火电厂输煤系统粉尘超标原因分析与抑尘改造实践
摘要
从转运站落煤管、导料槽等方面分析某1050MW电厂输煤系统煤尘超标主要是由于落煤管、导料槽、除尘器等原因造成的，并成功通过技术改造治理。
引言
某电厂两台1050MW机组投产后，由于落煤管设计不合理、导料槽不密封、抑尘设施效果差等问题造成输煤系统转运站煤尘长期超标，不符合职业卫生标准，严重威胁设备安全运行和作业人员健康。该厂通过专项分析，并实施综合抑尘技改解决问题。
1 设备简介
某电厂2×1050MW机组卸煤段皮带机带宽B=1800mm，速度V=3.5m/s。上煤段皮带机带宽B=1400mm，速度V=2.5m/s。
原设计主要采取以下除尘措施：
一是采用传统的四方型落煤管和导料槽；
二是皮带机头部护罩和尾部导料槽安装喷淋抑尘；
三是对落差≥4m的落料点导料槽上部布置缓冲锁气器；
四是各导料槽均设有多管冲击式除尘器进行除尘。
2 原输煤系统煤尘防治效果及煤尘超标原因分析
受各种因素影响，该厂转运站多处总粉尘允许质量浓度实测值长期处于15～20 mg/m3区间，不符合《火力发电厂运煤设计技术规程》[1]规定的当煤中游离二氧化硅含量（质量分数）低于10%时，总粉尘允许质量浓度不超过4 mg/m3的行业要求，具体分析如下：
1）落煤管形状、流线设计不合理。物料在内部折角处撞击产生煤尘颗粒和形成高速诱导风形成正压外泄煤尘。另由于折角易导致煤湿时粘煤、堵煤，落料点不正致皮带跑偏、撒煤等故障。
2）传统导料槽整体密封性差。导料槽两侧及导料槽出口处由于皮带的跳动、物料的运动易造成密封性不佳，以及导料槽出口风速高，造成煤尘外溢。
3）水冲激除尘器除尘效果差。该除尘器由于离落料点较远及设计的抽风量不足，无法将槽内混合空气完全抽走。
4）水喷淋效果差。原导料槽尾部和头部护罩处水喷淋颗粒大，捕捉煤尘能力差，产生扬尘。
3 技改方案
技改主要针对T6、T7转运站及碎煤机楼共七台皮带机采取改装抑尘防堵曲线落煤管（以下简称曲线落煤管）、沉降式导料槽以及微米级干雾抑尘，拆除原缓冲锁气器、冲激式除尘器和水喷淋抑尘设施的综合技改方案，具体如下：
3.1 曲线落煤管改造
1）曲线落煤管主要包含头部集流导流装置、落煤管本体和给料匙等装置。
2）头部集流导流装置：取消原煤流挡板，新型头部集流导流装置导流挡板采用曲线下伸至皮带机头部漏斗内，使物料以较小的冲击角度与头部集流导流装置渐变接触，以非常小冲击角度收集并限制运动的物料流，在导流挡板的引导下逐渐改变流动方向，使物料朝输送机系统下方设备平缓流动；物料在头部集流导流装置的作用下得到汇集，能够汇聚“排队”运动，从而有效减小诱导风、抑制煤尘的产生，并最大程度降低物料速度的损失，避免物料在头部漏斗位置发生堆积堵塞。
3）落煤管本体：落煤管采用弧形流线型、“U”形截面结构设计，总体设计保证物料的汇集输送，结合落差的大小设置诱导风抑制系统和缓冲物料冲击系统，避免采用传统落煤管时直接落料对受料皮带造成直接冲击的现象；落煤管的设计保证所有落料点和胶带对中，运行期间不发生落料点不正常现象。
4）给料匙：给料匙安装于落煤管最底部，用于接收物料流并将其放在受料带式输送机上。给料匙确保物料的移动方向与受料带式输送机运行方向相同，且其速度接近受料带的带速，以有效减少煤尘的产生。给料匙出口采用向前扩容设计，其两侧深入导料槽内侧，对一条胶带只有一个落料点的，给料匙尾部距离胶带不高于150 mm，双边各留50 mm距离；对后点落料点则要充分估计煤流的高度设计，给料匙具有导正落料的作用，从而减少对胶带的冲击、磨损、偏心加载、衬板磨损等问题。
5）落煤管、集流导流装置和给料匙冲击面内衬高铬双金属耐磨复合钢板，总厚度不低于24mm(12mm基材+12mm堆焊）；堆焊表面硬度（HRC）为58～60，含碳量w (C）不低于4%～5%，含铬量w (Cr）不低于32%，耐磨性能是普通耐磨钢6～10倍以上。磨损面内衬采用不小于25mm厚、Al2O3含量（质量分数）95%以上的纯陶瓷耐磨材料；集料斗、中间过渡段管壁和给料匙内耐磨陶瓷内衬光滑顺畅、耐磨损、能抗强力冲击、易安装且不易脱落。
6）曲线落煤管总体技术采用Solid Works三维立体设计建模技术，借助于先进的颗粒学仿真软件EDEM，对散状物料输送过程中颗粒体系的行为特征进行较真实模拟，从而优化物料通道。通过落煤管的优化设计从源头上解决原落煤管转运时产生的煤尘大、容易堵料及胶带跑偏等问题，确保物料转运安全、高效顺畅、清洁。
3.2 沉降式导料槽改造
1）沉降式导料槽包含侧板、顶板、支撑槽钢、耐磨衬板、防溢裙板、迷踪式挡帘及下部的托辊、支撑板（条）部分。
2）导料槽内部：内侧全长采用500mm×230mm×16mm螺栓连接的聚氨酯耐磨密封衬板，衬板最低距离胶带不大于5mm，可起到一级密封，有效防止侧板磨穿并保护防溢裙板。导料槽两侧均安装高密度橡胶和超高分子聚氨酯防溢裙板，可起到二级密封，以上措施可确保导料槽两侧的完全密封。
3）导料槽下部：该型导料槽胶带下设置托辊+支撑板（条）的组合方式。支撑板（条）与皮带机支架连接，维护人员无需进入导料槽即可直接在导料槽外更换皮带下部的支撑板（条）。支撑板（条）表面采用大于400万超高分子量聚乙烯材质、表面平滑、不伤皮带、具有良好的耐磨和防火性能，实现对皮带的连续支撑，不出现漏煤、漏粉现象。
4）导料槽降尘原理：高速诱导风一部分透过阻风帘进入循环区，另一部分过循环泄压装置泄压并改变风向，在装置出风口与进入循环区的诱导风形成对冲，从而降低风速，同时这部分风可以促进循环区的煤尘局部循环起来，再经过循环降尘区进行二级循环降速；在导料槽内加装迷踪式天然橡胶胶条挡帘和PU阻风帘，促使诱导风走S型走道，从而有效降低风速和吸附、控制煤尘。
3.3 微米级干雾抑尘改造
1）本次改造加装两套微米级干雾抑尘系统，每套干雾抑尘系统主要由干雾主机、空压机、水气分配器、万向节总成（含喷头）等设备及储气罐、水管线、压缩空气管线、全自动反冲洗过滤器、增压泵、自动控制系统等配套部分组成。
2）干雾抑尘主机：干雾抑尘机由电控系统、多功能控制系统、流量控制系统组成。主机将气、水过滤后，以设定的气压、水压、气流量、水流量按开关程序控制阀打开或关闭，经管道输送到万向节中去，实现喷雾抑尘。
3）空压机：采用箱式结构、螺杆式压缩机。碎煤机楼、T6转运站空压机功率分别为37kW、55kW，分别可供46、68个喷头运行。
4）水气分配器：通过水气分配器实现水、气、电主管线与万向节总成的连接，并根据现场情况通过PLC控制实现各万向节总成分别喷雾。
5）万向节总成：由喷头、喷头固定座、万向节接头、防护钢管、水、气连接管组成。单落煤点的导料槽按落煤点后、落煤点前、导料槽近出口共三组、每组两个喷头共六个喷头设置，尾部滚筒设置两个对吹喷头，头部护罩设置四个喷头。
6）微米级干雾抑尘系统通过压力将液体供给万向节总成，液体和压缩气体在万向节喷雾器总成内部混合，产生超声波震荡功能的微米级、漫射型喷雾。喷雾颗粒直径1～10μm，对悬浮在空气中尤其是5μm以下的可吸入颗粒进行有效地吸附，使皮带机头部护罩、导料槽内部及尾部滚筒处的煤尘受重力作用沉降，从而达到整体抑尘作用。
技改后落煤管和导料槽横向结构如图1所示：
图1 技改后落煤管和导料槽横向结构
4 结语
将传统方形落煤管、普通导料槽转运设施和水冲激除尘器、水喷淋的抑尘设备改造成防堵抑尘曲线落煤管、沉降式导料槽和微米级干雾抑尘系统的抑尘组合，可以大幅将转运站总粉尘允许浓度降低至《火力发电厂运煤设计技术规程》规定的4mg/m3以下，治理了安全隐患，同时解决电厂转运湿煤时容易粘煤、堵煤，因落料点不正导致的跑偏、撒煤，以及直接落料冲击、损坏皮带等现象，有效提高输煤系统安全、文明生产水平。
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