大型火力发电厂输煤系统除尘设计

 刘彦辉  龙仕军

 中南电力设计院

摘要：本文分析电厂煤尘产生机理，通过技术、经济比较，为输煤系统煤尘治理选用合适的除尘器组合。并结合湖北某大型火力发电厂实例，阐述大型火力发电厂输煤除尘系统设计。

关键词：电厂；煤尘；除尘；抑尘

1  电厂煤尘产生机理

  在转运站，皮带输送的煤流从高处下落到下级皮带时，由于煤流与空气的剪切作用产生高速气流，被煤流挤压出来的煤尘会随着高速气流向四周飞溅。煤流在下落过程中，在剪切和诱导空气的作用下，导致皮带导料槽内产生20～40 Pa的正压，使部分煤尘从导料槽的缝隙处冒出。原煤仓，犁煤器在向煤斗撒煤时，煤向煤斗下落过程中会使部分煤尘在煤斗内飞扬。下落的煤挤压煤斗内原有的空气，使煤斗内产生正压，扬起的煤尘会从煤斗的落料口等处冒出。在碎煤机室，除了煤从碎煤机下落到下级皮带的过程中会带着煤尘向四周飞溅外，碎煤机转子在空气动力方面类似风机的叶轮，转子的转动使导料槽的正压高达60 Pa～80 Pa，使得部分煤尘从导料槽的缝隙处冒出。锅炉房及辅机、烟煤风道等，在运行过程中因泄漏粉尘、灰尘及其他物料，并逐渐扩散，飞落在各层楼板、平台、设备、风道、管道、墙壁上。

  在煤场堆放情况下，煤堆表面在风吹作用下产生扬尘，在堆取料机机械动力扰动作用下容易产生扬尘，在汽车卸煤、翻车机卸煤时，细小煤灰在下落过程中由于浮力和风的作用下造成扬尘。

2  输煤系统粉尘排放标准

  煤尘中含有10%及以上游离二氧化硅时，工作地点空气中含尘浓度不应大于2 mg/m3，呼吸性矽尘浓度不应大于1 mg/m3。当空气中呼吸性矽尘浓度大于1 mg/m3时，应采取个人防护措施。除尘系统向室外排放浓度不应大于60 mg/m3。

  煤尘中含有10%以下游离二氧化硅时，工作地点空气中总含尘浓度为：时间加权平均容许浓度不应大于4 mg/m3，短时间接触容许浓度不应大于6 mg/m3，呼吸性煤尘时间加权平均容许浓度不应大于2.5mg/m3，短时间接触容许浓度不应大于3.5mg/m3。当空气中呼吸性煤尘浓度大于2.5～3.5 mg/m3时，应采取个人防护措施。除尘系统向室外排放浓度不应大于

120mg/m3。

3  除尘器技术经济指标比较

  除尘器类型的技术及经济比较结果见表1。表中均以一台10000 m3/h除尘风量的除尘器进行比较，三种除尘器均是近期大型火力发电厂使用较多的代表类型，袋式除尘器为脉冲除尘器，湿式除尘器为多管冲激除尘器，静电除尘器为板式除尘器。除尘器年运行小时数取3200 h，电价按上网电价0.36元／kW．h计算，水价按1136元／吨，年费用率为14.5%。

  由表1分析可知，在电厂输煤系统粉尘治理设计中，应当采取水冲激湿式除尘器和静电除尘器相结合的除尘器选择方案。湿式除尘器的技术及经济指标最优，只要有泥浆排放处理方便的场所，均优先推荐使用湿式除尘器。在泥浆处理困难、场地较宽松的场所，推荐使用静电除尘器。

4  工程设计实例

  湖北某电厂三期扩建工程地处汉江平原，东南至武汉市区45 km，西至汉川市10 km。经过1991年和1998年两期建设，装机容量为4x300 MW。三期扩建工程为2x1000 MW超超临界燃煤机组，于2013年1 1月投产，建成后电厂总容量为3200 MW。

4.1输煤系统除尘设计

  为保证给输煤系统的运行人员创造一个符合卫生规定的工作环境，在工艺专业对输煤设备和导料槽采取密封措施的基础上，对煤仓间原煤斗和转运点、转运站、碎煤机室、翻车机室落料点等主要扬尘点设机械通风除尘和（或）喷水抑尘。

  针对电厂所处的环境特点，经技术经济分析后得出了以下最为经济合理的设计方案：各转运站、翻车机室落料点及碎煤机室采用多管冲击式除尘器除尘；在各个转运站每条胶带机设置一台除尘器，除尘器与胶带机联锁；在煤仓间转运站及原煤斗、筒仓设置采用高压静电除尘器，各个吸尘口之间的控制采用电动通风蝶阀实现。输煤系统除尘原理见图1所示。

4.2煤仓层、筒仓通风除尘

  煤仓间每台炉有6个原煤斗，共设12个原煤斗。原煤斗上有两路胶带经过，胶带宽度为1.4 m，带速为2.5 m/s。煤仓间采用集中除尘方式，每台炉的6个原煤斗设计一台风量为30000 m3/h的静电除尘器，分别从每个原煤斗的4个落煤管和原煤斗内吸尘，每个落煤管设一个吸尘罩从原煤斗和落煤管上部抽风，配1个除尘电动风阀，电动风阀分别与对应犁煤器起／落信号联锁开／关。除尘系统经吸尘罩产生负压以防煤尘外逸和甲烷气体的积聚，带有煤尘的空气经除尘器处理达到排放要求后，由除尘系统通风机排至室外。当5#、6#炉任何一个原煤斗落煤时，对应静电除尘器与其联锁运行。除尘器收集的煤尘经螺旋加湿输灰机回收送入原煤斗内。煤仓间除尘剖面图见图2。

 煤仓间头部转运站配一台风量为10000 m3/h的静电除尘器，每条胶带机的落料点设一个吸尘罩。除尘系统经吸尘罩从对应的胶带机导料槽内抽风，使之产生负压以防煤尘外逸。除尘器与对应胶带机联锁启停，除尘器收集的煤尘经螺旋加湿输灰机分别回落至对应的胶带机上。

  筒仓采用集中除尘方式。2个筒仓设计一台风量为20000 m3/h的静电除尘器，分别从每个筒仓的4个落煤管和筒仓内吸尘，每个落煤管设一个吸尘罩，配1个除尘电动风阀，电动风阀分别与对应犁煤器起／落信号联锁开／关。当任何一个筒仓落煤时，对应静电除尘器与其联锁运行。除尘器收集的煤尘经螺旋加湿输灰机回收送入筒仓内，机组大修期间或筒仓长期不上煤时，应定期开启除尘风机（除尘器不运行）以排除原煤斗内可燃气体。

  煤仓间及筒仓除尘器均布置在相应房间屋顶。每个集中除尘系统配2台防爆风机，一台运行，一台备用。除尘器与对应信号联锁同时启动，滞后5分钟停机。螺旋加湿输灰机加湿水源采用工业水。各除尘器均设有PLC控制器，可以实现与输煤集控系统的双向通讯及联锁控制，运行状态及故障报警可在输煤控制室显示。

4,3转运站、碎煤机室及翻车机室落料点通风除尘

  本期工程共有3个转运站、1个碎煤机室、1个翻车机室、2个混煤筒仓。每个转运落料点均设有一套除尘系统，除尘设备选用多管冲激式除尘器。落料点的数量、皮带宽度、带速及落料点高差确定的除尘设备数量及其抽风量见表2。

  转运站、筒仓下部转运点、翻车机室、碎煤机室落料点各除尘系统均从对应的胶带机导料槽内抽风，碎煤机室还从碎煤机振动筛处抽风、使之产生负压以防煤尘外逸，带有煤尘的空气经除尘器除尘后，由除尘系统通风机排至室外。碎煤机室除尘剖面图见图3。多管冲激式除尘器补水采用复用水，除尘器的含尘污水排至煤水坑内，再由输煤专业设计的污水泵排至煤水沉清池进行处理，循环使用。除尘器的运行与对应的胶带机联锁同时启动，滞后5分钟停机。每台除尘器设有1个PLC控制器，其运行状态及故障报警可在输煤控制室显示。

4.4输煤系统喷水雾抑尘

  在转运站、碎煤机室所有卸料及落料点处设计有皮带自动喷水雾装置。当皮带上有较干的煤(水分<6%)且皮带运行时，喷水装置自动喷水；当无煤、来煤较湿（水分>6%）或皮带停止时，喷水装置自动停喷。自动喷雾抑尘装置利用喷嘴将压力水转换成水幕，将有效地抑制煤尘飞扬。喷水装置水源采用工业复用清水。皮带自动喷水雾系统见图4。

  为控制翻车机运行时的煤尘飞扬，对应每台翻车机分别设计了一套水喷雾抑尘系统。水喷雾抑尘系统由供水机组、水箱、喷嘴、管道阀门系统及控制系统所组成。喷雾抑尘系统的运行与翻车机联锁。当翻车机翻至270时，翻车机前、后、左、右交错排列的喷嘴开始喷水，喷水过程延续到翻车机翻至1650再翻回至450为止。

  为抑止原煤场煤堆在干燥季节煤尘的飞扬，设有喷水抑尘系统。系统由供水机组、水箱、喷枪、管道、阀门及控制系统所组成。煤场喷水主管沿每条煤场长度方向两侧布置，每隔30m左右设一个自动旋转喷枪。每个喷枪喷水量为25.9 m3/h，射高16 m，水平射程37 m，每次由煤场二侧相对的2个喷枪同时交叉喷水，每天喷水2～3次，喷洒强度每次2 L／m2，分区依次进行，直至覆盖整个煤场。

4.5锅炉房及煤仓间负压清扫

  在锅炉房安装真空吸尘系统清扫煤灰，并兼管煤仓间的定期清扫。真空吸尘系统由一台移动式工业真空吸尘车及附件、固定管网、快速接头、压紧接头、软管、各种吸嘴及配件组成。每个吸尘口配有快速接头及防尘旋塞，当不用时，可严密密封。锅炉房负压吸尘见图5。

  移动式工业真空吸尘车功率125马力，满载吸风量为4503 m3/h，最大真空度为0.508 bar，最大输送量453 kg/min，最大输送距离180 m。每台锅炉各设置一套固定的管路系统，在锅炉各层平台及楼顶布置真空清扫口，另外煤仓间也分机组各设置了一套固定的管路系统。

5  结论

  大型火力发电厂所用燃煤具有含水率低的特点，这种煤易产生扬尘，且粉尘处理难度大。造成扬尘的原因主要有剪切力、局部正压、机械搅动及风力作用。要想有效抑制煤尘飞扬，必须从工艺上减少煤尘的发生率，并且消除扬尘点的局部正压，在转运点、卸煤处及煤场采取喷水雾抑尘措施，在锅炉房安装真空吸尘系统清扫煤灰等多项综合治理措施来保证煤尘治理的效果。