电厂超声波干雾抑尘除尘系统的应用与效果

陈昌虎　徐新民　毕净　金天　邹新富　虞伟军

摘 要：温州电厂煤仓间原有的高压静电除尘器，经过多年的运行，除尘器内部部件磨损老化较为严重，两台机组除尘效率均低于80%，除尘器的粉尘浓度已经严重超标，已不能满足当今环保要求，采用超声波干雾抑尘除尘系统可很好解决这一难题。文章介绍超声波干雾抑尘除尘系统的工作原理，分析了电厂粉尘特点及采用超声波干雾抑尘除尘系统现场治理后粉尘治理效果，并与原除尘设备进行了对比。

关键词：粉尘治理；超声波干雾抑尘；应用效果

温州电厂是华能国际电力股份有限公司开发、建设的全资电厂，是国内第一个开始建设并投产国产百万千瓦超临界燃煤机组项目，其主要是将储存的煤经破碎、皮带运输、犁煤等工艺处理，运送到煤炉，在输送过程中会产生大量的生产性粉尘，严重污染环境，煤仓间的环境污染尤为突出，危害工人身体健康，煤粉损失严重，对其进行治理是十分必要的。现有的高压静电除尘器，经过多年的运行，除尘器内部部件磨损老化较为严重，除尘器的整体除尘率偏低，两台机组电除尘器除尘效率均低于80%，除尘器的粉尘浓度已严重超标，已不能满足当前及今后环保的排放要求，且当内部积煤较为严重时易发生火灾，因此，必须加以改造。通过资料收集、摸底测试及现场踏勘等方式，并针对机组燃煤和水的特性，通过对各种除尘器技术的特点和改造效果进行经济技术对比，在满足场地布置的前提下，对输煤系统煤仓间一期C-15A、C-15B两条输送皮带改造采用超声波干雾抑尘控制系统方案，拆除原来12套高压静电除尘器。改造完成后，除尘效果良好。

1 粉尘治理

1.1 产尘部位

煤仓间输煤系统粉尘来源主要是由上一级设备至本机皮带的煤流大落差造成煤粉扬尘；另外皮带运行中，由于高速波动造成二次扬尘；粉尘飞扬最重要的地点是输煤系统落煤导料槽出口以及煤仓间犁煤器落煤口，由于落料冲气流影响，煤粉从导料槽出口和密封不严的缝隙鼓出，造成现场空间粉尘严重超标，给现场运行人员产生危害，影响电厂安全文明生产。

1.2 现有除尘设备及改造方案

1.2.1 布袋除尘器

目前有较多电厂采用布袋除尘方法，其优点是结构简单，投资较小，在正常情况下除尘效率较高。其缺点是在煤粉潮湿的情况下，由于煤粉潮湿及布袋眼高速气流通过易形成结露等因素，很容易沾堵布袋眼，必须频繁进行布袋烘干加热并启动震打装置，清灰效果往往不理想，此时除尘器就进入非正常工作状态从而大大降低除尘效率，而且必须经常更换布袋，系统维护工作量太大。经过广泛了解，大部分电厂设计安装的布袋除尘器都因设备本身及维护方面的原因无法正常投运，除尘效果不理想。另外，要求风机功率较大，比较耗电。

1.2.2 水浴式除尘器

水浴除尘（喷水除尘）的特点也是结构简单投资较小，但采用水浴除尘，要求风机功率要大，除耗电外运行时容易产生噪音，风压控制不好易造成水对粉尘的捕获能力降低，除尘效率很难达到理想状态。另外必须大量用水，并进行污水澄清处理，大量沉淀后的煤仍需进行输送处理，现场安装空间位置也很局促，在煤仓层犁煤器落料口无法安装水浴除尘装置。同时会增加煤的含水量，会使煤热值有损失。

1.2.3 高压静电除尘器

高压静电除尘器本体为多管立式结构，并列的圆管为集尘极，圆管中心是电晕线。当电晕线加上一定的直流高压时，电晕线便产生放电，放出大量高速的电子及正负离子，当含尘气体按一定的流速在筒体内通过时，高速的电子与其碰撞，并吸附在粉尘上，使粉尘带电，带电粉尘在电场力的作用下，高速跑向带正电的筒体，释放电荷后沉积在筒壁上，靠粉尘堆积的自重，自动剥离落于集成灰斗内，经锁气门自动排到皮带工作面上被带走，可以有效防止高浓度粉尘从导料槽出口和密封间隙鼓出，处理风量大，负压抽风量可达15000立方米/小时。但是静电除尘器极板容易集灰、结堵。且对粉尘比电阻有一定要求，不能使所有粉尘都获得到很高的净化效率，设备比较复杂，要求设备调运和安装以及维护管理水平高。

1.2.4 改造方案选取

经过对这些除尘器进行比较、分析、筛选后发现，水浴式除尘器的阻力大，且必须排放大量含尘污水，排污自动化程度低，排污管道容易堵塞；高压静电除尘器极板容易锈蚀和结露，且安装和维护要求水平高；一般的布袋除尘器由于仅采用一次振打除尘，布袋容易集灰、结堵，布袋之间大桥，且布袋网框半年就锈蚀、变形，所以不能长期正常投用。

综合来看，目前各种除尘效果都不甚理想，迫切需要对现有的除尘设备进行改造。超声波干雾抑尘属于最新除尘技术，可以弥补以上除尘方式的一些弊端。各种除尘方式综合对比如图1所示。从图中可以看出，干雾抑尘除尘具有除尘效率高、自动化程度高、煤热值损失低、设备占地面积少、工程改造时程短等优势。因此，改造方案选取超声波干雾抑尘除尘系统。

2 超声波干雾抑尘除尘系统

2.1 超声波干雾抑尘工作原理

据云物理学核凝聚理论[1，2]，由于水滴的表面张力，极细小的粉尘只有当水滴很小或加入化学制剂（如表面活性剂）才会聚结成团颗粒。按尘在重力作用下的沉降特性可分为飘尘和降尘。习惯上分为：

（1）尘粒：较粗的颗粒，粒径大于75μm。（2）粉尘：粒径为1-75μm的颗粒，一般是由工业生产上的破碎和运转作业所产生。（3）亚微粉尘：粒径小于1μm的粉尘。

该系统利用压缩空气和低压水经过喷嘴产生微米级颗粒的干雾（1-10μm的液滴大小）。当水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近时吸附、过滤、凝结的机率最大。实践证明，粉尘可以通过水或化学剂被粘贴而聚结增大，但那些最细小的粉尘只有当水滴很小（如水雾）或加入化学剂（如表面活性剂）以减小水的表面张力时才会聚结成团，如图2所示。如果水雾颗粒直径大于粉尘颗粒，那么粉尘就仅仅跟随水雾颗粒周围的气流运动，很少或者根本没有接触，达不到抑尘效果。随着水雾颗粒大小的减小，当与粉尘颗粒相当时，后者便会随气流运动与前者碰撞、接触而粘结在一起。水雾颗粒越小，聚结的可能性就越大。

因此，这些（干雾）超细水滴附着凝聚相同大小的粉尘粒子（PM10即10μm或更小的粉尘粒子，呼吸性粉尘即漂尘）。稍微温润粉尘颗粒，然后大到可以降落的质量，从而从空气中降落达到粉尘治理效果，如图3所示。

2.2 超声波干雾抑尘系统整体设计

整个系统组成框图如图4所示，包含干雾抑尘系统（含中控主机、控制箱、流量分配箱、水过滤箱等），水气分配器（喷嘴、水路/气路控制阀、手动球阀、过滤器等）、防腐水泵、防腐电磁阀等防腐主要设备，用户仅需提供电源以及水源、气源，系统带有增压、调压、过滤等功能。系统采用自动化程序控制，通过检测皮带的运行信号和皮带上的犁煤器信号自动将干雾抑尘装置投入运行。

2.3 具体改造内容

煤仓间的粉尘治理必须预防与治理相结合，关键是预防，之后才是治理，先防后治，解决漏煤问题是关键。采取了以下措施：

（1）加高、调整皮带机机尾导料长度，拆除在役的清扫效果差的高压静电除尘器。

（2）在犁煤器漏斗内安装小型干雾喷雾装置，抑制因落煤引起的扬尘。在各个犁煤器前方设置2套喷嘴装置，进行第二层抑尘控制。喷嘴如图5所示，犁煤器喷雾装置如图6所示。

（3） 采取了上述措施，基本解决了漏煤问题，但仅仅如此是绝

对不够的，因为卸料斗和落煤筒还连通着原煤仓和煤仓间大气空间，属于开放式，粉尘通过卸料斗和落煤筒空腔自由上扬，必须进行除尘治理。拆除原有部分导料槽，加大导料槽的容积，提高导料槽的密封等级，确保导料槽两侧的完全密封，导料槽侧部采用半托棍结构，上部为缓冲托棍，上部分为超高分子量聚乙烯组合制作而成，保证良好的密封性能，导料槽维护方便。双密封导料槽如图7所示。

（4）在导料槽内和出口设计6套小型喷雾系统，可提高惯性除尘单元的除尘效率，一直细小粉尘的产生。导料槽喷雾装置如图8所示。

（5）在机头落煤口安装4套喷雾装置，作用等同犁煤器。

3 超声波干雾抑尘除尘系统运行效果

2013年3月完成了电厂煤仓间一期C-15A、C-15B两条输送皮带除尘改造。经过两年的运行，改造后效果如下：

（1）GBZ/T 192-2007<<工业场所空气中粉尘测定标准>>要求岗位粉尘浓度小于10mg/m3。改造后煤仓间的粉尘得到极好的控制，经过测算，粉尘浓度控制在6mg/m3以内。（2）设备噪声低于60db，设备的自动化投用率高达100%。（3）干雾抑尘的用水、用气、用电量小，物料湿度增加比重小于0.02-0.05%，无二次污染。（4）设备运行基本不需维修，系统运行期间满足安全生产要求。（5）基本能达到检修人员无需戴口罩进入工作场地。

利用微电脑激光粉尘测试仪LD-5C，对煤仓间C-15A皮带机尾在运行超声干雾抑尘装置时（改造后）与运行原有静电除尘时（改造前）不同测试点进行粉尘浓度测试，如表1所示。皮带机中部和头部因受托棍抖动影响，采样此种方法测试无法反映除尘真实情况。从表中可以看出，改造后，粉尘浓度大幅度降低。

4 结束语

该系统在温州电厂煤仓间C-15A、C-15B两条输送皮带的运行效果良好。改造前的高压静电除尘器每台电费约47万元，改造后超声波干雾抑尘每台电费约为3万元，同比节省44万元/（年·台）。同时，超声波干雾抑尘系统机组的维护费用也大大降低。

超声波干雾抑尘是深入地了解了火力发电企业生产环节作业粉尘的发生、特性及危害，总结了各种抑尘除尘的缺陷，融合节能减排的思想研发而成。对于生产环节作业粉尘治理有着极高的应用价值，本产品的应用对于我国抑尘技术的提高，作业环境的治理做出贡献，大大降低了尘肺病发病的危害，同时也为企业取得良好的经济效益和社会效益。

参考文献

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