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????? 淺談燃煤發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)的水幕除塵

????? 摘要：對不同的煤種加入不同的水量，可以有效地消除運輸中煤粉對環(huán)境
的污染。文章介紹了燃煤發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)利用水幕、水噴霧降塵的原理和具體方
法，并提出了煤的外在水分極限值可遏制粉塵產(chǎn)生的見解。

????? 關鍵詞：輸煤系統(tǒng)；水幕除塵；外在水分；環(huán)境保護

????? 1 問題的提出

????? 在燃煤發(fā)電廠，一般煤是由列車運到生產(chǎn)現(xiàn)場，經(jīng)卸車、轉(zhuǎn)運、破碎等環(huán)
節(jié)，最終將煤運至原煤倉供鍋爐燃燒，其倒運路徑如圖1 所示。

????? 從圖1 中可以看出，原煤從入廠到鍋爐原煤倉供鍋爐燃燒，要經(jīng)過十多個
環(huán)節(jié)，若不采取有效措施，每個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量粉塵，不僅污染環(huán)境，而且危
害人身健康，特別是粉塵粒度在0.5 ～5 μm 時，容易穿透人的肺葉，對人體傷
害極大，對此，國家有關標準規(guī)定，在燃煤發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)中，各工作間的空
氣含塵濃度值≤10 mg/m3. 因此，如何根據(jù)原煤輸送工藝流程，通過合理配置降、
除塵裝置，達到遏制和消除粉塵是輸煤系統(tǒng)中亟待解決的問題。多年實踐證明，
水幕除塵是一個經(jīng)濟有效的方法。

????? 2 理論分析與試驗

????? 煤是一種可燃的有機質(zhì)巖石，煤中水分按存在狀態(tài)可分為外在水分（表面
水分）、內(nèi)在水分（固有水分）和化合水分（結晶水分）。外在水分存在于煤的
表面和煤?？p隙間，它與外界條件（如溫度、濕度等）變化有密切關系；內(nèi)在水
分存在于煤粒的毛細孔中；化合水分是與煤中的礦物質(zhì)相結合的水分。后兩種水
分在室溫條件下不會發(fā)生變化，要在較高溫度下才能分解逸出。因此，在除塵問
題上，只針對外在水分進行研究就可以了。

????? 煤中外在水分的多少，對輸煤系統(tǒng)和鍋爐的燃燒都有一定的影響。當水
分少時，煤較為干燥，在運輸及破碎過程中，將會產(chǎn)生大量粉塵，污染環(huán)境，對
人身造成危害，能源也受到損失。當水分多時，增加了煤的粘度，會出現(xiàn)以下問
題：在運輸過程中落煤筒將產(chǎn)生粘著或堵塞現(xiàn)象；碎煤機破碎困難，負荷增大；
煤的實際計量值偏差大；磨煤機的出力減少；在向鍋爐供煤過程中產(chǎn)生斷流現(xiàn)象
；對燃燒情況造成一定影響。因此，如何控制煤的外在水分量是問題的關鍵。

????? 經(jīng)過反復試驗與分析，認為：煤在倒運過程中，外在水分的理想值是達到
極限值時，既能有效地遏制粉塵，又不會給后道工序帶來不利影響。不同的煤種，
其外在水分是不同的，加水量要隨之而變，具體煤種及相關的外在極限水分見表
1.

????? 3 加水部位與水量計算

????? 3.1 加水部位

????? a.翻車前加水在運煤列車車箱未進入翻車機前，對停在軌道上的列車車箱
內(nèi)的原煤進行加水，通過加水的時間，控制水分滲入煤層的情況，作為源頭遏塵。


????? b.翻車中加水翻車機作為卸煤的主要設備，也是原煤進廠的第一道環(huán)節(jié)，
在卸車時將產(chǎn)生大量的粉塵，尤其是外在水分含量較低的煤，粉塵更為嚴重，如
包頭、山西的部分煤種就是如此。通過翻車機翻車向煤中加入適量水分，讓水和
煤在翻卸過程中均勻結合，使煤的表面達到濕潤，一方面遏制了現(xiàn)場的粉塵，另
一方面也為下道工序奠定了良好的基礎。這是輸煤系統(tǒng)中的頭道工序，是整個系
統(tǒng)中降、除塵的關鍵。

????? c.給煤設備及轉(zhuǎn)運處加水盡管以上兩道工序均進行了加水，由于煤體集中，
時間較短，又受水量所限，一方面煤和水的摻配是不均勻的，另一方面也達不到
煤的外在水分的極限值。因此，在整個原煤輸送過程中，還要根據(jù)煤種、煤量及
其外在水分的多少，在容易產(chǎn)生粉塵的地方（給煤設備及煤的轉(zhuǎn)運處）進一步加
水，使之達到其外在水分的極限值。

????? 3.2 加水方式及水量計算

????? 3.2.1 水幕加水

????? 水幕加水是利用特殊設計的專用噴頭，在運煤系統(tǒng)的關鍵部位，形成水幕
簾或噴水旋渦，根據(jù)膠帶輸送機上煤的當前運量、煤種的外在水分及其極限值等
相關參數(shù)，計算出噴頭的加水量。利用電氣控制或自動控制，通過合理組合，確
定整個系統(tǒng)自開始至最終煤倉各區(qū)段的加水量。

????? 3.2.2 噴霧加水

????? 其形式與水幕加水基本相同，它主要是形成小面積的水霧，通過微小水滴
與空氣中的粉塵顆粒結合，消除粉塵。

????? 3.2.3 加水量計算實例

????? 若測得某原煤的外在水分為4%，其外在水分的極限值為12% 時，膠帶輸送
機的當前運量為800 t/h ，噴嘴流量在0.5 MPa 時為20 t/h，加水量Q 、噴頭數(shù)
量n 計算如下：

????? Q=800 ×（12%-4%）=64 t/h 

????? n=64÷20=3.2個

????? 通過以上計算可知，若不考慮水分損失，在運煤系統(tǒng)中設置3 ～4 個噴頭
就可以了。考慮到翻車機瞬間翻車時，煤量和粉塵都較大，可將加水總量合理調(diào)
配，在翻車機處投入較多的水量和噴頭數(shù)量是非常必要的。

????? 4 需注意的問題

????? a.電動門的選取在整個系統(tǒng)中，最關鍵的部件為電動門及水幕噴頭（旋轉(zhuǎn)
子噴頭），其中電動門為長期開關執(zhí)行元件，是整個系統(tǒng)中能否正常投入運行的
決定因素，通過在陡河發(fā)電廠及華能北京熱電廠輸煤系統(tǒng)水幕除塵上的應用表明，
進口產(chǎn)品質(zhì)量較好，雖然一次投資成本較高，但可以保證10萬次無故障，運行可
靠，免于維護，是較為合理的選擇。

????? b.水幕噴頭的選擇水幕噴頭有2 種，一種是水幕幕簾式噴頭，主要應用在
給煤設備、煤場出入口設備等粉塵較大的地方；另一種為旋轉(zhuǎn)子噴頭，主要應用
在膠帶機設備上。這2 種噴頭都是經(jīng)過特殊設計的專用噴頭。

????? c.水幕噴頭與水霧噴頭的合理搭配應用水幕噴頭的主要目的是增加原煤中
外在水分的含量，一般加水量較大（＞20 t/h）。水霧噴頭主要是降低懸浮在空
氣中的粉塵顆粒，一般加水量較?。ǎ? t/h ）。

????? d.膠帶機回程沖洗與水幕除塵的搭配膠帶回程沖洗的主要目的是消除膠帶
機停機后存留在膠帶上的煤粉，避免在膠帶機再次啟動時，產(chǎn)生粉塵。

????? e.水幕除塵與風機布袋除塵的搭配在落差比較大的設備上或者在碎煤機等
形成較大正壓的設備上，應該采用風機布袋除塵方式。

????? f.水幕除塵的自動聯(lián)鎖控制方式在已經(jīng)具備輸煤系統(tǒng)集控或者程控的系統(tǒng)
中，可以直接將電動門的控制引入PLC 系統(tǒng)，形成自動程序控制，通過選擇程序，
完成不同煤種加水量不同的功能。在沒有集控的情況下，可以將膠帶的啟動信號
直接與水幕除塵的電動門進行聯(lián)鎖，依靠電動門前的手動隔斷門人工選擇加水的
級數(shù)及加水量，同樣可以實現(xiàn)自動啟動加水的功能。

????? 5 應用效果

????? 水幕除塵系統(tǒng)已在陡河發(fā)電廠及華能北京熱電廠輸煤系統(tǒng)投入運行，效果
顯著。陡河發(fā)電廠的燃煤主要是山西煤，煤的外在水分約為4%，通過水幕除塵系
統(tǒng)可以將原煤的外在水分增加至極限值（8%～12% ），有效地遏制了粉塵，在輸
煤系統(tǒng)的任何部位均能達到國家規(guī)定的粉塵濃度標準。華能北京熱電廠的燃煤主
要是神華煤，外在水分較低，粉塵較大，經(jīng)過水幕降塵及風機除塵雙套設備，同
樣達到了國家規(guī)定的標準。兩個電廠的輸煤系統(tǒng)還達到了國家一流火力發(fā)電廠的
環(huán)境標準要求。