發電廠灰庫揚塵綜合治理技術及應用

黃權浩，李德波，馮永新，陳 拓，周杰聯

（1.廣東電力發展股份有限公司沙角A 電廠，廣東 東莞 523936；2.廣東電科院能源技術有限責任公司，廣州 510080）

0 引言

目前，燃煤電廠環保尤其是揚塵改造亟待發展[1-2]。某發電廠Ⅱ期機組由于現行干灰卸料設備在運行時存在卸料時間長、揚塵大等問題，對周邊設備造成了嚴重的二次污染并極大地影響了環境。同時，上述問題的產生惡化了運行人員的操作環境，增大了運行人員的維護工作量及成本并嚴重危害到運行人員的身體健康（AQ4202-2008《作業場所空氣呼吸性煤塵接觸濃度管理標準》中規定，作業場所空氣呼吸性粉塵濃度不得高于5 mg/m3）[3]。目前已經有多個發電廠進行了相關改造且取得了良好的效果[4-7]，較為典型的有：大唐三門峽發電廠通過對原灰庫布袋除塵器、排塵風機、散裝機除塵器及干灰庫料位計進行合理改造，有效解決了灰庫冒灰的問題[4]；花園發電廠則通過改造干灰卸料設備改善了周邊環境[5]等。現階段，該機組干灰處理量減少濕灰處理量增大，使得灰庫干灰無法及時往外運輸，灰庫灰位常年維持高料位，導致了灰庫揚塵大等問題。因此，為防止灰庫灰位出現高料位及揚塵污染以保障機組良好運行，急需對傳統卸灰系統進行更新改造。

本文通過應用新型散裝機系統對卸灰系統進行技術更新改造，成功解決了干灰庫揚塵這一問題，減少了周邊環境污染，使得灰庫系統綜合性能大為提高，每年節約維護費用50 萬元以上。

1 原系統概況及其主要問題

1.1 Ⅱ期輸灰系統

該發電廠Ⅱ期為2×300 MW 機組，采用臥式四電場靜電器，每臺爐輸灰系統在電除塵器下方設有1 套氣力除灰。每電場設有4 個灰斗，每個灰斗下設1 臺輸送槽，其中一電場的輸送槽將干灰送至原灰庫和粗灰庫；二電場的輸送槽既可將干灰送至原灰庫和粗灰庫，也可送至細灰庫；三、四電場的輸送槽將干灰送至細灰庫。一電場每4個輸送槽配置1 根輸灰管（分A 側、B 側輸送），有2 根輸灰管；二、三、四電場各配置有1 根輸灰管。電除塵輸灰系統采用PLC（可編程邏輯控制器）控制方式，通過料位、時間和壓力來控制干灰的輸送過程，以程序控制為主，同時能進行CRT（顯示器）監控并能進行就地手動和遠方手動操控。Ⅱ期工程設有3 座鋼制錐底干灰庫，其中原灰庫、粗灰庫和細灰庫各1 座。每座灰庫直徑9 m，有效容積500 m3。每座灰庫設有2 個卸料口，其中1 個為干灰卸料口。 灰庫設置卸料設備運轉層，標高5.2 m，干灰卸料設備、 氣化風電加熱器、加水攪拌機及相應就地控制箱布置在設備運轉層上。灰庫頂部布置乏氣處理用脈沖布袋除塵器、壓力真空釋放閥及料位計。

1.2 原干灰散裝機系統

干灰卸料口接干灰散裝機系統，由手動插板門、輸送斜槽、脈沖型布袋除塵器、干灰散裝機組成，采用氣動翻板門實現起閉，電動節流門實現流量控制，手動插板門下裝有一檢修門。脈沖型布袋除塵器過濾面積為10 m2，其下部的灰斗可作為斜槽的緩沖灰斗，又可承接布袋振落下來的灰，引風機布設在脈沖除塵器上，將凈化空氣排向大氣。干灰散裝機布置在布袋除塵器下面，料位信號采用料位風機強壓差開關獲得，同時針對雙進料口的罐車采用雙吸嘴以減少揚塵。

1.3 主要問題及原因

（1）散裝機負壓布袋除塵器處理量過小。

基于該發電廠灰庫下每臺散裝機設計出力100 t/h，應配置不小于135 m3/h 的負壓除塵器，而目前除塵器的引風機出力僅為11 m3/h，遠不能消除散裝機正常工作下產生的正壓氣流，導致揚塵過大。

（2）散裝機設計不合理，密封性差。

散裝機內膽設計構造存在缺陷，該廠目前使用的散裝機內膽為6 節從小到大直徑不同的卸料直管套裝組合而成。在卸料過程中，粉煤灰物料下行時隨著由小到大卸料直管段的直徑放大，空間隨之增大，造成粉煤灰松散，裝車過程中粉塵揚起較大造成揚塵，負壓回流通道粉塵含量較大，除塵器灰斗積灰不能在裝車過程中進行有效排空，需要人工清理，運行維護工作量大。

（3）生產效率低。

需多窗口裝灰，排灰速度慢，裝載1 輛46 t的灰罐車需要近1 h 的時間，給灰庫的運轉工作帶來庫容壓力。

（4）散裝機傳動鋼絲繩紊亂。

由于散裝機內膽設計構造存在缺陷，導致運行過程中不平穩，容易出現卡塞，伸縮節4 組鋼絲繩受力不均勻，經常導致未完全受力的傳動鋼絲繩出現紊亂和托輥。

（5）下灰管堵塞。

原空氣斜槽的設備配置造成排氣不暢，產生揚塵。運行中負壓風道灰量較大，經常由于負壓通道氣流受阻，形成負壓通道真空，散裝機外防塵伸縮節向內膽管道吸附，外部氣流中斷，散裝機下料通道在負壓真空狀態下受阻堵塞。

（6）熱控自動失靈。

散裝機整體設計不合理，經常由于裝車料滿信號可靠系數差、運轉機械部分不暢等原因導致控制自動經常失靈。

（7）散裝機系統隱藏漏灰點。

散裝機系統部分組件在使用過程中密封程度變差后形成新的漏灰點。

2 改造方案及效果

2.1 改造目標

根據現場實際情況，提出以下改造目標：

（1）解決跑冒漏灰問題，提高除塵效率。

（2）提高設備自動化程度，提高設備運行穩定性。

2.2 改造方案

2.2.1 跑冒漏灰治理

基于現場運行狀況，拆除原有灰庫3 套干灰散裝機系統設備，改原空氣斜槽式卸灰為灰底直排式卸灰。將空氣斜槽節流式排灰改為無節流直通式真空負壓快速罐裝系統，90%的裝車過程中裝載狀態為全開度直通式排灰，裝車速度快，可極大提高工作效率。

使用新型散裝機系統，如圖1 所示，替換上球面散裝頭、密封套筒伸縮節、可伸縮外層風筒布袋、高壓高效布袋除塵裝置、自潤滑密封免維護螺旋輸送機等新設備，在裝灰過程中關閉除灌裝口以外的其他灌口，充分保證各個潛在跑/冒/漏灰點都有防范措施，系統根除灰污染。各部件具體情況如下：

圖1 新型散裝機系統

（1）球面散裝頭（見圖2）[8]采用耐磨材質彈性球面體設計，具有橡膠緩沖密封性，可實現在裝卸過程中與汽車等粉罐圓形進料口無縫對接，提高了粉灰進料口接觸面的高效密封性，保證了罐車內負壓穩定，在確保不揚塵漏灰的情況下提高裝車速度。

（2）與傳統設備相比，散裝機下灰管采用鋼質耐磨密封套筒式伸縮節結構（見圖3）[9]，使灰粉流與排氣氣流的通道徹底分開。罐車內氣體排出阻力降低，進入除塵系統的氣體含粉量大大減少。灰粉流在下料管道內更暢通，使其在不揚塵的情況下增強了灰粉流進入罐車的流動速度，裝載時間和工作效率得到大幅提升。

（3）可伸縮外層布筒風袋（見圖4）采用高強聚氨酯碳纖維復合材料，骨架不易變形，耐用可靠使用壽命長。 確保罐車內負壓，使其排氣暢通，提高裝車速度的同時保證了密封性。

圖2 球面散裝頭

圖3 密封套筒伸縮節

圖4 風筒布袋

（4）高壓高效布袋除塵裝置（見圖5）適合于安裝在空間高度不足的地點，便于日常維修與布袋的更換保證使用性能。良好的封閉性與運行可靠性可充分保證無泄漏、安全、可靠、效率高、運行振動及噪音小。

（5）新使用的螺旋輸送機（見圖6）因具有自潤滑密封無泄漏免維護的特點，能長期安全可靠運行。 其主軸采用機械密封，具有較好的密封性，可有效避免漏灰、跑灰。

圖5 高效布袋除塵裝置

圖6 螺旋輸送機

2.2.2 設備穩定性及自動化程度提高

設計裝灰過程中，僅有一個灌口打開裝灰。當罐車接近裝滿時車內負壓降低，PLC（可編程邏輯控制器）系統根據罐車內負壓降低程度自動控制排灰耐磨陶瓷調節閥的開度，確保裝車全過程不冒灰、漏灰及無揚塵。具體新增設備如下：

（1）鋼絲繩張緊裝器。卷揚裝置在產品中采用了三繩獨立的鋼絲繩防擰絞張緊裝置（見圖7）[10]，使鋼絲繩在散裝頭升降過程中始終保持繃緊狀態，有效解決了升降過程中容易產生的鋼絲繩松弛、擰絞和打結等問題，提高了設備可靠性、安全性和工作效率。

圖7 鋼絲繩張緊裝置

（2）料滿控制裝置。散裝頭上設有料滿控制裝置（見圖8）[11]，系統采用音叉和負壓雙路感應，配以高壓噴吹防誤動系統確保靈敏可靠。當檢測到灰分料罐裝到設定料位是能準確可靠地自動停止裝料，確保裝灰過程不漏灰冒灰，減少環境污染。

圖8 料滿控制器

（3）下料指示器。裝車過程中由于系統無揚塵、全密封，工作情況不明顯，因此通過下料指示器（見圖9）現場指示，同時將信號輸入PLC 顯示。

圖9 下料指示器

2.3 改造效果

2.3.1 改造前后灰庫散裝機系統情況比較

改造前后灰庫散裝機系統的技術數據對比情況如表1 所示，對比分析可知，系統出力在改造后提高了2～3 倍，裝車時間僅為改造前的1/6～1/2，表明灰庫貯存粉煤灰的安全性及罐車周轉效率得到提高，減少了車輛費用和粉煤灰庫存壓力。且改造后設備泄漏點減少至幾乎沒有，可基本免維護，減少了維護成本。此外，改造后散裝機系統及罐車運行過程全密封，除塵效果大幅度提高，現場無揚塵及泄露，極大改善了灰庫周圍現場環境，減少了發電廠生產環境考核壓力。

2.3.2 經濟及社會效益

干灰散裝機系統改造徹底解決了干灰庫揚塵及裝車時間長的環保技術問題，技術改造所采用的設備具備一鍵式自動化控制功能，且比較穩定、可靠。系統投產以來，未發生任何故障，幾乎未產生維護量和維護費用。對比原有設備，新設備使用壽命延長，提高了灰庫系統設備的運行可靠性，保障機組安全運行，改善了干灰揚塵對環境及周邊設備的污染，綜合性能大為提高，每年可節省維護費用不少于50 萬元。該應用不僅在技術上取得了較大的突破，解決了生產中的環保技術難題，而且為相關企業在生產中解決同類問題提供了科學依據，具有廣泛的應用價值，對今后發電廠除灰系統的設計有一定的借鑒作用。

表1 改造前后灰庫散裝系統技術數據

3 結語

通過對某發電廠灰庫粉煤灰揚塵綜合治理結果的分析判斷，該廠灰庫裝車過程中的設備運行、人員安全、環境污染等方面均有顯著改善，達到預期目標。這一改造解決了灰庫污染的環保難題，不僅有利于節能環保，也有益于提高企業綜合經濟效益和社會效益。