电厂输煤系统扬尘成因及抑制对策张忠海

张忠海1赵东徽2

（1神华内蒙古上海庙发电有限公司工程部016216；2鲁能新能源（集团）有限公司河北分公司075000）

摘要：随着国家对环保要求越来越严，特别是火力发电厂的环保面临着巨大的挑战，生产的清洁电能的同时，减少污染物的排放，想方设法减少污染源。发电厂的输煤系统在工作过程中会产生大量的粉尘，这些粉尘不仅会对工作环境造成破坏，而且对工人身体健康也会造成不利的影响，甚至还会带来一系列的安全隐患。笔者结合自身的工作经验，并查阅相关的资料，在本文中首先对电厂输煤系统扬尘治理的现状进行分析，再对输煤系统扬尘的成因机理进行探讨，最后根据分析和探讨的结果对输煤系统抑尘和除尘措施阐述一下自己的观点。

关键词：电厂；输煤系统；扬尘；成因；抑制对策

前言：在最近几年，电力行业对我国企业现代化管理的重视程度越来越高，对于环保的要求也越来越高，火力发电厂也是如此。在火力发电厂中，输煤系统是火电厂重要一环，包含了很多复杂的环节，譬如燃煤输送、掺配、破碎、筛分、转运以及接卸等。这其中的任意一个环节都会产生大量的粉尘。因此，在火力发电厂中，必须要重视对输煤系统的粉尘治理，这样既能有效保护环境卫生，又能为场内职工的人身健康提供重要的保障。本文在此基础上，就电厂输煤系统扬尘成因及抑制对策展开论述。

一、电厂输煤系统扬尘治理现状分析

一般来说，电厂输煤系统是由上煤系统、卸煤系统、转运站、卸煤场、碎煤机室以及储煤场等几个部分构成的。从目前的实际情况来看，很多的储煤场都采取了有效的外部防护措施，这种情况下，如果外部环境起风了，这些防护措施可以对产生的大量煤尘进行有效的防护。然而，在一些电厂转运站、碎煤机室以及卸煤场等生产现场，虽然也采取了相应的防尘和除尘措施，但是这些防尘和除尘的措施取得的效果非常有限，没有实质性的作用[1]。这种情况导致输煤系统成为了全电厂中粉尘污染最严重、环境最差的“重灾区”，即对生产环境造成了破坏，同时也给输煤现场工作人员的身体健康带来了非常不利的影响。虽然当前阶段很多电厂都严格按照国家相关行业的标准采取了有效的防护措施，这些治理方法和防护措施对粉尘和煤尘起到一定的抑制作用，但是从根本上来说，对于煤尘的污染问题没有做到有效解决。针对目前电厂输煤系统存在的诸多问题，有关部门以及电厂在发电过程中采取控制物料流动抑尘技术、微动力抑尘技术、微米级干雾抑尘技术、煤尘抑制措施有无动力抑尘技术等[2]。但是从整体上来看，当前电厂输煤系统防尘抑尘的技术相对来说还是比较薄弱的，也没有从根本上形成一套全面且完整的防护系统。为了让相应的防尘设备能够达到最佳的防尘和抑尘效果，还需要在现有基础上对输煤系统粉尘及其抑制方式进行全面而深入的研究。因此，设计科学合理的输煤系统粉尘抑制方案是当下阶段电厂在发展过程中亟待解决的问题。

二、对输煤系统扬尘成因的分析

根据电厂输煤系统的具体设计以及现场的实际运行情况来看，电厂输煤系统扬尘污染形成的主要原因是燃煤本身所具有的物理特性，其次包括诱导风以及设备的密封性等。

首先，我们可以从各个扬尘点的角度去分析。由于电厂输煤系统是由上煤系统、卸煤系统、转运站、卸煤场、碎煤机室以及储煤场等几个部分构成的。所以对这几个扬尘点的分析是找到扬尘成因的关键所在。就拿碎煤机室来说，碎煤机室是输煤系统中一个重要的组成部分，当碎煤机在工作的时候，转子会产生鼓风效应，大量的诱导风由此产生，造成皮带导料槽中产生超过40Pa的高正压[3]。在导料槽缝隙的地方，煤尘会不断冒出，由于落差比较高，所以冒出的粉尘很容易四处扩散，导致整个碎煤机室都遍布煤尘，从而造成现场的粉尘严重超标。其次，就转运站而言，转运站也是输煤系统中一个不可或缺的组成部分，在转运站内部，煤会在上级皮带的带动下从高处向下级卸落，由于煤流的速度非常快，所以上级皮带会带着尘粒向周围四处飞溅。除此之外，由于落差比较高，所以物料在下落的时候会对皮带机产生严重的冲击，在这种情况下，皮带会发生抖动的现象，导料槽的密封性也因此受到严重的影响，煤灰在诱导空气的作用下，会从导料槽的缝隙之处冒出来，导致室内都充满煤尘。此外，卸煤设施也是一个不可忽视的扬尘点。在汽车卸煤或者火车卸煤设施中，燃煤倾倒直接冲入翻车机卸煤斗或者缝隙煤槽内。因为煤流的落差比较大，加上倾卸的速度比较快，所以煤流会互相冲撞，这时候会导致周围的空气以非常快的速度在流动，所以很容易造成扬尘[4]。

在对各个扬尘点进行分析之后，电厂输煤系统扬尘产生的原因也就清晰可见，主要包括原煤物理特性、诱导风以及设备密封等几个因素。首先，原煤的物理特性是扬尘产生的主要原因。燃煤的种类、水分以及粒度等对于输煤系统扬尘情况都有很大的影响。当原煤表面干燥，其水分低于百分之七到百分之八的时候，燃煤在转运过程中，其中较细的粉尘就会随风扬起。假如燃煤是那种容易分解而且煤化程度非常低的褐煤，在输煤系统运行的过程中，会更加容易出现粉尘。其次，诱导风是产生煤尘的另外一个重要成因。无论是在输煤系统的转运站，还是在输煤系统的碎煤机室内，扬尘的产生都是因为诱导风的作用。在碎煤机与筛选机等设备的高速运转下，下落的煤流会产生大量的诱导风，导致输煤系统的落料处，粉尘受到较高风速的影响而在空间里逐渐弥漫。即使在输煤系统的落料处安装吸尘罩或者除尘器，也很难取得较好的效果。因为此处的风速非常大，而且风压相对来说也比较高，所以除尘器很难煤尘全部予以吸附，所以此处会出现煤尘扬起的情况。除此之外，设备密封也是扬尘的一个主要原因，由于燃煤的输送量非常大，输煤皮带在运行过程中，输煤系统落煤倾斜度也比较大，燃煤在下落过程中速度非常快，这就导致燃煤携带很大的诱导风，对系统产生一定的冲击，造成落煤斗、导料槽等设备的密封破坏，粉尘外漏，污染严重[5]。

三、输煤系统抑尘和除尘措施探讨

（一）常规煤尘污染治理方法

对于电厂输煤系统扬尘的治理，通常使用机械抽风除尘和水喷抑尘相结合的方式。在输煤系统煤仓间、碎煤机室以及转运站等地方，可以设置负压除尘器，同时用喷雾抑尘装置进行辅助，在煤尘最集中的地方，首先用负压除尘器形成局部的负压，再利用吸尘管将是含尘的空气抽出，再将过滤之后的空气排放到室外。在输煤系统翻车机室以及卸煤沟等重点扬尘地点，可以设置水喷雾抑尘系统，利用雾化之后的水滴与煤尘吸附，增加重量，降低扬尘。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[6]。

1.1机械抽风除尘

机械抽风除尘是一种常规的煤尘污染治理方式，主要有静电除尘、湿气除尘以及袋式除尘等几个类型：

（1）静电除尘器

静电除尘器主要是通过直流负高压让气体相互电离，产生一定的电晕进行放电，使粉尘能够带上电荷，在强电场力的作用下实现粉尘的分离。在对输煤系统粉尘进行治理的时候，用于收尘的筒体很容易产生积灰，这种情况下，很容易就会因为空气潮湿而出现高压爬电短路的现象。除此之外，在入口的地方，含尘的质量浓度通常每个立方米要低于30克，输煤系统通常选择多电场结构、单电源的静电除尘器。

从目前的实际情况来看，在对输煤系统扬尘进行处理的过程中，静电除尘方式还存在一些问题，主要表现为以下几点：第一，静电除尘器在运行的过程中经常出现故障，而且检修和维护都非常不方便。如果不立即对其进行修复，故障就会不断的扩大，最后导致整个电厂出现停运的情况；第二，静电除尘器的结构比较复杂，一次投资比较高，而且安装和制作的精度有较高的要求；第三，静电除尘器的除尘效果受到粉尘电阻的影响[7]。

（2）湿式除尘器

湿式除尘器也是输煤系统扬尘处理方式之一，其主要原理是利用水或者其他液体等，使其与含尘的气体相互作用，在此基础上除去粉尘。输煤系统中的煤尘和喷洒在空气中的水膜或者水滴相互结合，在遇到湿润的器件以及器壁之后发生沉降和凝聚，在这个过程中有效去除粉尘[8]。

从目前的实际情况来看，在对输煤系统粉尘进行处理的过程中，湿式除尘器还存在以下几个方面的问题：第一，在一些寒冷的地区，需要进行防冻维护；第二，对于废水的回收和处理相对来说比较复杂，在这个过程中很容易出现二次污染啊；第三，有的粉尘具有疏水性的特点，这种情况下，湿式除尘器的除尘效果比较低，净化效率不高，而且具有黏性的粉尘很可能出现挂灰或者堵塞的现象；第四，湿式除尘器的耗水量比较大，对水源的提供有比较高的要求；第五，湿式除尘器的设备阻力比较大，除尘风机功率大，对于电能的消耗比较大[9]。

（3）袋式除尘器

袋式除尘器主要是借助多孔带状过滤的元件对粉尘进行捕集，结构比较复杂，包括喷吹清灰装置、风机净气室进气室、排灰室、过滤室等。袋式除尘器的工作程序如下：在含尘气体经过风口进入到过滤室的过程中，当粉尘由外而内经过滤袋时，一些粉尘会被阻挡在滤袋外表面，净气进入净气室从出风口向大气中排出。滤袋表面的粉尘如果不断增加，可能会导致设备的阻力不断上升，一直上升到设定的数值，这个时候微差压控制器就会输出相应的信号，喷吹系统在控制仪的作用下就会进行工作。另外一方面，还可以使用袋式除尘器进行定时的清灰工作。

从目前的实际情况来看，在对输煤系统粉尘进行处理的过程中，袋式除尘器还存在以下几个方面的问题：第一，由滤袋过滤的粉尘很容易产生二次污染；第二，滤袋很容易被堵塞，而且滤袋不容易清除，所以需要很大的运行维护量；第三，袋式除尘器的设备有着非常大的占地面积，除尘的风机功率比较大，运行需要较高的能耗；第四，袋式除尘器的应用范围受到耐腐蚀、耐温等一些性能的影响。

1.2水喷雾抑尘

水喷雾抑尘的原理主要是借助喷头产生的水雾间封闭住尘源。喷雾的喷头直接向煤的表面进行喷洒，就会让煤的表面水分增加，煤表面的粉尘重量增加就很难扬起，而且含尘气体的湿度也会有所增加，尘粒就会相互黏结起来，煤的粒径会越来越大，沉降的速度也会加快。一些尘粒会在大块的煤上黏附住，煤粉飞扬的几率也就因此降低。但是采取水喷雾抑尘方式，只能在一定程度达到降尘和抑尘的目的，无法做到全面的除尘。

（二）抑尘和除尘策略改进思路

1.1导料槽系统的改进思路

在传统的电厂输煤系统中，导料槽的密封性能比较差，一般采取的是橡胶密封材料，在运行的过程中，这种橡胶密封材料很容易出现磨损的情况，然后就会失去密封的作用。而且传统的导料槽容积非常小，其截面积与落料管的截面积几乎相等，这种情况下，瞬间形成的正压无法在短时间内消除。在诱导风的作用下，粉尘很容易从出口和侧缝的地方溢出来。针对传统的导料槽，可以从以下几点进行有效的改进和完善：第一，增加导料槽的密封性。在导料槽的两侧可以使用迷宫式的防溢裙板，与此同时，在导料槽的前段部分，可以使用三道橡胶防尘挡帘，这样就可以有效防止粉尘外溢的情况发生；第二，设置回旋通风管。可以采取闭环流通和压力平衡的方式设置回旋通风管，形成回旋管—导料槽—落煤管一个闭合的循环系统，这样就可以有效降低粉尘空气压力；第三，增加导料槽的截面。结合实际情况适当增加导料槽的截面积，这样有利于粉尘的沉降。粉尘在高速气流引导下会在密闭空间内循环运动，自身的势能也在不断撞击的过程中降低，最后在重力作用下有效沉降下来。

1.2喷雾抑尘系统的改进思路

由于水喷雾系统只能增加煤表面的水分，使其保持在一个湿润的状态，不能最大限度对煤尘进行压制，而且水雾不能全部封住落煤管口上的煤尘，所以无论是喷淋的抑尘方式还是水喷雾的抑尘方式都很难取得明显的效果。在这种情况下，可以采取超微干雾抑尘方式，这是一种新兴的抑尘技术，主要利用压缩机将水和空气进行压缩，在此基础上输出亚微米级干雾，这样就可以提高降尘和抑尘的效果。

结论：综上所述，电厂运煤系统的粉尘污染与含水量以及煤种有着直接的关系，与设备的封闭程度以及系统的布置也有着密切的关系。在实际防尘抑尘过程中，有关部门以及技术人员要加强对新型技术和设备的研究，找到扬尘的主要原因，在此基础上采取相应的解决措施，从而有效解决输煤系统扬尘的问题。

参考文献：

[1]黄定贵.发电厂运煤系统抑尘零排放控制因素的分析[J].节能.2010（11）：65-66.

[2]梁庆辉.电厂输煤系统扬尘成因及抑制措施[J].山东工业技术.2016（13）：132-133.

[3]姚鑫.新型除尘器在火电厂输煤系统中的应用[J].中国电力教育.2009（S2）：74-75.

[4]林刚.华能北京热电厂输煤系统灰水分离除尘器的治理改造[J].电站系统工程.2001（06）：28-29.

[5]王芳.新型转运点技术在潮州电厂和鲤鱼江电厂运煤系统中的应用[J].科技信息.2009（27）：34-35.

[6]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（01）：46-47.

[7]孙久启，王双童.提高运煤系统计量和装备水平促进节能降耗的若干措施[J].电力科技与环保.2013（03）：90-91.

[8]付小平，陈炎临.新型转运点技术在运煤系统中的应用研究[J].广西电力.2009（05）：12-13.

[9]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.