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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(duì)不同的煤種加入不同的水量,可以有效地消除運(yùn)輸中煤粉對(duì)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(guān)鍵詞:輸煤系統(tǒng);水幕除塵;外在水分;環(huán)境保護(hù)
????? 1 問題的提出
????? 在燃煤發(fā)電廠,一般煤是由列車運(yùn)到生產(chǎn)現(xiàn)場,經(jīng)卸車、轉(zhuǎn)運(yùn)、破碎等環(huán)
節(jié),最終將煤運(yùn)至原煤倉供鍋爐燃燒,其倒運(yùn)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(gè)
環(huán)節(jié),若不采取有效措施,每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)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(shí),容易穿透人的肺葉,對(duì)人體傷
害極大,對(duì)此,國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(shí)踐證明,
水幕除塵是一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的方法。
????? 2 理論分析與試驗(yàn)
????? 煤是一種可燃的有機(jī)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(jié)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(guān)系;內(nèi)在水
分存在于煤粒的毛細(xì)孔中;化合水分是與煤中的礦物質(zhì)相結(jié)合的水分。后兩種水
分在室溫條件下不會(huì)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(duì)外在水分進(jìn)行研究就可以了。
????? 煤中外在水分的多少,對(duì)輸煤系統(tǒng)和鍋爐的燃燒都有一定的影響。當(dāng)水
分少時(shí),煤較為干燥,在運(yùn)輸及破碎過程中,將會(huì)產(chǎn)生大量粉塵,污染環(huán)境,對(duì)
人身造成危害,能源也受到損失。當(dāng)水分多時(shí),增加了煤的粘度,會(huì)出現(xiàn)以下問
題:在運(yùn)輸過程中落煤筒將產(chǎn)生粘著或堵塞現(xiàn)象;碎煤機(jī)破碎困難,負(fù)荷增大;
煤的實(shí)際計(jì)量值偏差大;磨煤機(jī)的出力減少;在向鍋爐供煤過程中產(chǎn)生斷流現(xiàn)象
;對(duì)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(guān)鍵。
????? 經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)與分析,認(rèn)為:煤在倒運(yùn)過程中,外在水分的理想值是達(dá)到
極限值時(shí),既能有效地遏制粉塵,又不會(huì)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(guān)的外在極限水分見表
1.
????? 3 加水部位與水量計(jì)算
????? 3.1 加水部位
????? a.翻車前加水在運(yùn)煤列車車箱未進(jìn)入翻車機(jī)前,對(duì)停在軌道上的列車車箱
內(nèi)的原煤進(jìn)行加水,通過加水的時(shí)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(jī)作為卸煤的主要設(shè)備,也是原煤進(jìn)廠的第一道環(huán)節(jié),
在卸車時(shí)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(yán)重,如
包頭、山西的部分煤種就是如此。通過翻車機(jī)翻車向煤中加入適量水分,讓水和
煤在翻卸過程中均勻結(jié)合,使煤的表面達(dá)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(chǔ)。這是輸煤系統(tǒng)中的頭道工序,是整個(gè)系
統(tǒng)中降、除塵的關(guān)鍵。
????? c.給煤設(shè)備及轉(zhuǎn)運(yùn)處加水盡管以上兩道工序均進(jìn)行了加水,由于煤體集中,
時(shí)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(dá)不到
煤的外在水分的極限值。因此,在整個(gè)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(shè)備及煤的轉(zhuǎn)運(yùn)處)進(jìn)一步加
水,使之達(dá)到其外在水分的極限值。
????? 3.2 加水方式及水量計(jì)算
????? 3.2.1 水幕加水
????? 水幕加水是利用特殊設(shè)計(jì)的專用噴頭,在運(yùn)煤系統(tǒng)的關(guān)鍵部位,形成水幕
簾或噴水旋渦,根據(jù)膠帶輸送機(jī)上煤的當(dāng)前運(yùn)量、煤種的外在水分及其極限值等
相關(guān)參數(shù),計(jì)算出噴頭的加水量。利用電氣控制或自動(dòng)控制,通過合理組合,確
定整個(gè)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(jié)合,消除粉塵。
????? 3.2.3 加水量計(jì)算實(shí)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(shí),膠帶輸送
機(jī)的當(dāng)前運(yùn)量為800 t/h ,噴嘴流量在0.5 MPa 時(shí)為20 t/h,加水量Q 、噴頭數(shù)
量n 計(jì)算如下:
????? Q=800 ×(12%-4%)=64 t/h
????? n=64÷20=3.2個(gè)
????? 通過以上計(jì)算可知,若不考慮水分損失,在運(yùn)煤系統(tǒng)中設(shè)置3 ~4 個(gè)噴頭
就可以了??紤]到翻車機(jī)瞬間翻車時(shí),煤量和粉塵都較大,可將加水總量合理調(diào)
配,在翻車機(jī)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(dòng)門的選取在整個(gè)系統(tǒng)中,最關(guān)鍵的部件為電動(dòng)門及水幕噴頭(旋轉(zhuǎn)
子噴頭),其中電動(dòng)門為長期開關(guān)執(zhí)行元件,是整個(gè)系統(tǒng)中能否正常投入運(yùn)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(yīng)用表明,
進(jìn)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(yùn)行可
靠,免于維護(hù),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(yīng)用在
給煤設(shè)備、煤場出入口設(shè)備等粉塵較大的地方;另一種為旋轉(zhuǎn)子噴頭,主要應(yīng)用
在膠帶機(jī)設(shè)備上。這2 種噴頭都是經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的專用噴頭。
????? c.水幕噴頭與水霧噴頭的合理搭配應(yīng)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,一般加水量較小(<5 t/h )。
????? d.膠帶機(jī)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(jī)停機(jī)后存留在膠帶上的煤粉,避免在膠帶機(jī)再次啟動(dòng)時(shí),產(chǎn)生粉塵。
????? e.水幕除塵與風(fēng)機(jī)布袋除塵的搭配在落差比較大的設(shè)備上或者在碎煤機(jī)等
形成較大正壓的設(shè)備上,應(yīng)該采用風(fēng)機(jī)布袋除塵方式。
????? f.水幕除塵的自動(dòng)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(dòng)門的控制引入PLC 系統(tǒng),形成自動(dòng)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(dòng)信號(hào)
直接與水幕除塵的電動(dòng)門進(jìn)行聯(lián)鎖,依靠電動(dòng)門前的手動(dòng)隔斷門人工選擇加水的
級(jí)數(shù)及加水量,同樣可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)加水的功能。
????? 5 應(yīng)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(yùn)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(dá)到國家規(guī)定的粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)。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(fēng)機(jī)除塵雙套設(shè)備,同
樣達(dá)到了國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。兩個(gè)電廠的輸煤系統(tǒng)還達(dá)到了國家一流火力發(fā)電廠的
環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求。
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