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摘 要:电力是国民经济发展的重要能源,目前火力发电作为中国和世界上许多国家生产电能的主要方法,中国的火力发电燃料主要为煤。干燥的煤炭在转运过程中,由于受到冲击、下落、振动等因素影响,从而产生大量的粉尘,这些粉尘在污染环境的同时,也对现场作业人员的健康构成巨大的威胁;煤粉在输煤现场长期聚积,也会对周边的生产设备带来巨大的火灾隐患。本文对电厂输煤系统粉尘治理的现状进行分析,探讨输煤系统粉尘的成因机理,最后对输煤系统抑尘和除尘措施阐述观点。
关键词:电厂输煤系统;煤粉尘成因;防治措施
一、火力发电厂输煤系统粉尘成因分析
火力发电厂输煤系统用于电厂锅炉燃煤的接卸、存储、以及锅炉运行期间的燃料供给。其主要由储煤场、转运站、碎煤机楼、煤仓间、煤码头卸船机或内陆翻车机、卸煤沟以及带式输送机、堆取煤设备等组成。根据电厂输煤系统的具体设计以及现场的实际运行情况分析,电厂输煤系统扬尘污染形成的主要原因是:①燃煤本身所具有的物理特性。②诱导风的作用。③设备的密封性。④除尘系统的设计及投用率。⑤落煤筒、导料槽设计过于局促。对输煤系统容易产生粉尘的因素分析如下:
1.1 燃煤本身所具有的物理特性,当燃煤全水份低于10%时,转运产生过程中产生粉尘较大,此外粉尘量也与煤粉细度成正比,即煤质颗粒度越小,煤质越干燥,转运过程中产生的粉尘越多。
1.2 碎煤机室诱导风的作用:碎煤机自身的设备特性就是将煤块破碎,增加原煤的细度,碎煤机工作时,转子转动,冲击、挤压破碎煤块,碎煤机内扰动鼓风效应产生大量煤粉;碎煤机壳体长期被煤块击打,造成密封不严,煤粉尘泄漏。
1.3 设备的严密性:在转运站内煤从上级皮带下落,下落速度快、冲击力大,产生大量细小煤尘,导料槽密封被冲击破坏,造成煤粉尘泄露。在卸船机、翻车机、汽车、火车卸煤设施中,燃煤倾倒直接冲击煤篦子或煤槽,导致周围的空气快速扰动,产生的煤粉尘四处飞扬。
1.4 除尘系统的设计及投用率:由于部分电厂追求燃煤经济效益,在电厂投产后掺烧劣质燃煤,如褐煤、印尼煤等,导致原有设计的除尘系统不再满足现场的除尘要求;或电厂长周期运行后相应除尘设备维保不及时,在生产过程中故障频发或退备。
1.5 电厂在设计时,为节约建设成本,设计的落煤筒相对简易,导料槽空间狭小,挡尘帘阻挡气流能力相对较差,燃煤从落煤筒下落后产生的煤粉,没有充裕的沉积空间,在诱导风的作用下突破挡尘帘的阻力,从导料槽出口喷出。
二、煤粉尘的危害
输煤系统的煤粉尘是在燃煤转运过程中产生的飞逸到环境空气中的固体颗粒,其主要危害有四个方面。
2.1 产生的煤粉直接造成运转设备及周边环境的污染,其中PM2.5等细颗粒物不容易沉降,随着大气运动能扩散到数公里甚至几十公里以外,对电厂外部环境也造成相应污染,容易受到环保部门的考核罚款,为电厂带来经济损失。
2.2 对现场作业人员的身体健康带来不利影响,如果人的肺部长期吸入大量的粉尘,会患尘肺病,尘肺病也是目前危害较大的职业病。
2.3 煤粉在空气中达到一定浓度时就存在爆炸的风险,一般来说,煤粉爆炸下限浓度为30-50g/m?,上线浓度1500g/m?,其中爆炸力最强的范围为300-500g/m?。
2.4 煤粉在输煤系统栈桥支架、管道、线缆槽盒上长期聚积,容易产生火灾隐患。
三、电厂输煤系统煤粉尘防治措施
电厂输煤系统粉尘防止措施需要从根本治理,主要以抑尘、除尘为主,清理、收集为辅。
3.1 在煤質选择方面,不考虑燃煤单价的情况下,首选煤质不易太干燥,全水份控制在12-18%左右即可,颗粒度控制在6-50mm之间,其运转过程中产生的粉尘远小于全水份在10%以下的燃煤。在掺烧劣质煤时,考虑原煤细度,硬度,减少煤泥、沫煤的掺烧比例,避免在运输、接卸、存储、上煤环节产生煤粉尘。
3.2 减少煤炭流动环节,降低流动速度,降低输煤过程中对煤炭的冲击扰动。例如,将转运站高度落差控制在合理范围,与煤流接触的滚轴筛、碎煤机等转动机械速度控制在合理范围,从而有效降低因流动冲击产生细小煤粉。
3.3 在储煤场、翻车机卸煤系统、卸煤沟、输煤皮带等处进行全封闭,减少煤流的外界扰动起尘,防止煤粉尘外露。
3.4 通过加湿的方式改变煤质物理特性,在卸船机、翻车机、斗轮堆取料机、皮带机以及煤场周边增加喷淋设施。燃煤在煤场存放,经风吹日晒,煤质外水份流失会变得干燥,使用煤场喷淋系统适度加湿有益于降低上煤过程中粉尘的产生。输煤沿线主要采用喷水抑尘和微雾抑尘方式,即水雾与煤粉尘充分接触后相互黏结,煤粉重量越来越大,在重力作用下,使煤粉尘无法飞扬,沉降下来,达到抑尘作用。喷水抑尘设施安装在煤流的入口与出口处还能在一定程度上起到密封的作用。但是采取喷水抑尘方式,只能在一定程度达到降尘和抑尘的目的,无法做到全面的抑尘。近几年新兴的抑尘技术是在卸煤的源头喷洒煤炭固化剂,能使煤炭表面形成一固化层,避免煤炭在运转过程中产生扬尘。
3.5 通过机械抽风除尘,在输煤系统煤仓间、碎煤机室以及输煤皮带落煤筒导料槽等地方,设置负压除尘器,在煤尘最集中的地方,首先用负压除尘器形成局部的负压,利用吸尘管将含尘的空气抽出,再将过滤之后的空气排放到室外。据有关实践调查结果显示,国内的大多数电厂都在使用这种治理煤尘的方式。机械抽风除尘主要有袋式除尘、水除尘、静电除尘等几个类型,其中以袋式除尘使用最广泛。
3.6 电厂输煤系统扬尘产生不可避免,把产生的扬尘封闭在一定空间,减少扬尘泄露,避免随处飞扬很重要。扬尘封闭好能为除尘器与喷水抑尘发挥效力提供保障,主要依靠导料槽严密性与落煤筒结构合理来实现。
3.6.1 导料槽一般用橡胶密封材料,在运行的过程中,橡胶密封材料很容易出现磨损,然后就会失去密封的作用。此外导料槽在煤流冲击下产生震动,造成密封不严,使煤粉泄露。改进措施:在导料槽的两侧可以使用迷宫式的防溢裙板;在导料槽的前段部分,使用三道橡胶防尘挡帘;导料槽选弹性好的密封材料,使导流槽受冲击时,密封可伸展,仍能起到密封作用,这样就可以有效防止粉尘外溢的情况发生。
3.6.2 更改落煤筒流动布局,由直线落煤筒改曲线落煤筒,加装缓冲挡板与锁气器。达到降低煤流速度,减少煤流冲击落煤筒与导料槽时煤粉的产生。增加泄压仓,可以降低诱导风的扰动,减少煤粉泄露。在落煤筒落差较大的地方增设回旋通风管,形成落煤筒—导料槽—回旋管—落煤筒闭合的循环系统,可以有效降低粉尘空气压力。适度增加导料槽的截面与导料槽的长度,有利于煤粉尘的沉降。
3.7 提高生产的管理水平,强化输煤运行人员的技能培训,提高防撒煤、漏煤的工作意识;增加粉尘监管力度,落实现场卫生清洁责任,对输煤现场积煤积粉定期清理,避免二次扬尘。
结束语
随着国家对环保要求越来越严,火力发电厂面临着巨大的环保挑战。生产清洁电能的同时,减少污染物排放,就必须重视对输煤系统的粉尘治理。本文对火力发电厂输煤系统扬尘成因及抑制对策进行详细了论述。
参考文献
[1]白伟.火电厂输煤系统粉尘综合治理措施[J].中国新技术新产品,2012,(22):84-85.
[2]向欢欢,王智,赵瑞娥.燃煤电厂运煤系统分期建设及大型运煤系统设计的探讨[J].水电与新能源,2017,(1):76-78.
[3] 李新梅,张军.降低输煤系统粉尘污染方法的探究[J].电力安全技术,2014(01).
关键词:电厂输煤系统;煤粉尘成因;防治措施
一、火力发电厂输煤系统粉尘成因分析
火力发电厂输煤系统用于电厂锅炉燃煤的接卸、存储、以及锅炉运行期间的燃料供给。其主要由储煤场、转运站、碎煤机楼、煤仓间、煤码头卸船机或内陆翻车机、卸煤沟以及带式输送机、堆取煤设备等组成。根据电厂输煤系统的具体设计以及现场的实际运行情况分析,电厂输煤系统扬尘污染形成的主要原因是:①燃煤本身所具有的物理特性。②诱导风的作用。③设备的密封性。④除尘系统的设计及投用率。⑤落煤筒、导料槽设计过于局促。对输煤系统容易产生粉尘的因素分析如下:
1.1 燃煤本身所具有的物理特性,当燃煤全水份低于10%时,转运产生过程中产生粉尘较大,此外粉尘量也与煤粉细度成正比,即煤质颗粒度越小,煤质越干燥,转运过程中产生的粉尘越多。
1.2 碎煤机室诱导风的作用:碎煤机自身的设备特性就是将煤块破碎,增加原煤的细度,碎煤机工作时,转子转动,冲击、挤压破碎煤块,碎煤机内扰动鼓风效应产生大量煤粉;碎煤机壳体长期被煤块击打,造成密封不严,煤粉尘泄漏。
1.3 设备的严密性:在转运站内煤从上级皮带下落,下落速度快、冲击力大,产生大量细小煤尘,导料槽密封被冲击破坏,造成煤粉尘泄露。在卸船机、翻车机、汽车、火车卸煤设施中,燃煤倾倒直接冲击煤篦子或煤槽,导致周围的空气快速扰动,产生的煤粉尘四处飞扬。
1.4 除尘系统的设计及投用率:由于部分电厂追求燃煤经济效益,在电厂投产后掺烧劣质燃煤,如褐煤、印尼煤等,导致原有设计的除尘系统不再满足现场的除尘要求;或电厂长周期运行后相应除尘设备维保不及时,在生产过程中故障频发或退备。
1.5 电厂在设计时,为节约建设成本,设计的落煤筒相对简易,导料槽空间狭小,挡尘帘阻挡气流能力相对较差,燃煤从落煤筒下落后产生的煤粉,没有充裕的沉积空间,在诱导风的作用下突破挡尘帘的阻力,从导料槽出口喷出。
二、煤粉尘的危害
输煤系统的煤粉尘是在燃煤转运过程中产生的飞逸到环境空气中的固体颗粒,其主要危害有四个方面。
2.1 产生的煤粉直接造成运转设备及周边环境的污染,其中PM2.5等细颗粒物不容易沉降,随着大气运动能扩散到数公里甚至几十公里以外,对电厂外部环境也造成相应污染,容易受到环保部门的考核罚款,为电厂带来经济损失。
2.2 对现场作业人员的身体健康带来不利影响,如果人的肺部长期吸入大量的粉尘,会患尘肺病,尘肺病也是目前危害较大的职业病。
2.3 煤粉在空气中达到一定浓度时就存在爆炸的风险,一般来说,煤粉爆炸下限浓度为30-50g/m?,上线浓度1500g/m?,其中爆炸力最强的范围为300-500g/m?。
2.4 煤粉在输煤系统栈桥支架、管道、线缆槽盒上长期聚积,容易产生火灾隐患。
三、电厂输煤系统煤粉尘防治措施
电厂输煤系统粉尘防止措施需要从根本治理,主要以抑尘、除尘为主,清理、收集为辅。
3.1 在煤質选择方面,不考虑燃煤单价的情况下,首选煤质不易太干燥,全水份控制在12-18%左右即可,颗粒度控制在6-50mm之间,其运转过程中产生的粉尘远小于全水份在10%以下的燃煤。在掺烧劣质煤时,考虑原煤细度,硬度,减少煤泥、沫煤的掺烧比例,避免在运输、接卸、存储、上煤环节产生煤粉尘。
3.2 减少煤炭流动环节,降低流动速度,降低输煤过程中对煤炭的冲击扰动。例如,将转运站高度落差控制在合理范围,与煤流接触的滚轴筛、碎煤机等转动机械速度控制在合理范围,从而有效降低因流动冲击产生细小煤粉。
3.3 在储煤场、翻车机卸煤系统、卸煤沟、输煤皮带等处进行全封闭,减少煤流的外界扰动起尘,防止煤粉尘外露。
3.4 通过加湿的方式改变煤质物理特性,在卸船机、翻车机、斗轮堆取料机、皮带机以及煤场周边增加喷淋设施。燃煤在煤场存放,经风吹日晒,煤质外水份流失会变得干燥,使用煤场喷淋系统适度加湿有益于降低上煤过程中粉尘的产生。输煤沿线主要采用喷水抑尘和微雾抑尘方式,即水雾与煤粉尘充分接触后相互黏结,煤粉重量越来越大,在重力作用下,使煤粉尘无法飞扬,沉降下来,达到抑尘作用。喷水抑尘设施安装在煤流的入口与出口处还能在一定程度上起到密封的作用。但是采取喷水抑尘方式,只能在一定程度达到降尘和抑尘的目的,无法做到全面的抑尘。近几年新兴的抑尘技术是在卸煤的源头喷洒煤炭固化剂,能使煤炭表面形成一固化层,避免煤炭在运转过程中产生扬尘。
3.5 通过机械抽风除尘,在输煤系统煤仓间、碎煤机室以及输煤皮带落煤筒导料槽等地方,设置负压除尘器,在煤尘最集中的地方,首先用负压除尘器形成局部的负压,利用吸尘管将含尘的空气抽出,再将过滤之后的空气排放到室外。据有关实践调查结果显示,国内的大多数电厂都在使用这种治理煤尘的方式。机械抽风除尘主要有袋式除尘、水除尘、静电除尘等几个类型,其中以袋式除尘使用最广泛。
3.6 电厂输煤系统扬尘产生不可避免,把产生的扬尘封闭在一定空间,减少扬尘泄露,避免随处飞扬很重要。扬尘封闭好能为除尘器与喷水抑尘发挥效力提供保障,主要依靠导料槽严密性与落煤筒结构合理来实现。
3.6.1 导料槽一般用橡胶密封材料,在运行的过程中,橡胶密封材料很容易出现磨损,然后就会失去密封的作用。此外导料槽在煤流冲击下产生震动,造成密封不严,使煤粉泄露。改进措施:在导料槽的两侧可以使用迷宫式的防溢裙板;在导料槽的前段部分,使用三道橡胶防尘挡帘;导料槽选弹性好的密封材料,使导流槽受冲击时,密封可伸展,仍能起到密封作用,这样就可以有效防止粉尘外溢的情况发生。
3.6.2 更改落煤筒流动布局,由直线落煤筒改曲线落煤筒,加装缓冲挡板与锁气器。达到降低煤流速度,减少煤流冲击落煤筒与导料槽时煤粉的产生。增加泄压仓,可以降低诱导风的扰动,减少煤粉泄露。在落煤筒落差较大的地方增设回旋通风管,形成落煤筒—导料槽—回旋管—落煤筒闭合的循环系统,可以有效降低粉尘空气压力。适度增加导料槽的截面与导料槽的长度,有利于煤粉尘的沉降。
3.7 提高生产的管理水平,强化输煤运行人员的技能培训,提高防撒煤、漏煤的工作意识;增加粉尘监管力度,落实现场卫生清洁责任,对输煤现场积煤积粉定期清理,避免二次扬尘。
结束语
随着国家对环保要求越来越严,火力发电厂面临着巨大的环保挑战。生产清洁电能的同时,减少污染物排放,就必须重视对输煤系统的粉尘治理。本文对火力发电厂输煤系统扬尘成因及抑制对策进行详细了论述。
参考文献
[1]白伟.火电厂输煤系统粉尘综合治理措施[J].中国新技术新产品,2012,(22):84-85.
[2]向欢欢,王智,赵瑞娥.燃煤电厂运煤系统分期建设及大型运煤系统设计的探讨[J].水电与新能源,2017,(1):76-78.
[3] 李新梅,张军.降低输煤系统粉尘污染方法的探究[J].电力安全技术,2014(01).