电厂输煤系统粉尘综合治理分析

窦玉田

（华电国际电力股份有限公司天津开发区分公司，天津 300270）

2023 年5 月4 日，中电联预测在2022 年同期低基数影响下，社会用电量同比增长将达到6%左右，用电总量将达到9.15 万亿千瓦时，非化石能源总装机容量比重将会上升至50.5%，但煤电占比仍然会保持在50%左右，是我国电力供应的重要来源。输煤系统的粉尘危害仍然需要持续关注，目前相对成熟的技术有无动力抑尘技术、动力抑尘技术、干雾除尘技术等，随着科技不断创新发展，电厂输煤系统粉尘防治将会进入新的发展阶段。

粉尘是指物体在机械力或其他力作用下产生的悬浮于空气中的细小固体颗粒物，直径一般不超过75 μm。粉尘的主要危害为致病性、易燃性及对设备产生一定的损害。其中，致病性是指工作人员长期吸入粉尘会引发肺组织弥漫性纤维化，导致身体免疫力下降且伴有多种并发症。易燃性是指粉尘与氧气接触产生氧化反应而自燃，自燃会产生大量的有毒气体，造成工作人员中毒。设备损害是指粉尘沉降在设备上会增加磨损而降低寿命，尤其对电机及其他精密仪器损害更大，容易造成皮带打滑、电路中断等严重事故。

输煤系统是指燃煤接卸、计量、输送、存储、采样、筛分、破碎后将其送到锅炉煤仓的连续化过程。以谏壁发电厂七期输煤系统为例进行分析（图1）。

图1 谏壁发电厂七期输煤系统作业流程

由图1 可知，谏壁发电厂输煤系统中的每个环节都会产生粉尘，带式输送机速度、鼓风量及落煤管间落差等参数值越高，则粉尘产生的强度越大。如带式输送机跑偏产生粉尘，输送机运行需要胶带在托辊和滚筒中部运转，输送机中心线与落煤管中心线应当存在一定的夹角，如果该角度发生偏差会导致撒漏煤现象并激发大量的扬尘。再如诱风产生粉尘，在落煤管高落差、碎煤机、滚轴筛等作用下会产生一定的诱导风，在导煤槽内产生较高正压，如果煤槽密封性不好，会因粉尘外溢造成一定的环境污染。此外，还有落煤管堵塞、燃煤冲击、导料槽密封性差、回程皮带及拉紧滚筒、设备故障等原因。

谏壁发电厂输煤系统日消耗燃煤30 000 t，工作时间达到18 h 以上，在输煤过程中不可避免地会产生粉尘。目前，常用的粉尘防治措施有如下4 项。

2.1 抑尘措施

抑尘的主要方式是喷水，通过增加湿度控制粉尘脱落，确保其不会发生扩散的风险。数据显示，当燃煤表面含水量达到8%～10%时，就能够有效控制粉尘。虽然喷水能够有效抑尘，但也存在一定的应用难题。如：喷洒水量无法控制，水质要求相对较高，冬季结冰和雾滴粒径过大等。

2.2 封尘措施

将含有粉尘的气体与干部气体相隔离，提高设备本身的气密性，以达到锁定尘源的目的。首先，改进输煤皮带机尾部导煤槽。带式输送机末端的导煤槽内，侧板、顶板与胶带间存在一定的空隙，当槽内空间增加时能够减少内部气体正压量，降低气流流动量；
同时，在导煤槽出口及内部增加密切帘，控制粉尘扩散和飞扬。其次是解决设备漏粉问题。落煤管因磨损会出现漏粉、漏煤问题，定期更换和检查内衬板，设置多层防尘帘，能够防止粉尘外溢现象。

2.3 吸尘措施

在煤仓和导煤槽中间安放除尘设备，通过机械抽风在原煤仓和导煤槽间形成负压，防止粉尘溢出。经过除尘处理后的空气检查达到国家标准后可排放至大气中。不同情况要有不同的对应措施，目前，密闭吸风式除尘是极为常见的处理方式，经过密封处理后的粉尘，经除尘管道将气体抽出，符合要求后排放。密闭式吸尘设备主要包括：湿式除尘器、过滤式除尘器、多管式除尘器、静电除尘器等。

2.4 干雾除尘措施

干雾除尘技术是指将自来水进行微米级过滤器过滤后送入贮水箱，经高压雾化喷嘴变成粒径1～1.5 μm 的汽雾，每个喷嘴的有效作用范围为3～5 m，此类颗粒可以长时间悬浮，吸纳空气中存在的潜热，与粉尘颗粒相融合，进而达到降温、加湿和除尘的目的。

3.1 输煤系统概况

谏壁发电厂位于江苏镇江市，是华东电网的主要输出主力，地处长江南岸、西临京杭大运河入海口、东靠新引河及谏壁翻水站，目前共有燃煤发电机组7 台，总装机容量3980 MW，全年发电量220 亿千瓦时。谏壁发电厂输煤系统结构：2 台额定输出功率为500 t/h的5000 t 桥卸船机，6 个储煤厂。输煤系统分为加仓系统和卸煤系统，卸煤系统是指将燃煤由海轮接卸、运输到储煤场地的过程，按照要求进行分类存放。加仓系统是指根据煤炉燃烧要求，选择掺加方式将适合煤种送到原煤仓内。另外，输煤系统还包括采样装置、除铁器、污水净化处理装置、计量装置等。

3.2 干雾除尘系统结构组成及机理分析

结合谏壁发电厂干雾除尘系统运行特点，分析其运行结构及组成部分。目前，谏壁发电厂干雾除尘系统将高压水流和高压气流相融合，形成适宜喷雾喷出的过程。其主要设备构成包括高压水源、输水管道、高压气源、自动控制系统、喷嘴、输气管道及配套设施等（图2）。

图2 干雾除尘系统流程

（1）高压气源。该气源能够为除尘系统提供额定压力的空气，一般由储气罐、不锈钢输气管、压缩机、油水分离器、疏水阀等构成。

（2）高压水源。该水源能够为系统提供符合精度和额定压力的水，为了实现雾化效果，对喷嘴水质要求相对较高，需加装精度小于100 μm 的自清洁过滤装置，系统构成为储水箱、反馈控制压力阀、不锈钢输水管路、水泵等。

（3）控制系统。干雾除尘系统一般有外部指令、传感器、控制电路、PLC 及水气电磁阀等，根据皮带机运行信号和程控室指令进行自动启停。工作期间能够实时监测输煤皮带机中的水压、煤流、气压等参数，并根据系统运行状态调整喷雾粒径；
为了达到检修或调试需求，也可以选择就地控制方式。

（4）管路及喷嘴。通过对应孔径的管道将水源、控制箱、空压机、储气罐等设备联接。根据现场情况，将喷嘴及管道置于导煤槽前后、皮带机关部漏斗、滚筒及清扫器等易扬尘位置。选择不锈钢耐压管件将输气管与输水管与水泵、空压机、喷嘴紧密相连，经过系统运行将气和水的粒径转化为2～20 μm，而后将干雾喷射需要抑尘的区域。当水雾与粉尘颗粒相遇时，在粘附作用下体积增大产生沉除效应，从而实现除尘的效果。

3.3 带式输送机的粉尘治理工程

带式输送机底部以钢结构支撑，由胶带、驱动电机、张紧装置、滚筒及托辊等构成。带式输送机主要用于供煤系统、转运站、锅炉煤仓间的输送，具备运力强、距离长等特征，维修检修方便且结构相对简单（图3）。

图3 带式输送机主要结构

带式输送机工作原理：胶带、滚筒、托辊形成闭合循环状态，在张紧装置调节下保持足够的张紧度，确保胶带能够安全高效运转。在驱动装置作用下，通过胶带与滚筒间的摩擦力推动皮带机运行，同时该系统还设置安全保护系统，确保在发生故障时能够及时停止运行。带式输送机的粉尘一般是由机械振动产生的，大部分产生于导煤槽、落煤管内部，产生的原因有破损、落煤管接口松脱、胶带与导料槽缝隙过大及出口位置挡帘密封性差等。

为实现带式运输机粉尘治理工程目标，需要采取如下方式：

（1）煤流降速。对设备进行优化和改造，取消缓冲锁气器，将落煤管最末（2～3 m）处由垂直改为30°倾斜，既保证煤流通畅不堵塞，也能够降低和控制煤流的速度。同时，可以在导煤槽安装若干牛筋帘，一般在4 层以上，确保煤流出口瞬间的速度趋近于0。

（2）导煤槽减压。由于燃煤落差相对较大，会在槽内形成诱导风，导致出口前方正压较大，风管安装要选择正压最大位置，确保导煤槽、落煤管、循环风管形成闭合系统，有效控制气体外溢。

（3）导煤槽与封尘。适当延长导煤槽长度，扩容皮带机并将导煤槽顶板改为加高拱形圆弧面盖板，以期通过扩容降低粉尘的速度。

（4）安装雾化抑尘设备。根据导煤槽长度在皮带机上安装喷嘴，确保喷嘴水雾能够满足防尘要求。

谏壁发电厂输媒体系统改造后，安装干雾除尘系统，电机功率为11 kW，以20 个喷嘴进行计算，总用水量约为6 L/h；
静电除尘系统功率为30 kW，耗水量约为2 L/h；
多管式除尘器功率约为30 kW，总用水量约为1000 L/h。以365 d 为计量基础，选择干雾除尘系统，每年能够节约用水约21 812 t，节省电量约为213 525 kW·h。

以谏壁发电厂为例，阐述电厂输煤系统粉尘危害、成因及防治措施。分析输煤系统粉尘综合治理工程，进一步探讨干雾除尘系统机理及结构组成和带式输送机的粉尘治理工程，并对治理输煤系统除尘改造进行评价分析。

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