电厂输煤系统配置静电和布袋除尘设备的比较分析

时间：2021-02-05

文章分析了电厂榆煤系统产生粉尘污染的原因及其特性，提出了选择配置除尘器的基本原则，是在保证“两头不冒尘”的前提下，做到“室内外达标”。对输煤系统常用的布袋、静电两种除尘配置方式以及设备布置方式进行了比较分析，建议应综合比较系统的初投资、运行费用以及运行率，即系统寿命期成本来选择除尘设备，着重考虑选择长期运行维护工作量低和运行费用低的设备。建议**采用尘源就地控制以及“干式除尘一干尘回收”的方式，列举了２×３００ＭＷ机组输煤系统配套布袋除尘器和电除尘器技术参教与经济指标比较表，得出采用静电除尘方式的综合性价比优于布袋除尘方式的结论。
１、输煤系统煤粉尘的产生
电厂输煤系统将公路、铁路或水路运输的原煤，经卸煤装置通过转运站和输煤皮带，一部分卸至储煤场，另一部分由输煤皮带经转运站、碎煤机室输送至锅炉煤仓间皮带，通过犁煤器等装置卸人煤斗。对于铁路运煤，目前使用较多的是翻车机卸煤。翻车机在侧翻时，煤料从高处下落过程中相互碰撞，使得煤块表面的细微颗粒脱离煤块表面，悬浮在空气中；随着大量煤料下落，将煤斗内的空气挤压，形成与落煤反方向的气流，夹带着悬浮在空中的煤尘向外扩散，造成对周边空气环境的污染。
在转运站，皮带输送的煤经落煤管下落到下级皮带时，由于气流和煤的剪切作用，被煤挤压出来的高速气流会带着煤尘向四周飞溅，另外，煤在下落过程中，由于剪切和诱导空气的作用，导致皮带导料槽内产生正压，使部分煤尘从导料槽的缝隙处冒出，并扩散到室内，使室内工作地点的粉尘浓度**标。
在碎煤机室，碎煤机转子在空气动力方面类似风机的叶轮，碎煤机工作时，由于其转子的转动，使导料槽产生正压，使部分煤尘从导料槽的缝隙处冒出，并扩散到室内，使碎煤机室内工作地点的粉尘浓度**标。
在锅炉煤仓间，犁煤器通过落煤管向煤斗卸煤时，由于剪切和诱导空气的作用，高速气流也会使部分煤尘在煤斗内飞扬，同时，随着落煤诱导进煤斗的空气以及煤料挤压煤斗内原有的空气，使煤斗内产生正压，扬起的煤尘会从煤斗的落料口等处冒出，并扩散到室内，使煤仓间内工作地点的粉尘浓度**标。

２、输煤系统的粉尘特性
输煤系统配置除尘设备时，主要需考虑的粉尘特性有可燃基挥发份、比电阻、煤尘密度、粒径分布、吸湿性、爆炸性等。
２.Ｉ煤粉的容积密度：Ｉ０００ｋg／ｍ３。
２.２粒径分布：煤尘中游离二氧化硅含量一般在ｌＯ％以下，尘粒小于５μm的占７０％。
２.３煤尘比电阻：在１０⁴—ｌＯ¹¹Ω· ｍ之间，可以配电除尘设备。
２.４吸湿性：煤粉与水接触，一般不与水生成硬结，且比较容易被水湿润，可以采用湿法除尘。
２.５可燃基挥发份大于４６％的不考虑配电除尘设备。
２.６爆炸性：与颗粒状的煤块相比，煤粉的比表面积大大增加，化学活性也大大增加，悬浮在空气中与氧气充分接触，在合适的浓度和温度下，较易发生燃烧或爆炸。各种煤中爆炸下限浓度（ｇ／ｍ３）较低的有以下几种：煤炭**煤粉３３—４５、贫煤粉３４～４５、瓦斯煤粉３５～４８、煤焦碳粉３７～５０、有烟煤粉４ｌ～５７。

３、除尘系统设计和设备选用的原则
为了给运行人员创造一个安全卫生的工作环境，必须控制工作地点的空气含尘浓度。辅煤系统除尘就是在与工艺专业相配合，尽量将粉尘控制在尘源点封闭的空间内，然后运用通风的方法保持该区域的负压。排风中吉有高谁度粉尘，不能直接排放至大气中，需要设置除尘设备，将粉尘有效地从气流中分离，确保排放烟囱的粉尘浓度满足环保标准。
输煤系统除尘设计总的原则就是在保证“两头不冒尘的前提下，做到“室内外选标”。所谓“两头”不冒尘就是室内尘源点的扬尘不外冒，同时向外排放的烟囱不冒尘。所谓“室内外达标”就是车间内的煤尘浓度应低于国家或电力行业劳动保护标准的限值，向外通风排放烟囱的煤尘浓度要低于国家或电力行业环境保护标准的限值。
根据《火力发电厂运煤瞪计技术规程*2部分煤尘防冶) DL/T5187.2-004和《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2-2002的规定；输煤系统煤仓间、转运站等室内工作场所中空气的含尘浓度；时间加权平均允许浓度大于4mg/m³。除尘通风系统直接排至室外大气的粉尘排放浓度不得**过120mg/ m³。
除尘设备的性能好坏，同时直接影响除尘通风的效果，进而影响尘源点煤尘的收集，最后就会造成室内环境粉尘的积累，污染车间环境。
除尘系统的设计要满足劳动安全和工业卫生的要求，一方面使运行人员免受煤尘的侵害，同时也需要保证厂区及周边地区的空气环境质量，实现文明生产。系统的设计越合理，加上设备的除尘效率越高，浪费的煤粉就越少。但是除尘设备的投资是不能通过收益来收回的，只能在满足工作地点空气含尘浓度和除尘系统排放浓度的前提下，综合比较系统的初投资、运行费用以及运行率，即系统寿命期成本来选择除尘设备。
在选择除尘设备时，除了需要考虑煤尘的特性外，还应考虑的因素包括：性能指标、安装要求、使用维护要求、设备投资和运行维护费用及设备使用寿命等。
除尘设备的日常运行维护对除尘器的正常运行起着决定性作用，清理除尘器的工作既脏又累，为保证选择维护工作量少、操作方便、对维护工人的技术要求低的除尘设备，更通俗一点讲，就是选择“傻瓜”型除尘设备。

4、输煤系统常用的除尘器
电厂输煤系统常用除尘设备有三种：湿式除尘器、袋式除尘器、静电除尘器。因为湿式除尘器的除尘效率低，特别是对细颗粒煤尘的除尘效率较低，难以满足粉尘减排的目的，并且还存在水的消耗和二次处理问题，不符合目前缺水的形势和节能的政策。以下针对高效率的袋式除尘器、静电除尘器进行比较分析
4.1布袋除尘器
筒形布袋除尘器一般适用于集中处理含尘气体的大风量除尘通风系统，如原煤仓集中式除尘通风系统。该类除尘器需要独立的除尘器室和露天布置平台，单台除尘设备的造价较高。
扁布袋除尘器在输煤系统间隙运行的条件下，适用于除尘风量在5 000 -11 000 m³/h左右的输煤系统转运站和煤仓间原煤仓的除尘通风系统，可以直接布置在导料槽和原煤斗上，省去了吸尘管道和排灰管道，使除尘系统非常简单。
与湿式除尘器相比，布袋除尘器除尘效率高（较高可达到99. Sqo），且不会产生二次污染。其缺点是当含尘气体中水份**过一定值时，水蒸汽容易在布袋表面凝结，煤尘容易粘结在布袋表面且不易振打脱落，减少了布袋的过滤面积，导致过滤风速增加，损坏布袋；或除尘器阻力增加，吸尘风量大幅下降，现场煤尘泄冒，污染车间，除尘器阻力增加也使除尘风机过负荷运行，烧坏电机；同时，布袋除尘器在清灰时，除尘器收集的煤粉在下落过程中易形成二次飞扬。另外布袋除尘器的风阻力较大，配用的风机动力也要大，故相对能耗较大。
为解决无灰斗除尘器在清灰时粉尘的二次飞扬问题，有些设备制造商在布袋的下方设置水喷雾装置，该装置与清灰装置联锁：当清灰装置开始清灰时，喷雾装置开始喷雾，抑制粉尘下落过程中的二次飞扬，当清灰裟置停止工作时，继续喷雾一定时间，消除弥散在空间的粉尘后停止。
在运行中设备和系统的日常运行管理非常重要。火力发电厂输煤系统使用布袋除尘器的时间较长，但各厂的使用效果则各不相同，除了除尘器本身的构造因素外，根本的原因在运行管理。输煤系统的粉尘发生量与煤料的表面水分有很大的关系，据相关测试数据，当表面水分达到8％ - 100％时，煤尘便可基本得到控制。在长江流域的梅雨季节，露天存放的煤料表面水分基本达到甚至**过此值，在转运过程中基本不扬尘，此时可以将除尘系统与输煤皮带的联锁脱开，进行人工控制，根据实际情况，启动或关闭除尘系统，既节约了运行费用，又能避免除尘系统吸入的潮湿空气在布袋除尘器的表面湿润布袋表面的积尘，堵塞滤料。另外应避免长时间停运除尘器，否则将导致除尘器的内部机械部件发生锈蚀、润滑失效和布袋堵塞等问题。
4.2高压静电除尘器
根据输煤除尘系统是间隙运行、处理风量一般在5 000～25 000 m³/h之间的特点，静电除尘器一般选用立式、干式清灰、管式或板式集尘较的单电场或二电场的高压静电除尘器。其结构形式与布置位置及清灰方式有很大的关系：对于布置在各原煤斗**部的除尘器，除尘风量在3 000 -8 000 m³/h，除尘器排灰直接排人灰斗；对于采用集中式除尘系统，除尘风量在10 000 m³/h以上，一般宜采用卧式电除尘器，以降低除尘器的高度，除尘器排灰可以返回输煤皮带或原煤斗，这种干式回收煤尘的方式，是采用干式电除尘器的较大优点，可大大减轻运行管理的工作量，节能节水。也可以采用湿排灰方式排人就近的沉煤池，但必须具备以下条件：有冲水系统和足够的水量用于冲送回收的煤尘、冲灰沟要能够容纳除尘器回收的煤尘量、沉灰池要有容纳处理除尘器回收的煤尘量。
输送带静电除尘机和DABK系列库**静电除尘机是一种用于仓库、料库**和输送皮带的卸煤、中转、运送落差的新型高效静电除尘装置，具有除尘效率高、工作稳定、可靠、安全、自动化程度高、体积小、重量轻和高效节能等优点。因为静电除尘器风阻低且长期使用基本上保持不变，所以静电除尘器选配的处理风量与布袋除尘器相比可以节省20%。使用时可直接安装在皮带面上方，占用空间小，皮带面上的扬尘直接进入电除尘器，*用吸尘风管，避免了吸尘风管粉尘堵塞。同时电除尘器收集的粉尘可直接送回到输送带上送人库，节省了常规集中除尘的回收系统，减少了回收集尘过程中的麻烦相二次污染。
输煤系统皮带和库**高压静电除尘器的布置方式目前有两种，一种是将设备直接布置在输煤皮带导料槽上，产尘源的粉尘经设备收集后就地排放在皮带导料槽上，无吸尘和落尘管道；另一种足将除尘器放置在另选定的其它位置上，通过吸尘管与除尘设备连接，经除尘设备收集的粉尘经落尘管再排放到皮带上。这两种设备布置方案的特点比较如下：
4.2.1设备直接布置在产尘源上
4.2.1.1设备体积小，占地面积和空间少，*再另考虑设备放置空间，系统紧凑合理、工作可靠，维护工作量小；
4.2.1.2扬尘可直接进入电除尘器，回收的粉尘也可直接落到料库或输送带上，节省了吸尘罩、吸尘管和落尘管，同时避免了水平管路的堵塞；
4.2.1.3从吸尘、振打清灰直到粉尘的回收都实行自动化，大大地减轻了工人的劳动强度；
4.2.1.4长期使用中不会发生系统较常见的管道积灰堵塞的问题。
4.2.2除尘设备异地放置，用管道连接产尘源
4.2.2.1 受设备安装位置所限，不能直接布置在产尘源上所采用的一种常规方式；
4.2.2.2设备体积大，占地面积和空间多，连接管道多、系统复杂，维护工作量大；
4.2.2.3增加放置屋面的荷重，在屋面上需开设吸尘管和落尘管的孔洞，屋面开孔易漏水；
4.2.2.4 吸尘和落尘管道可能会因车间内设备众多而不能直落，会出现水平管道而易堵塞；
4.2.2.5若几个吸尘点合用一台除尘设备，需设置随运煤方式转换的切换风阀，并经常切换，风阀易损坏，导致配风吸尘不理想；
4.2.2.6在设备发生故障或检修时，因无互为备用的设备，可能造成多个产尘点无法控制；
4.2.2.7操作人员需经常到屋面巡视，增加了运行和维护设备的工作量；
4.2.2.8解决了设备安装空间局限问题，但不可避免长期运行管道积灰堵塞的常见问题。
因此，采用将电除尘设备直接安装在输煤皮带导料槽上和库**面上的布置方式的优势是显而易见的。
常规通用的电除尘器由于体积大、重量重和除尘效率偏低，无法满足原设计位置的放置（在楼层上）．或只能在地面布置，这样使吸尘风管长而难以避免水平管布置，长期使用容易产生管道堵塞和维护工作量大等问题，除尘器收集的粉尘不能利用煤输送带自动回收，需另设粉尘回收设备；如采用湿式回收，形成“干式收尘一湿式回送”，这是十分不合理的配置，既增加了投资和运行费用，也大大增加了维护管理的工作量，并占据了地面较大的空间（包括设备和处理水池），不利于整体厂容美观，而且要重新设计除尘器车间的支承基础、排灰沟和沉淀池等土建，加大基建投资，增加了综合一次性投资费用，所以这种布置不宜选用，应选择体积小、重量轻的电除尘器。应配备可靠、稳定的防煤尘燃爆的功能，如：防闪络高压供电控制，电场闪烙（火花）能量控制、主电场粉尘浓度控制、设置防爆卸压阀门、开机防爆控制和关机积灰自动清除等措施，可靠有效地防止和控制
粉尘燃爆。
电除尘治理输煤系统煤尘建议**采用尘源就地控制的布置和干收尘干回送集尘的方式。

5、输煤系统常用布袋除尘器和电除尘器技术参数与经济指标对比

6结论
通过以上分析比较，输煤系统除尘设计的优化选择如下：
6.1 静电除尘方式的综合性价比优于布袋除尘方式。电除尘方式虽然一次性投资高，但按30年运行使用除尘设备计算，布袋除尘器比静电除尘器综合费用高出l 035. 12万元。
6.2**采用尘源就地控制的布置方式，可节省除尘的综合一次性投资，并可大量减轻设备维护工作量。
6.3**采用“干式除尘一千尘回收”的方式，可节省土建投资和减轻清灰工作量。
6.4电除尘设备必须具备可靠稳定的防避煤粉尘燃爆的功能。
6.5电除尘比布袋除尘方式节能**过了50qo，采用静电除尘方式符合国家“环保节能”的政策，减少在处理煤粉尘等易燃易爆场合使用，电除尘器电厂的自用电量，为电厂节能降耗作出贡献。

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