火电厂露天煤场喷淋降尘装置研究及应用

吉林电力股份有限公司四平热电公司 陈喜庆 刘长勇 沙志旭

1　引言

火力发电厂虽然是个产能大户，但也是个污染大户，在生产中少不了储煤和取煤的关健环节，露天煤场宽度都在几十米长度几百米范围，斗轮机在这样的面积内循环往复作业，势必造成粉尘污染，严重影响周围环境。目前煤场防尘主要依靠防尘板，但隔离不了细小灰尘，特此研发了火力发电厂煤场斗轮机降尘装置。此装置具有自动喷雾降尘、节水、自清洁、收集细尘，与防尘板综合使用大大改善了周围居民生活环境。本文从喷淋装置的原理、结构和应用现状等方面来介绍,并结合吉电股份四平热电公司煤场降尘的实例进行说明。

2　煤场粉尘污染治理势在必行

煤场在堆煤和取煤过程产生的煤粉是污染的主要来源，斗轮机卸煤时产生的煤粉量与装卸高度、装卸速度、煤炭含水率和地面风速有关，通过现场观察发现斗轮机在卸煤时激起的煤粉弥漫整个作业空间，污染极其严重，尽管安装了防尘网，细小粉尘通过防尘板随风飘散。

煤场扬尘量计算公式：Qp=β（ω/4）-6U5Ap ，式中Qp为起尘量mg/s；ω为煤炭的含水率%；Ap为储煤场面积m2；U为当地风速m/s；β为经验系数。由上式公式可以看出斗轮机不做业时煤场的起尘量随当地风速提高和含水量低而升高，当风速较大、煤堆含水量较小时，其向空气中飘逸的煤尘每秒可达几十公斤，数量相当可观。并且煤炭干燥极易引起自燃，所以说煤场粉尘污染用喷淋技术治理势在必行。

3　喷淋装置技术介绍

3.1　喷淋装置技术的研究进展和现状

从上个世纪80年代开始,日本、美国、英国澳大利亚和新西兰等国家就相继对煤场除尘技术进行了深入的研究和应用。日本在30多年前,就将防尘板技术应用于控制港口露天煤堆场和电厂煤堆场的粉尘污染。但是防尘板除尘效果不太理想，我国于80年代研发出了喷淋装置除尘技术，并将防尘板技术与喷淋技术结合起来用于煤场除尘也得到了很大的效果，但喷淋技术在应用中遇到了堵塞、水源不足等问题，就此国内的喷淋装置技术研究也正在突飞猛进的发展，目前喷淋装置除尘技术在国外已经得到了高度的重视。

3.2　喷淋装置技术的构成

斗轮机降尘装置包括滤水旋流除污器；高压喷嘴喷雾降尘装置；电磁阀；水泵、变频稳压器；力距电机；自动储水箱、喷雾系统管线等系统组成本装置提供一种自动喷雾降煤尘方法，通过电磁阀自动控制装置控制堆煤、取煤点喷淋降尘，以达到保护周围环境的目的。本装置能实现全自动喷雾也可采用人工管理，除尘效果明显，能够治理煤场扬尘的环境污染问题，同时，其自身具有喷雾、节水、自清洁、收集细尘、环保等功能。

3.3　喷淋装置技术的特点

3.3.1解决了大中型热电厂煤场斗轮机在生产过程中，尤其是春秋堆煤、取煤过程中，由于煤粉较干、煤场有风，堆煤、取煤作业产生严重粉尘的问题。

3.3.2提供一种自动喷雾降煤尘方法，通过电磁阀自动控制装置控制堆煤、取煤点喷淋降尘，以达到保护周围环境的目的。

3.3.3能实现全自动喷雾，也可采用人工管理，除尘效果明显，能够治理煤场扬尘的环境污染问题，同时，其自身具有喷雾降尘、节水、自清洁、收集细尘、环保等功能，大大改善了周围居民生活环境。

3.3.4降低斗轮机工作中的粉尘，实现堆煤点、取煤点喷嘴节水工作。本装置解决了斗轮机自带水箱容量不足问题：取煤时采用力距电机带动转盘缠管与取煤滚圈行走一至，达到取煤点喷水；堆煤时在活动横梁上安装九个电磁阀，每个电磁阀控制四个喷嘴，当堆煤到达作业点时，附近的喷嘴开始工作，这样避免了水箱频繁加水问题；进水时加装了反冲洗旋流除污器解决水质差喷嘴堵塞问题；供水管线安装多处阀门采用快速接头经软管打入水箱，实现斗轮机行走时就近上水问题；水箱中安装压力传感器、磁翻板液位计实现水箱自动上水，用水泵变频稳压系统实现喷嘴压力保持恒定1.0MPa,这个压力保证喷嘴达到喷雾状态；系统供水传输管路安装了衬布胶管，解决了活动梁上下工作时系统管路伸缩自如并且不影响上水问题。

3.3.5控制的核心是控制箱接收所在堆煤点取煤点信号，在堆煤时或取煤时按作业点发出开、关相应电磁阀的指令，来实现自动喷淋的工艺要求。控制箱设有控制方式转换开关，可以选择“手动”和“自动”控制方式。大大改革了斗轮机水箱储水量不足、频繁加水操作复杂这个难题。

3.3.6经过四平热电厂实践，目前最好的措施就是，煤场喷雾+加挡风网，这样搭配的效果最佳，粉尘浓度由治理前的64.1mg/m3降到2.2mg/m3，低于国家规定的10mg/m3标准，粉尘得到了抑制，而煤的含水量总共增加0.8%，达到了既节约资源又最大限度抑制粉尘的目的，整体环境得到了改善。

3.3.7系统进水口通过旋流除污器使水沿筒壁做切线流动，通过滤网从上部流出干净的清水，泥沙等杂质从下排污口排出，确保喷嘴不被堵塞。

3.3.8解决了斗轮机自带水箱上水问题：在煤场靠近铁轨旁安装一条100米直径DN80的总管线，管线上均布3个截止阀，随斗轮机行走水箱进口安装了快速接头,斗轮机在行走过程中可以就近取水。

3.3.9解决了斗轮机在取煤时对作业点的喷淋除尘：取煤滚圈工作时用力距电机带动胶管盘，胶管盘随活动梁滚圈台车行走，在滚圈台上对衬安装4个喷嘴，降尘水从尾车主管路电磁阀进入胶管盘，通水心轴（转动）、轴头关节到达滚圈上部喷嘴。关键是通水心轴及轴头关节联接，将转动的通水胶管转变成不转动的轴关节输出。

3.3.10解决了斗轮机在堆煤作业点的喷淋除尘：在活动横梁上均布安装9个电磁阀，每个电磁阀控制对衬的4个喷嘴，当堆煤口到达作业点时，控制箱接收所在堆煤作业点信号，在堆煤时按作业点发出开、关相应电磁阀的指令，附近的喷嘴开始工作，不仅达到了除尘，还节约用水，解决了随车水箱频繁加水问题。

3.3.11水箱中安装压力传感器、磁翻板液位计实现水箱自动上水，用水泵变频稳压系统实现喷嘴压力保持恒定1.0MPa,这个压力保证喷嘴达到喷雾状态。

3.3.12斗轮机延伸壁上方安装供水传输管路时采用直管线与衬布橡胶软胶管混合连接，解决了活动梁上下工作时系统管路伸缩自如并且不影响上水问题。

3.4　喷淋装置具体实施方式

图1　斗轮机喷淋装置示意图

图2　喷淋系统结构图

由图1所示：该系统包括连接水源的旋流除污器1、连接水源和旋流除污器1的供水管线2、设置在供水管线2上的至少三个截止阀3、用于连接供水管线2上截止阀3的第一软管4、连接软管4的自动水箱5、连接自动水箱5的带有变频稳压功能的水泵6、连接在水泵6另一端的第二软管7、连接第二软管7的堆煤喷淋装置8、用于设置自动水箱5和第二软管7的斗轮机尾车9，所述堆煤喷淋装置8由斗轮机机架主体8-1、设置在斗轮机机架主体8-1上的能够上下移动的活动横梁8-2，所述活动横梁8-2上沿轴向设置有九组喷头机构8-3，所述每组喷头机构8-3由对称设置在两侧的四个高压喷头8-3-1、一个电磁阀8-3-2和连接管线8-3-3构成；所述取煤喷淋装置10由滚圈10-1和活动梁8-2上设置的力距电机10-2和缠绕胶管盘10-3输水胶管10-4及一组喷头机构10-5构成，所述喷头机构10-5由两个高压喷头、一个电磁阀和连接管线构成。

图3　取煤喷淋装置示意图

所述第一软管4端部带有与截止阀3连接的快速接头3-1、阀门3-2和细孔除尘器3-3。

3.5　喷淋装置具体实施步骤

3.5.1首先在煤堆的一侧设置供水管线2，供水管线2的设置方向与斗轮机下面的铁轨11的方向平行，将供水管线2上连接水源和旋流除污器1，同时在供水管线2上均布设置三个截止阀3。

3.5.2在供水管线2一侧的铁轨11上设置一个能够随斗轮机行走的自动水箱5，并通过带有变频稳压功能的水泵6和第二软管7连接活动横梁8-2上的喷头机构8-3以及取煤滚筒10-1上的喷头机构10-5，通过第二根软管7连接，实现斗轮机活动时输送水管自由伸缩。

3.5.3将斗轮机上活动横梁8-2上设置九组喷头机构8-3，每组喷头机构8-3上设置四个高压喷头8-3-1和一个电磁阀8-3-2；取煤装置10上设置取煤滚圈10-1、力距电机10-2和缠绕胶管盘10-3及一组喷头机构10-4，所述喷头机构10-4由两个高压喷头、一个电磁阀和连接管线构成。

3.5.4将水源出来的水经过旋流除污器1桶壁做切线旋转后从排污口排出杂质，清水进入供水管线2，并将其上的三个截止阀3安装消防快速接头3-1并通过软管把水打入自动水箱5，实现斗轮机行走时就近上水；自动水箱5中安装压力传感器、磁翻板液位计实现水箱自动上水，用带有变频稳压系统的水泵6实现喷嘴压力保持恒定1.0MPa,使喷嘴达到喷雾状态；供水传输管线中加装第二软管7，使斗轮机活动梁达到活动自由并不影响上水；取煤时采用力距电机带动转盘缠管与取煤滚圈10-1行走一至，使得取煤滚圈10-1行走一致，使其上喷头机构10-5工作达到取煤点喷水实现除尘；8-2上安装的每个电磁阀8-3-2控制四个喷嘴，当堆煤时到达作业点时附近的每组喷头机构8-3开始工作实现除尘。

3.6　喷嘴选择的技术关键和要点

3.6.1所喷水雾的颗粒大小一定要与粉尘颗粒大小成一定比例，水滴才能克服粉尘的表面张力作用与其黏合。

3.6.2所喷水雾颗粒的速度要与粉尘的速度相匹配，优化的喷射速度和碰撞位置是喷雾除尘效率的关键之一。

3.6.3考虑喷射角度和安装位置，保证粉尘充分覆盖，保证所喷水雾颗粒与粉尘的接触机会和面积，扬尘与水雾结合，其中部分被水雾吸收，其余大部分随水雾降落，达到理想的降尘效果。

4　结论

上述喷淋装置经现场测试粉尘含量可达到2.8mg/m3,完全符合国家现定粉尘排放标准小于10 mg/m3的规定。表明此装置降尘效果好过预期，环境大大改善，与防尘网结合治理效果更佳，可确保储煤粉尘不向周边扩散，彻底解决储煤场粉尘严重污染问题，避免煤尘飘散造成的煤炭资源浪费，在堆煤场上发生自燃时，可以打开喷嘴进行灭火，消除隐患。

参考文献：

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