煤棧橋、破碎機房中粉塵較多。為確保裝置員工身體健康及設備運行安全，通過多方調研后，針對輸煤系統幾個落料點改用無動力除塵裝置。技改后，輸煤系統環境得到改善，現場環境均能達標排放，使安全、環保和職工健康得以保證。

1 工藝原理

無動力除塵系統，運用空氣動力學通風和平衡原理，結合重力除塵、慣性除塵、濕式噴淋除塵等除塵方法的特點，采用平衡壓力的理念，使用平衡回流管進行壓力平衡，使粉塵在下料管和平衡回流管內循環。通過自動檢測控制系統、粉塵空氣自動循環系統、全封閉滑板式導料槽、密封阻塵系統、智能水霧噴淋系統等，實現粉塵空氣的閉路循環。無動力除塵系統基本無須附加動力設施，故稱為無動力除塵[1]。

熱電裝置輸煤系統的褐煤粉塵屬于微塵，粉塵粒徑基本小于10μm，一般在2～3μm。煤粉顆粒受自身重力、空氣浮力和外部空氣流動的影響，因其自身質量太小，一般可以忽略重力和空氣浮力，但粉塵顆粒四周空氣流動對其影響最大［2］。

在輸煤系統的皮帶運輸機和破碎轉運中，褐煤經溜槽進行物料倒運時，會產生較大的誘導空氣。誘導空氣與物料運動方向一致，上部負壓，空氣由此進入；下部正壓，導致煤粉從導料槽縫隙中噴出，造成粉塵污染。采用無動力除塵，粉塵在負壓氣流的引導下，在密閉空間內循環，撞擊導流板，改變運動方向，直線運動變成曲線運動。當粉塵動能減小，便在重力作用下沉降落回皮帶，從而解決粉塵外溢等污染環境的問題。

2 改造前概況

2.1 煤質

本項目原料采用褐煤,粒度0～100mm，固定碳（Fcad）35.25%，全硫（St）1.46%，灰份（Aar）25.8%，內水（Mad）8.25%，全水（Mt）25.5%，揮發份（Vdaf）30.7%，低位熱能（Qnet.ar）13.376 MJ。

2.2 皮帶機

本工程輸煤系統輸送量120～180t/h。煤場至煤倉之間，共有6條皮帶，設計均為DT75皮帶機。其中：帶寬B=800mm，帶速為1.25m/s的3條，帶寬B=1000mm，帶速為1.0m/s的3條。

2.3 氣溫

裝置當地氣象條件：全年平均溫度6～7℃，最熱月平均氣23.7℃，最冷月平均氣溫 -10.4℃，極端最高氣溫42.8℃，極端最低氣溫-31.2℃。

3 技改方案

針對皮帶棧橋和破碎樓倒運中出現的粉塵問題，本次技改采用的無動力除塵系統包括：全封閉導料槽、升降式擋塵軟簾、后封堵裝置、導流裝置及水霧化系統。

3.1 全封閉導料槽

在皮帶下料點，安裝全新的全封閉滑板式導料槽。取消原側面托輥，只保留水平托輥。鑒于通道越密閉，誘導空氣量越少的原理,改造設計力求實現全封閉輸送空間。

根據物料下落高度，每條皮帶對應的導料槽長度略有不同，一般在5～7m。為方便檢修，導料槽分段制作，每段1～1.5m，采用普通碳鋼板制作，螺栓連接。實際生產中,粉塵常常從導料槽側面逸出，因此導料槽側面有效封閉是技改的關鍵。本次技改,在導料槽側面,安裝了耐磨滑板和防溢裙板，能防止粉塵外泄。同時考慮了導料槽容積大小，根據現場布置采用平頂導料槽。

3.2 升降式擋塵簾

為有效降低粉塵，防止物料下降過程中產生的誘導風量,從導料槽出口溢出，在導料槽內設置兩組擋塵簾，每組6層，采用耐磨、阻燃膠條。膠條的材質需充分考慮北方地區冬季影響，做到不硬、不脆。擋塵簾可以自由升降，具有“塵降料走”的功能。擋塵簾即能封堵誘導風，又不影響物料通過，且在運行時每根垂懸膠條上會產生靜電，從而進一步降低粉塵。

3.3 后封堵裝置

在導料槽的尾部,設置后封堵裝置。此裝置采用雙層密封形式，保證導料槽內部粉塵不會溢出，又具有維護方便的特點。

3.4 可調式導流板

對落煤管進行改造，從源頭上減少粉塵的產生。塵粒運動速度越快，誘導空氣量越大。因此降低下落速度，可以有效減少誘導空氣量。在裝置中，加裝了可調式導流板。導流板采用耐磨材料，結構尺寸既要保證原有導料槽內部通流空間，又能保證改造后膠帶機運輸能力，不會出現輸送不暢或堵煤。煤料通過導流板引導至皮帶中心，且移動速度與皮帶運行速度基本保持一致，從而減少了煤料對皮帶的直接沖擊和磨損，也大大減少了粉塵的產生。同時，當含塵氣體碰到導流板后，氣體會產生紊流，改變運動方向和速度，塵粒動能降低，逐步降落到皮帶上，從而實現粉塵和氣體的分離。

3.5 水霧化系統

本次改造新增噴淋除塵，即利用噴頭把水轉化為水霧，在兩道擋塵簾間形成水霧室。噴頭的霧化效果和霧化角度，在煤流表面形成保濕層，既保證對煤塵的捕獲，同時也減少耗水量。全封閉導料槽使塵源封閉，將粉塵限定在固定空間內，從而增加塵粒與水滴的碰撞機率和速度，提高除塵效率。含塵氣體濕度增加，塵粒相互凝聚，體積增大而沉積到煤表面，一起送至原煤倉，達到消除粉塵、凈化環境的目的。使用中，煤濕度檢測裝置的整定值根據煤粉含水率設定。水霧化系統包括閥門、過濾器、噴頭、電磁閥、傳感器等。管道采用PPR管材，保證牢固耐用與經濟性。管路中安裝有不銹鋼過濾器，確保能有效過濾雜質，防止噴頭堵塞。同時配有反沖洗裝置，安裝有反沖洗壓力罐，利用壓力罐中儲存壓力對過濾罐進行反沖洗。

本系統自動霧化系統與皮帶機聯鎖自動控制。通過皮帶轉動信號，自動啟停控制霧化設備，減少現場人員啟停工作量，提高效率。

3.6 控制系統

控制方式采用PLC程序控制方式，可實現就地或遠程控制除塵設備的啟、停。設置皮帶與除塵設備聯鎖，當皮帶啟、停后，除塵設備延后自動啟、停。

3.7 電氣

新增的除塵及防塵設施的電氣控制柜、電動機等，均滿足防爆和防護要求。

4 改造效果

4.1 除塵效果好

改造完成后，依據合同技術附件進行了裝置操作環境粉塵考核。取樣位置分別設置在輸煤皮帶棧橋和破碎樓。每班每個取樣點進行一次取樣。經72h考核，操作環境粉塵質量濃度全部合格。其中：輸煤皮帶棧橋最高6.39 mg/m3，最低1.42 mg/m3，平均 3.46 mg/m3；破碎樓最高2.62mg/m3，最低 1.16 mg/m3，平均 1.64 mg/m3。滿足《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》 《HG20532-93粉體工程設計安全衛生規定》的要求[2-3]。

4.2 防爆燃

褐煤粉爆炸下限為49～68g/m3。輸煤系統中的含塵氣體，若濃度過高會引起爆燃、自燃等問題。采用無動力除塵系統，大大減低了粉塵的濃度，有利于防止粉塵爆燃問題。

4.3 消耗低

無動力全封閉除塵系統，使粉塵利用自身動能在密閉空間內循環。當粉塵能量衰減后，落回皮帶，基本不用增加動力，是一種真正的環保除塵方式。同時，除去的粉塵重新回落到物料皮帶機上，節約煤料，也沒有新增固廢、液廢、氣廢排放。

4.4 投資低

無動力除塵與傳統布袋除塵相比，無需配套風機、管道、除塵器等設備，一次投資低，今后也無需更換布袋；設備布置簡單，充分利用皮帶運輸機頭部、尾部空間，能為裝置操作和檢修提供更多空間。

4.5 施工簡單

采用無動力分散除塵，技術新穎，結構簡單，易于技改，使用安全可靠。特別對于老裝置改造，停車時間短，施工工期容易控制。在提前準備好設備和材料后，利用日常檢修停車時間，分段實施。

4.6 運行費用低

無動力除塵系統，運行成本低，基本無須人操作，并且可節約傳統生產工藝中每天安排的棧橋清掃人員。同時，增加的導流板，降低了煤塊對皮帶的沖擊磨損，膠帶等備件更換周期延長。

5 結語

熱電裝置輸煤系統，采用無動力除塵系統，在除塵效率、耗電量、運行維護等方面均優于傳統袋式除塵。裝置占地少，初期投資低，且施工周期短、除塵效果好，目前在火力發電裝置中廣泛使用。今后，也可在磷復肥等固體物料輸送環節中，根據介質特性推廣使用。特別是，對于如硫磺等介質，采用無動力除塵，可有效解決硫磺粉塵洗滌帶來的污水處理等二次污染問題。在生產實際中，應根據工藝特性，配合采用多種除塵方式，既有效解決粉塵問題，還保障操作人員的身體健康，節約能源，保護環境。