空气动力抑尘技术在火电输送系统中的应用

李志刚

（神华国能焦作电厂有限公司，河南　焦作　454100）

空气动力抑尘技术在火电输送系统中的应用

李志刚

（神华国能焦作电厂有限公司，河南焦作454100）

通过介绍PKY系列无动力除尘的原理及系列产品，同时结合笔者在援疆期间参与的哈密煤电公司大南湖电厂输煤系统无动力除尘改造亲身过程，以及对几种输煤系统除尘装置的比较，介绍无动力除尘在输煤系统中的应用及其优势。

皮带机；粉尘浓度；涡流抑尘装置；环流抑尘装置；微尘吸附分离装置

皮带输送机从1868年在英国出现至今已有100多年，广泛用于矿山、冶金、建材、化工、选矿、煤矿、焦化和火力发电等行业的物料输送中。适用于输送堆积密度小于1.67t/m3，易于掏取的粉状、粒状、小块状的低磨琢性物料及袋装物料。除输送袋装物料外，扬尘十分严重，不仅污染了工作场所和周围环境，还产生了大量的尘肺病。因此，皮带输送机除尘研究也已超过一个世纪，在世界范围先后产生了无动力抑尘（管道除尘）、水雾除尘、布袋除尘、脉冲除尘、旋风除尘、静电除尘、滤筒除尘、单机除尘（扁布袋）和多管除尘等技术，以及由上述除尘技术衍生出来的几十种除尘设备。但是，除尘效果都没有达到各国规定的卫生要求。尘肺病一直威胁着职工的生命和健康，成为工业生产中卫生和环保的百年难题。

众所周知，空气流动是造成粉尘漂浮飞扬的根本原因，消除粉尘气体的空气动力，粉尘就会沉降下来。PKY系列皮带输送空气动力抑尘设备是根据空气动力学原理开发的，其原理是使皮带输送转换过程中产生的湍流粉尘气体，经过涡流、环流等约束运行方式和先进的综合技术措施，充分释放粉尘气体的动能，使粉尘回落到皮带输送物料表面；并通过回流管使导料槽出料口产生相对负压，杜绝粉尘气体的外溢，从而达到抑尘目的。与现在普遍使用的布袋除尘器、水冲击式除尘器和静电除尘器相比，由于除尘原理不同，除尘方式则完全不同，布袋、水冲击和静电都属于尘气分离式除尘器，对粉尘初始浓度有严格的要求，有卸灰系统，产生二次污染；而空气动力抑尘不分离粉尘，对初始粉尘浓度无要求，属于抑尘器无卸灰系统，不产生二次污染。

1　空气动力抑尘技术在火点输煤系统除尘中的应用状况与技术创新

PKY系列空气动力抑尘技术自2011年在神华神东电力萨拉齐电厂（2×300MW循环硫化床煤矸石电厂）进行工业化实验成功以来，先后在神华神东电力萨拉齐电厂、神华神东电力新疆米东电厂（2×300MW循环硫化床）、郭家湾电厂（2×300MW循环硫化床）、神华国能天津大港电厂（2×300MW）、神华国能和丰煤电（2×300MW）和神华国能哈密煤电大南湖电厂（2×300MW）的输煤系统全面实施了空气动力抑尘技术改造，以及神华神东电力准东五彩湾电厂新建项目（2×350MW+4×1 000MW）输煤系统的抑尘应用。

输煤系统的除尘治理是一个系统性工程，不能只靠除尘器除尘，而要从引起扬尘的各个方面入手解决。在皮带尾部导料槽落料口采用导料槽密封，加装无动力除尘设备涡流抑尘装置、环流抑尘装置、微尘吸附分离装置、尾密封室、挡尘帘和改向滚筒清扫装置等一系列措施来抑制栈桥尾部的粉尘；同时，还必须对皮带头部落煤斗防护罩进行有效的密封，防止头部粉尘扩散至整个栈桥而使栈桥粉尘浓度超标；另外，输煤皮带的清扫器在粉尘治理中也起着至关重要的作用，在做好上述粉尘治理工作的同时，还必须对皮带头部、工作面、非工作面的清扫器进行有效调整，确保清扫器的清扫效果，防止皮带上粘煤，皮带在回程工作面及非工作面因皮带振动而使皮带上粘的煤扩散至整个栈桥，引起粉尘超标；同时，皮带的跑偏撒煤、落煤管的漏煤、皮带伸缩装置滑动密封、头部有带式除铁器的密封及自动采样装置弃料装置落煤的处理都影响整个栈桥粉尘治理的成败。而且输煤系统粉尘治理的难点有3处，一是卸煤沟给煤机卸料装置，二是碎煤机转运站，三是煤仓间犁煤器卸料口［1］。通过在实践应用中不断改进和完善，创造性地开发了给煤机抑尘装置、碎煤机抑尘装置、锁气漏斗抑尘装置及原煤斗通风管抑尘装置，有效地解决了输煤系统中粉尘治理的这三道难题，从而形成了完整、系统、规范的火电输煤系统空气动力抑尘技术，完成了从卸煤到上煤的火电输煤系统全面涵盖的系列产品：给煤机抑尘装置、碎煤机抑尘装置、转运站抑尘装置、锁气漏斗抑尘装置、原煤斗通风管抑尘装置、改向轮清扫器及落煤管头部护罩抑尘系统等。

皮带PKY系列无动力抑尘装置主要由涡流抑尘装置、环流抑尘装置、微尘吸附分离装置、尾密封室和挡尘帘等组成。涡流抑尘装置，对原煤下落形成的湍流粉尘气体进行约束、整流，形成涡流回旋，不断地消除粉尘气团的空气动力，实现初级尘；环流抑尘装置，对经过涡流降尘装置处理的粉尘气体再次进行约束、整流，形成环流回旋，持续地消除粉尘气体的剩余空气动力，实现二级降尘；微尘吸附分离装置，对扰动气流产生的粉尘气体进行吸附分离，清除呼吸性煤尘，从而达到抑尘目的。

锁气漏斗抑尘装置，主要是缓解犁煤器煤流落入锁气漏斗时对侧壁造成的冲击和抑制产生的扬尘，阻止原煤落入原煤斗占位造成的煤尘气体逆冲进入煤仓间。原煤斗通风管抑尘装置，主要是抑制原煤落入原煤斗占位挤压外溢的气体中的粉尘，以及持续不断地将原煤斗产生的挥发分排到室外，消除可燃气体可能发生爆燃的安全隐患。皮带输送机改向轮清扫器，主要是清扫改向轮粘结滚卷的煤尘，消除皮带输送机扬尘。

PKY系列无动力抑尘系列设备为火电输煤系统除尘带来了革命性的变化，经省部级卫检机构和电力企业安健环部对改造的7家电厂多次反复检测，当电煤全水分不低于12%，除尘效果完全达到了国家职业卫生标准GBZ2.1-2007《作业场所空气中呼吸煤尘卫生标》［2］规定，总粉尘允许浓度不超过4mg/m3，呼吸性粉尘允许浓度不超过2.5mg/m3，排放空气含尘浓度不超过50mg/m3的标准；呼尘2.5mg/m3，也是目前国内外唯一达到这一标准的除尘设备。

2　空气动力抑尘技术性能特点

通过7家火电企业的实际应用发现，空气动力抑尘技术在火电输煤系统除尘中，具有如下突出的性能特点：①国内外唯一达到“作业场所空气中煤尘卫生标准”的除尘技术设备；②不用水、不用电，无噪音，不产生二次污染的节能节水卫生环保技术；③安全的抑尘设备，因为粉尘气体在密闭的厌氧腔体中运行，又无任何转动部件和电气部件，煤尘爆燃三要素缺少了充足的氧气和火源两要素，杜绝了煤尘爆燃的可能，所以是非常安全的抑尘设备；④设备结构简单，无需操作，免维护；⑤抑尘设备主体使用寿命30a，极少的易损件（煤尘分流器挡尘帘、100%聚氨酯材料档皮）更换周期为2a，费用低廉；⑥对落料点煤尘初始浓度无限值，适用范围广；⑦PKY系列无动力抑尘装置改造不受输煤系统现场空间的限制，能根据现场实际情况设计适合现场安装条件的抑尘装置。

3　空气动力抑尘技术在火电输煤系统中的应用

空气动力抑尘技术在新建火电项目输煤系统中的应用，相比其他传统输煤除尘装置有着明显的优势。首先，不需要预留土建空间，不需要设置专用的除尘间，从而节约了土建支出；其次，由于空气动力抑尘技术采用空气无动力设计不需要电源，设计施工中不需要设计和安装动力及控制电缆，节约了设计与电缆的购买及安装支出；此外，空气动力除尘不需要在落煤管、犁煤器落料口安装锁气装置，节约了设备开支。

空气动力抑尘技术在已有其他除尘装置的改造项目中也比较简单，且整个改造过程不影响输煤系统的运行，在2h内能随时使改造皮带投入运行，从而有效地保证了改造过程中输煤系统的上煤安全。改造过程大致如下：①拆除原有除尘设备，改造原有导料槽，调整导料槽下缘直线度，在导料槽内安装平衡器和尾密封室，安装楔铁式防溢裙板压锁装置，更换全聚氨酯防溢裙板；②在落煤管前侧和导料槽上部安装PKY空气动力抑尘装置，包括涡流抑尘装置、环流抑尘装置；③对落煤管头部护罩进行密封，安装改向轮清扫器，对皮带清扫器进行调整等。

现以神华国能哈密煤电公司大南湖电厂2×300MW发电机组输煤系统无动力除尘改造为例，介绍整个改造过程如下。

3.1输煤系统除尘情况简介

转运站及翻车机下振动活化给料机、事故料斗下振动活化给料机落料装置采用11台15kW的多管水冲击式除尘器，煤仓间原煤仓采用12台7.5kW的多管水冲击式除尘器。改造前该厂输煤系统除尘器存在缺陷发生率高、维护工作量大、对水压和水质的要求高、除尘效率低等特点，从而造成维护成本大，浪费了大量的人力物力，且除尘效果达不到保证，给人身、设备造成了极大的安全隐患。维护工作量大主要表现在，要定期对除尘器水位检测装置进行清理，若清理不及时就会使水位检测不准确，导致出现排污阀故障不能排污、不能及时补水等缺陷，从而引起除尘器不能正常投运；还有煤仓间除尘器经常因为水压低，而导致除尘器不能投运的情况。

3.2改造方案

在保存原有多管水冲击除尘器的基础上，逐个对翻车机下振动活化给料机、事故料斗下振动活化给料机、#1转运站、#2转运站、#3转运站、碎煤机室、#4转运站、#8皮带伸缩装置、#5皮带伸缩装置、#4皮带头部带式除铁器以及20个犁煤器落料口、12台原煤仓进行了系统的无动力除尘改造。

对于转运站落料口，首先对导料槽进行改造，校准导料槽边缘直线度，将导料槽挡皮更换为100%聚氨酯材料挡皮，挡皮固定改为楔铁固定，方便挡皮的安装调整及更换；在导料槽尾部加装尾封装置，防止煤尘从导料槽尾部跑出；在导料槽上部落煤管前部，打开导料槽上盖板，从落煤管开始向前依次安装涡流抑尘装置、环流抑尘装置，环流抑尘装置上有一环流管，把换流管引入落煤管上方，形成环流；在导料槽内部安装3道微尘吸附装置，过滤粘接泄漏粉尘；在导料槽出口安装档煤帘，彻底杜绝粉尘随煤流从导料槽跑出。

对于#8皮带伸缩装置、#5皮带伸缩装置在滑动接口处安装100%聚氨酯材料挡皮进行密封，对伸缩头头部护罩与固定落料口之间用100%聚氨酯材料挡皮密封；同时，对转运站伸缩装置上下层之间的空档安装隔离板，防止落煤造成下部二次污染。

3.3改造效果

改造后经现场实测，完全达到了当电煤全水分不低于12%，国家职业卫生标准GBZ2.1-2007《作业场所空气中呼吸煤尘卫生标》规定，总粉尘允许浓度不超过4mg/m3，呼吸性粉尘允许浓度不超过2.5mg/m3的要求，有效地改善了整个输煤系统的环境，确保了人身及设备的安全。

4　空气动力抑尘技术与现行除尘技术的比较

以神华国能哈密煤电公司大南湖电厂2×300MW发电机组输煤系统无动力除尘改造为例，对比空气动力抑尘与多管冲击式、布袋式除尘器、双封闭+回流管+水雾抑尘、静电除尘器和曲线落煤管的经济性能如下。

PKY系列空气动力抑尘设备项目投入400万元左右，不用电、不用水，无噪音，无二次污染，免维护；多管冲击式除尘设备投资350万～400万元，需要连续提供动力，按单路皮带运行，除尘器日运行负荷140kW，日运行12h，年消耗电量61.32万kW·h，年用水量4万～6万t水，并且会造成二次污染，且检修维护工作量大；布袋除尘设备、静电除尘器，在投资、年消耗电量、年用水量、设备维护等方面与多管水冲击除尘相当，这些都属于传统的尘气分离式除尘器，对粉尘初始浓度有严格的要求，有卸灰系统，产生二次污染，并且产生大量的检修维护工作量，增加维护运行成本。双封闭+回流管+水雾抑尘需投资400万～450万元，由于卸掉了皮带输送机两侧托辊采用滑板支撑，使电机负荷增加30%～50%，按下限计算年运行电能消耗增加197万kW，用水量年6万～8万t，无二次污染，需大量检修维护；曲线落煤管是通过对煤流的动态模拟仿真，保证物料按最佳角度进入，保证物料的汇集输送，控制物料的轨迹和速度，控制煤流诱导风从源头上控制粉尘的产生，是一种较先进的煤尘控制技术，但此种方式投资较大，是以上除尘方式投资的2倍以上，对设备的改造较大，改造周期较长，影响电厂的正常运行，不适合改造工程，更适用于基建安装期。

由此看出，PKY抑尘设备与现在发电厂广泛使用的布袋除尘器、水冲击除尘器、双封闭+回流管+水雾抑尘、静电除尘器相比（以2×300MW发电机组为例），每年不仅节约运行、卫生、检修和维护费约120万元，而且因不加水节约发电标煤0.59万～1.17万t（电煤加入1t水就多消耗0.147t发电标准煤），同时消除了发电厂的卫生死角和尘肺病威胁，文明生产进一步提高，有着广泛的社会和经济效益。与曲线落煤管抑尘技术相比，有着节约资金，适用范围广，不受输煤系统现场空间的限制，能根据现场实际情况设计适合现场安装条件，不影响设备的正常运行等优点，较适用于改造工程。

［1］DL/T518.1-2004.火力发电厂运煤设计技术规程第1部分：运煤系统［S］.

［2］GBZ2.1-2007.作业场所空气中呼吸煤尘卫生标［S］.

Application of Air Powered Dust Suppression Technology in Power Transmission System

Li Zhigang
（Jiaozuo Power Plant Co.Ltd.，Jiaozuo Henan 454100）

By introducing the PKY series of non dynamic dedusting principle and a series of products，combined with participation by the author during the Yuanjiang Hami Coal and electricity company Dananhu thermal power plant coal handling system without power dust transformation personal process，and comparison of several coal conveying system of dust removal device，the application of the non dynamic dedusting in the coal conveying system and its advantages were introduced.

belt conveyor；dust concentration；dust suppression device；circulation vortex separation device；adsorption separation device of dust

TM621

A

1003-5168（2016）07-0143-03

2016-06-13

李志刚（1977-），男，工程师，研究方向：输煤设备检修维护管理。