燃煤电厂及大型工业锅炉湿排灰系统环保抑尘工艺及装置技术研究

赵立虎

（内蒙古赤峰热电厂， 内蒙古 赤峰 024001）

引言

我国燃煤火电厂及大型工业锅炉湿排灰系统一直存在排灰口扬尘严重的问题，治理燃煤电厂及大型工业锅炉湿排灰形成对大气的粉尘污染，是目前发电企业和大型工业锅炉使用企业共同存在的问题。随着国家环保要求的提升和民众环保意识的增强，燃煤电厂及工业锅炉湿排灰系统必须设有除尘装置，抑制和减少对大气释放灰尘微粒，以应对粉煤灰扬尘对大气日渐严重的污染，积极防控城市雾霾天气，提高城市空气质量，减少对公众和作业人员健康的影响。

1 粉煤灰扬尘的主要原因

通常情况下，燃煤电厂和大型工业锅炉的排灰分干排灰和湿排灰两个系统[1]。常温下的高压水与粉煤灰搅拌，粉煤灰的库存温度约为50～60℃左右，在加湿搅拌过程中，会产生大量水蒸气，并夹带大量的粉煤灰微粒。

排灰口与运灰车辆间的自由落差，一般为3～3.5 m，湿灰在下落过程中，产生较大的动能，经过撞击会产生大量飘浮的湿粉尘，多数粉尘由多粒细微颗粒粘连组成，粉尘粒径约在6～10 μm，漂浮在空气中，一部分在自身重力作用下落地，一部分在空气漂浮过程中，干燥分裂成细微颗粒进入大气。

水喷淋式双轴排灰搅拌机，加湿不均匀，存在部分散落的干粉煤灰粉尘。

2 湿排灰系统的抑尘方法和抑尘难点

2.1 目前采用的抑尘方法

目前电站和工业锅炉通常采用的排灰方式，一般均为无除尘水喷淋式双轴搅拌排灰方式，绝大多数企业湿排灰系统，未设有除尘装置，采用的抑控尘方法极为有限，主要有以下几种：

1）加大喷淋水量、减少粉煤灰加湿给料量、延长搅拌时间，此种方式抑控扬尘效果不明显。此方法不能有效地抑制水蒸汽中夹带的粉煤灰扬尘微粒，湿排灰含水量（质量分数）上限一般为30%，超过30%以上时将会影响排灰车辆的正常装卸和行驶，达到40%以上时会造成自卸车无法卸车和在行驶中湿排灰形成泥浆状，滴落在公路上形成新的污染源。

2）采用目前通用的丙纶或其他拒水防油材质的布袋除尘器过滤除尘，这类除尘布袋多采用丙纶针刺毡式工艺，丝织间隙多层紧密，滤袋一旦受潮或结露，用于通风的丝织间隙将被浸湿的细小粉煤灰颗粒堵塞，并逐步严重，约在运行4 h后，在不间断的反吹条件下，除尘布袋被水蒸汽的凝结水和粉煤灰微粒形成的糊状物体堵塞，气体无法从布袋的丝织间隙通过，除尘系统无法正常工作。

3）采用通风机除尘，没有从根本上解决粉煤灰扬尘污染，只是把汽水和灰尘混合物，排向大气，加剧了环境污染程度[2-3]。

2.2 抑尘难点

在燃煤电厂及工业锅炉湿排灰过程中，由于粉煤灰在灰库中自身会具备一定的温度，在排灰搅拌机与水混合时，会产生大量的水蒸汽、与粉煤灰细微颗粒组成的混合气体，在湿排灰下落过程中释放，并与湿排灰下落过程中发生撞击，以及空气流动产生的粉煤灰汽水和气体汇合，形成翻卷的气浪，并迅速上扬，同时在气体流动过程中产生大量凝结水，使混合气体中的粉尘难以分离控制。

3 燃煤电厂及大型工业锅炉湿排灰口抑尘工艺及装置

3.1 工艺及装置

1）采用双环吸式，进风挡板可调节除尘集流器设计；内衬聚乙烯成型衬板，解决高温汽水扬尘混合气体上升、扩散和集流器内壁积尘问题。

2）采用的除尘器内部全衬聚乙烯薄板工艺，解决湿粉煤灰内壁积灰结块问题。

3）采用温度、风速、多级分离等方法，解决目前使用的丙纶除尘布袋遇水蒸汽结露，除尘布袋易被灰水混合物体堵塞，反吹无效，导致除尘器无法工作的难题。

经多次试验证明，本除尘装置可有效地解决工业生产过程中，产生的汽、水、灰混合气体粉尘分离除尘的难题。

3.2 本除尘装置采用三级除尘

一级为旋风筒式除尘原理：除尘器内壁及外壁全衬聚乙烯板。

由于聚乙烯板具有良好的防水蒸汽性，化学稳定性和抗黏附性，水蒸汽和湿扬尘进入旋风除尘器后，由于流动会使气体温度迅速降低，部分水蒸汽凝结成细小水滴，在气体运动的过程中，受除尘器离心力的作用，在风筒内壁上形成一层不规则的水珠，混合气体中的粉煤灰扬尘，也将在风筒内离心力的作用下，向风筒内壁积聚，形成粉煤灰和水的融合体，在重力的作用下，自行脱落在灰斗内，实现一级除尘，并较好地解决了除尘器内外壁积灰问题。

二级为导流板吸附式除尘原理：导流板的材质仍为聚乙烯材质，导流板在一次除尘后的气体通过时，使水蒸汽、细小水滴、颗粒状粉煤灰扬尘在倾角为45°～55°导流叶片上碰撞、聚集、吸附，并在重力的作用下，自行脱落在灰斗内，实现二级除尘。

三级为优质布袋除尘原理：经过二级除尘的汽、水、灰混合气体，在经过优质除尘布袋的过滤下，细小的粉煤灰颗粒将被吸附、聚集在过滤网外，并形成颗粒状的粉煤灰体，通过定时反吹装置，把聚集在除尘布袋上的粉煤灰的细小颗粒吹落在灰斗内，实现三级除尘。

此方案可有效解决锅炉湿排灰过程中，产生的高温、湿黏性扬尘汽体难以分离、普通除尘滤袋易堵塞的除尘难题。

经测试此除尘器效率可达99.9%以上，具有收集汽水粉尘混合气体温度高，除尘器布袋及内壁不积灰，布袋造价低廉，便于制作，使用周期长，室外电加热等特点，可与各类燃煤电厂及工业锅炉湿排灰设备除尘配套使用，是目前同行业及工业锅炉湿排灰除尘设备较为先进和理想的设计。

4 燃煤电厂及大型工业锅炉湿排灰口抑尘工艺及装置实用性（见图1）

图1 除尘器整体结构示意图

可与所有的燃煤电站锅炉和工业锅炉的排灰系统相连，解决排灰口扬尘污染问题。

1）可作为燃煤电站锅炉排灰系统的湿排灰除尘装置，与双轴排灰搅拌机相连，配套使用，除尘器内产生的湿粉煤灰和凝结水定期排入搅拌机内，随排灰一并排出。

2）也可单独作为湿排灰工作间的除尘设备使用，除尘器下部设储灰罐，储存灰尘及凝结水，定时清理及通过灰水泥浆泵排入排灰搅拌机后随排灰一并排出。

5 结语

此系统与现有及正在使用的除尘技术相比，其特点为能有效解决排灰口扬尘严重问题，实现对工业粉尘的有效控制和环保达标，推广使用可有效的提高城市空气质量，减少粉尘对公众和作业人员健康的影响。系统具备除尘效率高、维护成本低、运行周期长、使用广泛的特点。