汽车卸煤沟自动跟踪抑尘方案的探究

汽车卸煤沟自动跟踪抑尘方案的探究

刘海琴

（中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司陕西西安710075）

摘要：对于汽车卸煤沟的叶轮给煤机卸煤过程中，产生煤尘的四散逃逸和二次飞扬的问题，针对火力发电厂（燃煤机组）目前的汽车卸煤沟抑尘系统方案的现状，进行技术经济分析对比，进一步探究现有方案。

关键词：汽车卸煤沟；叶轮给煤机；煤尘；呼吸性煤尘颗粒；微雾抑尘系统

一、概述

火力发电厂是指将煤、油、天然气、油页岩等燃料的化学能，通过热能动力装置转换为电能的工厂。火力发电厂（燃煤机组）把作为燃料的煤炭运输、输送和加工系统称为输煤系统。把治理输煤系统煤尘的系统称为抑尘系统。

火力发电厂（燃煤机组）的燃料--煤碳运输目前存在两种方式：汽车公路运输和火车铁路运输。采用汽车公路运煤的电厂，必须建设一座多位车位的汽车缝式卸煤沟，其卸煤方式采用叶轮给煤机卸煤。

本文阐述的是汽车公路运煤到达电厂卸煤过程中，煤尘飞扬的治理方案即抑尘系统。

二、输煤系统煤尘治理的重要性

煤是由古代植物变质而形成的，因而煤尘中含有很多有机成分和挥发性物质，如碳、氢、氧、氮、硫、磷以及少量的硅酸盐和游离二氧化硅等。

煤尘具有带电性、导电性、有害性、爆炸性等特性，对其的治理尤为重要。它对接触生产运行人员的健康损害，主要取决于煤尘颗粒度、煤尘浓度、煤尘分散度、煤尘中游离二氧化硅的含量以及接触煤尘时间等因素。当煤尘浓度越高，吸入粉尘量越多时，导致尘肺病的机率也就越高。煤尘分散度则是指空气中煤尘粒子按直径大小构成的百分比，如煤尘中较小粒子占百分比较大，则煤尘的分散度较高，反之则较低。一般认为分散度越高，对于人体健康的影响相对越大。煤尘中游离二氧化硅的含量越高，则引起肺组织纤维化为主的病变程度就越重，病变的进展也就越快。特别是直径在7.07μm以下的呼吸性粉尘颗粒，虽然其在煤尘总量中所占比例不到1%，但其对人身的伤害非常大，是造成组织逐渐硬化，严重损害呼吸功能，即为矽肺病等病的主要根源，严重威胁着一线工人的健康。所以对呼吸性煤尘的治理尤其重要。

三、汽车卸煤沟的自动跟踪抑尘系统的现状

汽车卸煤沟的叶轮给煤机作业时，其机体沿缝隙煤槽运动，利用方向相反的螺旋叶片转动产生推力，是煤尘沿螺旋面向左、右两侧运动卸煤，将煤从煤槽内拨落到运行中的皮带上。叶轮在旋转拨煤和煤在下落运动的过程中，其中的微小颗粒从中分离并向四周扩散，由于这些扬尘点的位置是伴随叶轮给煤机的移动而变化，故称为移动式尘源。

汽车卸煤沟的自动跟踪抑尘方案目前有两种形式：

叶轮给煤机自动跟踪抑尘系统（本文简称风管抑尘系统）和叶轮给煤机微雾自动跟踪抑尘系统（简称水管抑尘系统）。

1.风管抑尘系统包括：除尘器、除尘器前后风管、顶吸罩、常闭阀等。除尘器一般采用多管冲激式除尘器，除尘器结构上分为两大部分：箱体包括：进出风管、分配送风管、两道挡水水板。喷头、煤泥浆斗、喷水管等。风机部分：离心风机。除尘器本体另外还配置有：电动推杆、液位控制仪、电磁阀和U型压差计等。

风管抑尘系统的工作方式：是在叶轮给煤机上方，沿缝隙煤槽布置一排相连的顶吸罩，每个顶吸罩上设置一个常闭的风门，并与主排风道相连；同时，在叶轮给煤机上架设一个能使常闭风门自动开启、关闭的支架。这样，在叶轮给煤机移动运行时，就能逐次自动开启其顶部的风门，使得顶吸罩工作，随着叶轮给煤机的移动，同时至少有三个风门在动作，当第一个风门逐渐打开，到自行关闭时；第二个风门打开到自行关闭时；第三个风门又打开，以此类推，此时位于叶轮给煤机顶部开启的顶吸罩始终处在尘源的上方，从而达到自动跟踪移动的尘源进行排尘，这样点对点捕尘，不但能够有效控制粉尘扩散，而且可以保证在节约能源条件下提高系统的捕聚效率。最后，被捕集的含尘气体通过除尘器净化，其净化后的干净空气经引风机和排气管排入大气。收集的煤尘可回收利用。

目前本系统存在的优、缺点如下：

优点：

a．初投资小

b．运行费用低；

c.除尘效率一般；

d.系统结构简单；

缺点：

a.对维护人员的素质要求不高；

b.易产生煤尘二次飞扬；

c．噪声大；

d.系统庞大维护工作量大；

e.体积大，占地面积大；

2、水管抑尘系统分为降尘和抑尘两部分

2.1降尘系统：在叶轮给煤机前、后增加扩容漏斗，并加长导料槽，使落料管和扩容漏斗形成内循环通道，可减少煤尘泄露，使煤尘沉降并随皮带带走，同时减少诱导风产生。并在导料槽前、后和内部加设可调的升降柱状挡帘，降低导料槽出入口的煤尘泄露。

降尘系统工作方式为诱导式凝并降尘，其主要作用为有效消除诱导风对导料槽和室内环境的影响，同时对粒径30μm以上的煤尘作凝并后的降尘处理，使得煤尘降落在皮带上，随着煤流一起输送。每个叶轮给煤机的微雾抑尘系统各自独立运行，减少运行成本。

2.2抑尘系统：由微雾一体机、微雾分配器、螺杆式空压机、储气罐、万向节微雾喷头总成、水过滤器以及水气连接管线等附件组成。

微雾喷头安装在叶轮给煤机的叶轮罩壳、下煤斗、扩容漏斗和导料槽上，抑制煤料下落和冲击皮带时的飞扬煤尘。

传统意义上的喷雾抑尘系统，在落煤点喷雾，通过水滴（一般都大于50µm的直径）与含煤尘气流接触、依靠液滴、液膜、气泡等形式洗涤气体，使尘液粘附相互凝聚，而将尘粒与气体分离的系统。

微雾抑尘系统的原理：利用微雾一体机产生约2-10µm的微雾颗粒（10-50µm的水雾为干雾，定义摘自美国CHAPTER2：WETSPRAYSYSTEMS），当粉尘碰撞水滴、接触液膜、气泡而粘附其上；由于尘粒的扩散作用，与液面接触；由于气体增湿、增重，粉尘相互凝聚；气体以粉尘为核心的冷却凝结，增强了粉尘粒的凝聚性。由于热效应使粉尘在低温液面上沉积。这种运动不断加剧会使煤尘颗粒相互粘结、聚集增大，并在自身重力作用下沉降。水滴越小，接近粉尘的粒径时，水表面张力就越小，这时它才与粉尘碰撞粘结的几率就越大，水滴大于粉尘粒径时，水滴表面张力大，粉尘粘结的几率就较小，当水滴小于粉尘粒径时，又没能力粘结粉尘。所以微雾（2-10µm）粒径是粘结、凝聚呼吸性粉尘的最好颗粒。

抑尘系统工作方式为随着叶轮给煤机的运行行进，本系统自动投入，产生微雾颗粒，并通过微雾对粉尘的碰撞、吸附、凝并、沉降等作用有效抑制粒径2--30μm粉尘的四散逃逸，并对悬浮在空气中的煤尘--特别是对直径在7.07µm以下的呼吸性粉尘进行有效地吸附，使粉尘受吸附、凝并、重力作用沉降，从而达到抑尘作用。可以有效提高对高挥发份煤尘的安全处理能力，大大提高阵发性高浓度粉尘（达到50g/m³）的处理能力。

抑尘系统随着叶轮给煤机工作情况和行进方位，在叶轮给煤机工作时进行喷雾抑尘。每个叶轮给煤机的微雾抑尘系统各自独立运行，减少运行成本。

根据最近几年几家火力发电厂的运行结果：本系统每台叶轮给煤机独立运行，大大减少了运行维修工作量。存在的优、缺点如下：

优点：

a.除尘效率较高，特别是针对呼吸性粉尘；

b.不易产生煤尘二次飞扬；

c.噪声小；

d.可采用高挥发分的褐煤；

e.体积小，结构紧凑，占地面积小；

f.维护工作量小。

缺点：

a.运行费用高；

b.对维护人员的素质要求较高；

c.设备初投资大；

d.结构复杂，制造、安装的精度要求高。

3.技术经济比较

技术比较：现以10个车位，车位宽度为7米的汽车缝式卸煤沟为例：两条皮带，一运一备，每条皮带上配备2台叶轮给煤机，也是一运一备，那么相对应的抑尘系统就应是两条皮带，4台叶轮给煤机全覆盖的抑尘系统，技术对比如下表3.1所示：

结束语：根据多家火力发电厂多年运行的结果和通过上述对比分析，风管抑尘系统由于目前机械加工工艺的水平限制，风道密封性差，漏风量较大，不能很好地吸取煤尘，造成部分煤尘二次飞扬；再次其吸尘口风量不能保证，顶吸罩就不能很完全的吸取叶轮机落料点的煤尘。本系统庞大，运行维修工作量大。

对于火力发电厂汽车卸煤沟的自动跟踪抑尘系统，从适应于煤种的范围（尤其对挥发性高的褐煤）、对于呼吸性煤尘能有效的吸附和处理；系统设备体积和占地面积、噪声以及运行维护工作量等来说，水管抑尘系统是相对有效的抑尘系统，即汽车卸煤沟微雾自动跟踪抑尘系统值得推广使用。

参考文献：

[1]火力发电厂及变电所《供暖通风空调设计手册》