无动力除尘设施在热电装置中的应用

李春鹃

（云南化工设计院有限公司，云南 昆明 650041）

我公司总承包建设的3×75t/h热电装置输煤系统，原设计采用传统除尘配置，即普通导料槽、负压引风装置、输送管道、袋式除尘、引风机等，装置运行平稳，但输煤栈桥、破碎机房中粉尘较多。为确保装置员工身体健康及设备运行安全，通过多方调研后，针对输煤系统几个落料点改用无动力除尘装置。技改后，输煤系统环境得到改善，现场环境均能达标排放，使安全、环保和职工健康得以保证。

1 工艺原理

无动力除尘系统，运用空气动力学通风和平衡原理，结合重力除尘、惯性除尘、湿式喷淋除尘等除尘方法的特点，采用平衡压力的理念，使用平衡回流管进行压力平衡，使粉尘在下料管和平衡回流管内循环。通过自动检测控制系统、粉尘空气自动循环系统、全封闭滑板式导料槽、密封阻尘系统、智能水雾喷淋系统等，实现粉尘空气的闭路循环。无动力除尘系统基本无须附加动力设施，故称为无动力除尘[1]。

热电装置输煤系统的褐煤粉尘属于微尘，粉尘粒径基本小于10μm，一般在2～3μm。煤粉颗粒受自身重力、空气浮力和外部空气流动的影响，因其自身质量太小，一般可以忽略重力和空气浮力，但粉尘颗粒四周空气流动对其影响最大［2］。

在输煤系统的皮带运输机和破碎转运中，褐煤经溜槽进行物料倒运时，会产生较大的诱导空气。诱导空气与物料运动方向一致，上部负压，空气由此进入；下部正压，导致煤粉从导料槽缝隙中喷出，造成粉尘污染。采用无动力除尘，粉尘在负压气流的引导下，在密闭空间内循环，撞击导流板，改变运动方向，直线运动变成曲线运动。当粉尘动能减小，便在重力作用下沉降落回皮带，从而解决粉尘外溢等污染环境的问题。

2 改造前概况

2.1 煤质

本项目原料采用褐煤,粒度0～100mm，固定碳（Fcad）35.25%，全硫（St）1.46%，灰份（Aar）25.8%，内水（Mad）8.25%，全水（Mt）25.5%，挥发份（Vdaf）30.7%，低位热能（Qnet.ar）13.376 MJ。

2.2 皮带机

本工程输煤系统输送量120～180t/h。煤场至煤仓之间，共有6条皮带，设计均为DT75皮带机。其中：带宽B=800mm，带速为1.25m/s的3条，带宽B=1000mm，带速为1.0m/s的3条。

2.3 气温

装置当地气象条件：全年平均温度6～7℃，最热月平均气23.7℃，最冷月平均气温 -10.4℃，极端最高气温42.8℃，极端最低气温-31.2℃。

3 技改方案

针对皮带栈桥和破碎楼倒运中出现的粉尘问题，本次技改采用的无动力除尘系统包括：全封闭导料槽、升降式挡尘软帘、后封堵装置、导流装置及水雾化系统。

3.1 全封闭导料槽

在皮带下料点，安装全新的全封闭滑板式导料槽。取消原侧面托辊，只保留水平托辊。鉴于通道越密闭，诱导空气量越少的原理,改造设计力求实现全封闭输送空间。

根据物料下落高度，每条皮带对应的导料槽长度略有不同，一般在5～7m。为方便检修，导料槽分段制作，每段1～1.5m，采用普通碳钢板制作，螺栓连接。实际生产中,粉尘常常从导料槽侧面逸出，因此导料槽侧面有效封闭是技改的关键。本次技改,在导料槽侧面,安装了耐磨滑板和防溢裙板，能防止粉尘外泄。同时考虑了导料槽容积大小，根据现场布置采用平顶导料槽。

3.2 升降式挡尘帘

为有效降低粉尘，防止物料下降过程中产生的诱导风量,从导料槽出口溢出，在导料槽内设置两组挡尘帘，每组6层，采用耐磨、阻燃胶条。胶条的材质需充分考虑北方地区冬季影响，做到不硬、不脆。挡尘帘可以自由升降，具有“尘降料走”的功能。挡尘帘即能封堵诱导风，又不影响物料通过，且在运行时每根垂悬胶条上会产生静电，从而进一步降低粉尘。

3.3 后封堵装置

在导料槽的尾部,设置后封堵装置。此装置采用双层密封形式，保证导料槽内部粉尘不会溢出，又具有维护方便的特点。

3.4 可调式导流板

对落煤管进行改造，从源头上减少粉尘的产生。尘粒运动速度越快，诱导空气量越大。因此降低下落速度，可以有效减少诱导空气量。在装置中，加装了可调式导流板。导流板采用耐磨材料，结构尺寸既要保证原有导料槽内部通流空间，又能保证改造后胶带机运输能力，不会出现输送不畅或堵煤。煤料通过导流板引导至皮带中心，且移动速度与皮带运行速度基本保持一致，从而减少了煤料对皮带的直接冲击和磨损，也大大减少了粉尘的产生。同时，当含尘气体碰到导流板后，气体会产生紊流，改变运动方向和速度，尘粒动能降低，逐步降落到皮带上，从而实现粉尘和气体的分离。

3.5 水雾化系统

本次改造新增喷淋除尘，即利用喷头把水转化为水雾，在两道挡尘帘间形成水雾室。喷头的雾化效果和雾化角度，在煤流表面形成保湿层，既保证对煤尘的捕获，同时也减少耗水量。全封闭导料槽使尘源封闭，将粉尘限定在固定空间内，从而增加尘粒与水滴的碰撞机率和速度，提高除尘效率。含尘气体湿度增加，尘粒相互凝聚，体积增大而沉积到煤表面，一起送至原煤仓，达到消除粉尘、净化环境的目的。使用中，煤湿度检测装置的整定值根据煤粉含水率设定。水雾化系统包括阀门、过滤器、喷头、电磁阀、传感器等。管道采用PPR管材，保证牢固耐用与经济性。管路中安装有不锈钢过滤器，确保能有效过滤杂质，防止喷头堵塞。同时配有反冲洗装置，安装有反冲洗压力罐，利用压力罐中储存压力对过滤罐进行反冲洗。

本系统自动雾化系统与皮带机联锁自动控制。通过皮带转动信号，自动启停控制雾化设备，减少现场人员启停工作量，提高效率。

3.6 控制系统

控制方式采用PLC程序控制方式，可实现就地或远程控制除尘设备的启、停。设置皮带与除尘设备联锁，当皮带启、停后，除尘设备延后自动启、停。

3.7 电气

新增的除尘及防尘设施的电气控制柜、电动机等，均满足防爆和防护要求。

4 改造效果

4.1 除尘效果好

改造完成后，依据合同技术附件进行了装置操作环境粉尘考核。取样位置分别设置在输煤皮带栈桥和破碎楼。每班每个取样点进行一次取样。经72h考核，操作环境粉尘质量浓度全部合格。其中：输煤皮带栈桥最高6.39 mg/m3，最低1.42 mg/m3，平均 3.46 mg/m3；破碎楼最高2.62mg/m3，最低 1.16 mg/m3，平均 1.64 mg/m3。满足《GBZ 2.1-2007工作场所有害因素职业接触限值第1部分：化学有害因素》 《HG20532-93粉体工程设计安全卫生规定》的要求[2-3]。

4.2 防爆燃

褐煤粉爆炸下限为49～68g/m3。输煤系统中的含尘气体，若浓度过高会引起爆燃、自燃等问题。采用无动力除尘系统，大大减低了粉尘的浓度，有利于防止粉尘爆燃问题。

4.3 消耗低

无动力全封闭除尘系统，使粉尘利用自身动能在密闭空间内循环。当粉尘能量衰减后，落回皮带，基本不用增加动力，是一种真正的环保除尘方式。同时，除去的粉尘重新回落到物料皮带机上，节约煤料，也没有新增固废、液废、气废排放。

4.4 投资低

无动力除尘与传统布袋除尘相比，无需配套风机、管道、除尘器等设备，一次投资低，今后也无需更换布袋；设备布置简单，充分利用皮带运输机头部、尾部空间，能为装置操作和检修提供更多空间。

4.5 施工简单

采用无动力分散除尘，技术新颖，结构简单，易于技改，使用安全可靠。特别对于老装置改造，停车时间短，施工工期容易控制。在提前准备好设备和材料后，利用日常检修停车时间，分段实施。

4.6 运行费用低

无动力除尘系统，运行成本低，基本无须人操作，并且可节约传统生产工艺中每天安排的栈桥清扫人员。同时，增加的导流板，降低了煤块对皮带的冲击磨损，胶带等备件更换周期延长。

5 结语

热电装置输煤系统，采用无动力除尘系统，在除尘效率、耗电量、运行维护等方面均优于传统袋式除尘。装置占地少，初期投资低，且施工周期短、除尘效果好，目前在火力发电装置中广泛使用。今后，也可在磷复肥等固体物料输送环节中，根据介质特性推广使用。特别是，对于如硫磺等介质，采用无动力除尘，可有效解决硫磺粉尘洗涤带来的污水处理等二次污染问题。在生产实际中，应根据工艺特性，配合采用多种除尘方式，既有效解决粉尘问题，还保障操作人员的身体健康，节约能源，保护环境。