火电厂锅炉输煤系统除尘分析与应用

2023-10-23李智文

机电产品开发与创新 2023年5期

李智文

（陕西煤业化工集团神木电化发展有限公司，陕西榆林 719316）

0 引言

当前，绝大多数火电厂主要以燃煤作为燃料。燃煤通过输煤皮带，送入储煤仓，再通过锅炉输煤系统将燃煤送入锅炉炉膛燃烧，通过加热产生出具有一定压力和温度的过热蒸汽，冲动汽轮机转子转动，汽轮机转子带动发电机转动，将机械能转换成电能。

燃煤在进入输煤皮带之前，绝大部分粒径非常小，偶尔有个别块煤，企业也通过破碎机进行二次破碎。送入输煤皮带的燃煤，一般比较干，容易产生扬尘，致使作业现场工作环境非常差，个别区域现场几乎很不清人，当空气中的煤尘浓度有可能达到爆炸极限时，极有可能造成煤尘闪爆，这给火电企业安全管理带来极大的挑战。同时，由于作业现场环境恶劣，部分作业人员长时间在输煤皮带环境下作业，有可能产生职业病，极大的影响了作业人员的身心健康，解决输煤皮带扬尘污染显得非常必要。

很多火电厂为了解决输煤皮带扬尘污染，投入了大力的人力和物力。传统的除尘器一般有电除尘和布袋除尘。这两种除尘装置效率都很高，可达99%以上。很多企业，锅炉尾部烟道安排了电除尘或布袋除尘，对烟气中的颗料物进行除尘。

虽然电除尘和布袋除尘除尘效率很高，但是上述两种除尘器体积比较大，运行时风速不能过高，否则除尘器效率严重下降。一般来说，火电厂皮带输煤系统空间比较小，不能满足电除尘器安装和运行要求，处理风量也不够大，输煤系统不能够形成足够的负压防止尘粒外逸。同时，由于输煤皮带作业环境比较潮湿，电除尘器存在煤尘湿度大有跳闸和堵灰现象；另外由于电除尘器受粉尘电阻率的影响，对灰尘有一定的选择性，而且极线极板受潮积灰，如果无法及时清灰，电除尘放电性能大幅下降，效率降低。布袋除尘器，在布袋受潮后，布袋除尘器运行阻力增大，造成除尘器堵塞，清灰困难，且内部腐蚀严重，除尘器故障频繁且效果差，无法长期持续运行。而且除尘器风机可能带水，增大设备检修维护量，降低设备投入率[1]。

电除尘和布袋除尘，设备装置体积比较大，配套的配电柜和电机比较多，对作业环境要求比较严格，输煤皮带区域一般比较狭小，无法满足安装和运行最佳要求。个别火电企业，在输煤皮带安装了喷淋进行降尘，这种工艺比较传统，对降尘效果较好。但喷淋除尘有一定的弊端，大多喷淋系统通常采用手动开关，如果开关不及时，对水压控制不好，很容易使燃煤过干或过湿。过干，现场扬尘大，没有起到除尘效果。过湿，燃煤含火偏大，容易粘在皮带表面和储煤仓四壁，影响输煤系统的正常上煤，同时含水份偏大的燃煤，会影响了锅炉的正常燃烧。如果喷淋系统运行时间过长，煤尘会堵塞喷淋系统，影响喷淋效果。特别是到了冬天，陕北气温零下几十度，煤尘遇水马上就结成冰块，冻结在输煤皮带上，而且喷淋系统也有冻坏的可能，影响喷淋系统的正常运行。

一些南方企业，会采取喷淋系统实施输煤皮带降尘。但北方的火电企业，采用喷淋降尘就有很大的局限性。

1 案例分析

陕西煤业化工集团神木电化发展有限公司现有装机容量2×100MW 和1×25MW 煤干石发电机组，机组配套两台480t/h 锅炉和一台130t/h 锅炉，锅炉燃烧的燃料主要是劣质煤，同时掺拌干煤泥。该公司为了提高经济效益，通过多年运行调整，干煤泥掺拌比例有时可达50%。劣质煤含矸石比例较大，掺拌干煤泥后，更容易产生扬尘。上煤时，如果照明不足，作业人员连对面都看不清楚。尽管作业人员对工作区域进行频繁的打扫，但由于扬尘太大，地面积存的煤尘厚度有时约20～30cm。电化公司输煤系统作业环境差，对作业人员的身体健康和现场安全管理带来了较大的挑战，成为公司的“老大难”问题。电化公司解决输煤皮带扬尘，改善作业人员工作环境迫在眉睫。

为了切实改善输煤皮带作业环境，降低现场扬尘，该公司多次外出对标学习，积极寻求有效的解决方案和途径。在输煤皮带加装喷淋，但效果不佳。

2 用微动力除尘器对输煤皮带进行降低

2021 年，电化公司高层领导下决心解决输煤皮带扬尘问题，要不惜一切代价，必须把作业现场扬尘降下来。为此，该公司多渠道外出考察，了解同行业针对类似隐患采取的措施。通过和陕煤集团神木天元公司了解，该公司曾经也发生过原料上料时，现场扬尘特别大的问题，该公司后来引进一种新的除尘技术，基本上解决了上述问题。电化公司通过去天元公司实地考察，天元公司原料上料时，作业现场扬尘要比电化公司好的多，基本上肉眼看不到扬尘。天元公司采取的除尘技术是丹东长城环境设备有限公司自行研发的一种叫新型专利——微动力除尘器。

电化公司立即和丹东长城环境设备有限公司联系。该公司派技术员来电化公司进行实地考察三天，对输煤皮带工艺流程和各项技术参数进行了解和认真分析。认为，电化公司可以采取微动力除尘器来解决现场扬尘问题，主要方案：现有煤棚至1 号两条输煤皮带各设计有三个受煤坑。上煤时，作业人员通过推煤机将煤棚里的煤推到受煤坑里，煤通过受煤坑的箅子落到给煤机皮带上。给煤机皮带输送落到输煤皮带上，进行上煤。丹东除尘公司建议在每台给煤机至输煤皮带之间，各安装一台微动力除尘器，除尘器和输煤皮带缝隙设计挡尘帘，防止煤尘外溢。受煤坑中的燃煤下落过程中会有可能产生煤尘，同时燃煤在下落冲击压力作用下，在皮带上产生了使煤尘可以流动的压力。在皮带机溜槽和皮带间（物料出口处除外）安装密封装置，有效阻止煤尘在皮带两侧及尾部外溢，同时在物料出口处及皮带。煤机皮带启动，煤通过给机前部安装具有吸尘作用的软帘，使绝大部分飞溅的煤尘被软帘吸附，未被吸附的煤尘被周边密封及皮带前部吸尘软帘所阻挡和吸附。其余未被软帘吸附的粉尘被除尘器中离心风机所产生的旋涡气流吸到特制的滤筒中，被滤筒过滤的气体通过净出气口排出，而煤尘则被特制的滤筒全部吸附在筒内，当滤筒内的煤尘达到一定密度时反吹系统即开始，通过脉冲反吹将滤筒内的煤尘全部抖落至皮带上随燃煤一同输送，脉冲反吹时间是受控的，间隔时间适煤尘浓度大小而调节，使煤尘不外溢。微动力除尘装置主要采用空气压力平衡理念，实现多次压力平衡处理，减少粉尘量的产生。飞溅起的粉尘沿特有的蜗壳（具有仿生学原理）曲线顺利回流到来料处，并同新的燃煤一同下落到皮带上。通过微动力除尘装置，煤在下落过程中产生的扬尘吸入除尘器，通过重力作用，落到输煤皮带上，送入锅炉燃烧[2]。

图1 1# 输煤皮带微动力除尘器示意图

电化公司组织相关技术人员对丹东长城公司编制的技术方案进行认真分析讨论，认为上述方案符合电化公司现有设备运行工况，决定实施。 2021年9 月份，电化公司1 号输煤皮带改造完成后，通过调试，作业环境明显好于未技改之前。电化公司邀请环境权威检测机构神木市桐舟环保科技有限公司现场检测，未技改前，作业现场粉尘浓度约为70mg/m3，（煤尘爆炸极限是50mg/m3左右）。技改后，粉尘浓度约为7mg/m3，除尘效率达90%，现场颗粒物浓度低于GBZ 2.1—2019《工作场所有害因素职业接触限制值》的规定要求（其他粉尘（总尘）PC—TWC≤8mg/m3），完全满足国家职业卫生标准要求。该公司于当年12 月份，对2 号输煤皮带再次技改，在输煤皮带机头加装两台除尘器，在机尾加装两台除尘器。改造后，作业现场颗粒物浓度检测值约为2mg/m3，除尘效率达97%，现场颗粒物浓度远远低于GBZ 2.1—2019 《工作场所有害因素职业接触限制值》的规定要求（其他粉尘（总尘）PC—TWC≤8mg/m3），基本达到了“零”溢尘。