火電廠輸煤系統粉塵超標原因分析與抑塵改造實踐
摘要
從轉運站落煤管、導料槽等方面分析某1050MW電廠輸煤系統煤塵超標主要是由于落煤管、導料槽、除塵器等原因造成的，并成功通過技術改造治理。
引言
某電廠兩臺1050MW機組投產后，由于落煤管設計不合理、導料槽不密封、抑塵設施效果差等問題造成輸煤系統轉運站煤塵長期超標，不符合職業衛生標準，嚴重威脅設備安全運行和作業人員健康。該廠通過專項分析，并實施綜合抑塵技改解決問題。
1 設備簡介
某電廠2×1050MW機組卸煤段皮帶機帶寬B=1800mm，速度V=3.5m/s。上煤段皮帶機帶寬B=1400mm，速度V=2.5m/s。
原設計主要采取以下除塵措施：
一是采用傳統的四方型落煤管和導料槽；
二是皮帶機頭部護罩和尾部導料槽安裝噴淋抑塵；
三是對落差≥4m的落料點導料槽上部布置緩沖鎖氣器；
四是各導料槽均設有多管沖擊式除塵器進行除塵。
2 原輸煤系統煤塵防治效果及煤塵超標原因分析
受各種因素影響，該廠轉運站多處總粉塵允許質量濃度實測值長期處于15～20 mg/m3區間，不符合《火力發電廠運煤設計技術規程》[1]規定的當煤中游離二氧化硅含量（質量分數）低于10%時，總粉塵允許質量濃度不超過4 mg/m3的行業要求，具體分析如下：
1）落煤管形狀、流線設計不合理。物料在內部折角處撞擊產生煤塵顆粒和形成高速誘導風形成正壓外泄煤塵。另由于折角易導致煤濕時粘煤、堵煤，落料點不正致皮帶跑偏、撒煤等故障。
2）傳統導料槽整體密封性差。導料槽兩側及導料槽出口處由于皮帶的跳動、物料的運動易造成密封性不佳，以及導料槽出口風速高，造成煤塵外溢。
3）水沖激除塵器除塵效果差。該除塵器由于離落料點較遠及設計的抽風量不足，無法將槽內混合空氣完全抽走。
4）水噴淋效果差。原導料槽尾部和頭部護罩處水噴淋顆粒大，捕捉煤塵能力差，產生揚塵。
3 技改方案
技改主要針對T6、T7轉運站及碎煤機樓共七臺皮帶機采取改裝抑塵防堵曲線落煤管（以下簡稱曲線落煤管）、沉降式導料槽以及微米級干霧抑塵，拆除原緩沖鎖氣器、沖激式除塵器和水噴淋抑塵設施的綜合技改方案，具體如下：
3.1 曲線落煤管改造
1）曲線落煤管主要包含頭部集流導流裝置、落煤管本體和給料匙等裝置。
2）頭部集流導流裝置：取消原煤流擋板，新型頭部集流導流裝置導流擋板采用曲線下伸至皮帶機頭部漏斗內，使物料以較小的沖擊角度與頭部集流導流裝置漸變接觸，以非常小沖擊角度收集并限制運動的物料流，在導流擋板的引導下逐漸改變流動方向，使物料朝輸送機系統下方設備平緩流動；物料在頭部集流導流裝置的作用下得到匯集，能夠匯聚“排隊”運動，從而有效減小誘導風、抑制煤塵的產生，并最大程度降低物料速度的損失，避免物料在頭部漏斗位置發生堆積堵塞。
3）落煤管本體：落煤管采用弧形流線型、“U”形截面結構設計，總體設計保證物料的匯集輸送，結合落差的大小設置誘導風抑制系統和緩沖物料沖擊系統，避免采用傳統落煤管時直接落料對受料皮帶造成直接沖擊的現象；落煤管的設計保證所有落料點和膠帶對中，運行期間不發生落料點不正常現象。
4）給料匙：給料匙安裝于落煤管最底部，用于接收物料流并將其放在受料帶式輸送機上。給料匙確保物料的移動方向與受料帶式輸送機運行方向相同，且其速度接近受料帶的帶速，以有效減少煤塵的產生。給料匙出口采用向前擴容設計，其兩側深入導料槽內側，對一條膠帶只有一個落料點的，給料匙尾部距離膠帶不高于150 mm，雙邊各留50 mm距離；對后點落料點則要充分估計煤流的高度設計，給料匙具有導正落料的作用，從而減少對膠帶的沖擊、磨損、偏心加載、襯板磨損等問題。
5）落煤管、集流導流裝置和給料匙沖擊面內襯高鉻雙金屬耐磨復合鋼板，總厚度不低于24mm(12mm基材+12mm堆焊）；堆焊表面硬度（HRC）為58～60，含碳量w (C）不低于4%～5%，含鉻量w (Cr）不低于32%，耐磨性能是普通耐磨鋼6～10倍以上。磨損面內襯采用不小于25mm厚、Al2O3含量（質量分數）95%以上的純陶瓷耐磨材料；集料斗、中間過渡段管壁和給料匙內耐磨陶瓷內襯光滑順暢、耐磨損、能抗強力沖擊、易安裝且不易脫落。
6）曲線落煤管總體技術采用Solid Works三維立體設計建模技術，借助于先進的顆粒學仿真軟件EDEM，對散狀物料輸送過程中顆粒體系的行為特征進行較真實模擬，從而優化物料通道。通過落煤管的優化設計從源頭上解決原落煤管轉運時產生的煤塵大、容易堵料及膠帶跑偏等問題，確保物料轉運安全、高效順暢、清潔。
3.2 沉降式導料槽改造
1）沉降式導料槽包含側板、頂板、支撐槽鋼、耐磨襯板、防溢裙板、迷蹤式擋簾及下部的托輥、支撐板（條）部分。
2）導料槽內部：內側全長采用500mm×230mm×16mm螺栓連接的聚氨酯耐磨密封襯板，襯板最低距離膠帶不大于5mm，可起到一級密封，有效防止側板磨穿并保護防溢裙板。導料槽兩側均安裝高密度橡膠和超高分子聚氨酯防溢裙板，可起到二級密封，以上措施可確保導料槽兩側的完全密封。
3）導料槽下部：該型導料槽膠帶下設置托輥+支撐板（條）的組合方式。支撐板（條）與皮帶機支架連接，維護人員無需進入導料槽即可直接在導料槽外更換皮帶下部的支撐板（條）。支撐板（條）表面采用大于400萬超高分子量聚乙烯材質、表面平滑、不傷皮帶、具有良好的耐磨和防火性能，實現對皮帶的連續支撐，不出現漏煤、漏粉現象。
4）導料槽降塵原理：高速誘導風一部分透過阻風簾進入循環區，另一部分過循環泄壓裝置泄壓并改變風向，在裝置出風口與進入循環區的誘導風形成對沖，從而降低風速，同時這部分風可以促進循環區的煤塵局部循環起來，再經過循環降塵區進行二級循環降速；在導料槽內加裝迷蹤式天然橡膠膠條擋簾和PU阻風簾，促使誘導風走S型走道，從而有效降低風速和吸附、控制煤塵。
3.3 微米級干霧抑塵改造
1）本次改造加裝兩套微米級干霧抑塵系統，每套干霧抑塵系統主要由干霧主機、空壓機、水氣分配器、萬向節總成（含噴頭）等設備及儲氣罐、水管線、壓縮空氣管線、全自動反沖洗過濾器、增壓泵、自動控制系統等配套部分組成。
2）干霧抑塵主機：干霧抑塵機由電控系統、多功能控制系統、流量控制系統組成。主機將氣、水過濾后，以設定的氣壓、水壓、氣流量、水流量按開關程序控制閥打開或關閉，經管道輸送到萬向節中去，實現噴霧抑塵。
3）空壓機：采用箱式結構、螺桿式壓縮機。碎煤機樓、T6轉運站空壓機功率分別為37kW、55kW，分別可供46、68個噴頭運行。
4）水氣分配器：通過水氣分配器實現水、氣、電主管線與萬向節總成的連接，并根據現場情況通過PLC控制實現各萬向節總成分別噴霧。
5）萬向節總成：由噴頭、噴頭固定座、萬向節接頭、防護鋼管、水、氣連接管組成。單落煤點的導料槽按落煤點后、落煤點前、導料槽近出口共三組、每組兩個噴頭共六個噴頭設置，尾部滾筒設置兩個對吹噴頭，頭部護罩設置四個噴頭。
6）微米級干霧抑塵系統通過壓力將液體供給萬向節總成，液體和壓縮氣體在萬向節噴霧器總成內部混合，產生超聲波震蕩功能的微米級、漫射型噴霧。噴霧顆粒直徑1～10μm，對懸浮在空氣中尤其是5μm以下的可吸入顆粒進行有效地吸附，使皮帶機頭部護罩、導料槽內部及尾部滾筒處的煤塵受重力作用沉降，從而達到整體抑塵作用。
技改后落煤管和導料槽橫向結構如圖1所示：
圖1 技改后落煤管和導料槽橫向結構
4 結語
將傳統方形落煤管、普通導料槽轉運設施和水沖激除塵器、水噴淋的抑塵設備改造成防堵抑塵曲線落煤管、沉降式導料槽和微米級干霧抑塵系統的抑塵組合，可以大幅將轉運站總粉塵允許濃度降低至《火力發電廠運煤設計技術規程》規定的4mg/m3以下，治理了安全隱患，同時解決電廠轉運濕煤時容易粘煤、堵煤，因落料點不正導致的跑偏、撒煤，以及直接落料沖擊、損壞皮帶等現象，有效提高輸煤系統安全、文明生產水平。
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