碎煤機(jī)室粉塵綜合治理應(yīng)用研究

邱武平 高補(bǔ)偉

摘 ?要：運(yùn)煤系統(tǒng)作為電廠的重要輔助系統(tǒng)，歷來(lái)被冠以“臟亂差”之名，尤其是碎煤機(jī)室更是以粉塵量大，地面積煤多而難以管理，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高，以及企業(yè)“以人為本”理念的逐漸提開(kāi)，現(xiàn)有運(yùn)行及新建電廠均對(duì)運(yùn)煤系統(tǒng)提出了清潔生產(chǎn)、環(huán)保健康的要求，文章以最新投產(chǎn)的某電廠碎煤機(jī)室為例，全面介紹了3-DEM曲線形落煤管、微米級(jí)干霧抑塵以及新型無(wú)動(dòng)力除塵綜合治理的應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，采用以上技術(shù)，碎煤機(jī)室粉塵治理達(dá)到了良好的效果。

關(guān)鍵詞：碎煤機(jī)室;粉塵治理;曲線形落煤管;無(wú)動(dòng)力除塵;干霧抑塵

1 概述

在以往電廠碎煤機(jī)室的設(shè)計(jì)中，常規(guī)治理粉塵采用普通落煤管、布袋式除塵器（或者其它形式除塵器）以及噴霧抑塵的方式來(lái)處理碎煤機(jī)室篩碎過(guò)程中產(chǎn)生的大量粉塵，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，采用以上方式治理粉塵的效果不是太好，不能滿足國(guó)家和企業(yè)的環(huán)保要求。針對(duì)以上情況，通過(guò)研究近幾年粉塵治理的各種新技術(shù)，決定以“防、降、抑”的方式來(lái)治理粉塵，防：通過(guò)離散型仿真元技術(shù)對(duì)碎煤機(jī)室煤流進(jìn)行模擬計(jì)算，可以得到煤流在設(shè)備內(nèi)部的整體流動(dòng)情況，降低煤流堵塞，防止粉塵產(chǎn)生;降：設(shè)計(jì)無(wú)動(dòng)力除塵阻尼系統(tǒng)，使煤流產(chǎn)生的挾帶粉塵的誘導(dǎo)風(fēng)通過(guò)回旋管、泄壓倉(cāng)等裝置，自動(dòng)將導(dǎo)料槽內(nèi)風(fēng)速降低到規(guī)定范圍內(nèi)，降低粉塵產(chǎn)生量;抑;在出口處增加微米級(jí)干霧抑塵，有效的吸附各類粉塵，使出口粉塵最終濃度達(dá)到國(guó)家工作場(chǎng)所要求標(biāo)準(zhǔn)。

2 3-DEM曲線形落煤管

傳統(tǒng)落煤管的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化已有多年，在不考慮物料的拋料曲線及其在落煤管內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)軌跡下，雖然設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，但存在以下一些問(wèn)題：轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)處現(xiàn)場(chǎng)粉塵污染嚴(yán)重、堵煤現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，落煤管內(nèi)部襯板磨損特別嚴(yán)重，需頻繁更換，并且噪音大。

3-DEM曲線形落煤管可以使煤流以最佳的角度進(jìn)入落煤管，使料流按照重力和速度產(chǎn)生的曲線順向流動(dòng)，如同水流在平緩的圓管中流淌，減少紊流產(chǎn)生，從而最大程度的降低粉塵產(chǎn)生，緩解煤流對(duì)管壁的磨損，同時(shí)保證膠帶受料均勻，減少皮帶跑偏，降低物流擾動(dòng)產(chǎn)生的噪音。落煤管采用鈍角形式，最大程度的減小積煤的可能性，保證文明生產(chǎn)。

圖1為碎煤機(jī)室緩沖滾筒至導(dǎo)料槽的一段曲線形落煤管，在A、B點(diǎn)建立動(dòng)量物理模型，如圖1所示，可以得出以下關(guān)系：

V2=cosθV1-sinθV1μ ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：θ-物料碰撞前速度與壁面的夾角;μ-物料與壁面的摩擦系數(shù)tanφ;V1/V2-物料與壁面碰撞前后的速度。

在AB之間任一點(diǎn)建立物料受力模型，如圖2所示，分析如下：

f=mgcosα μ ? ? ? ? （2）

mgsinα-f=ma ? ? ? ?（3）

兩式聯(lián)立可得：

a=gsinα-gcosαμ ? ? ?（4）

式中：f-物料與壁面之間的摩擦力

α-壁面與水平面之間的夾角

根據(jù)（1）式可以看出，在碰撞角度θ一定時(shí)，摩擦力μ隨著物料特性濕度、粒度增加而加大，V2相應(yīng)會(huì)減小;物料特性不變時(shí)，碰撞夾角減小時(shí)，V2相應(yīng)會(huì)增大。

從（4）式可以看出，α一定時(shí)，摩擦力μ隨著物料特性濕度、粒度增加而加大，加速度a減小;物料特性不變時(shí)，夾角越大，加速度越大。

綜上論述，在碎煤機(jī)室中碰撞角度固定，物料特性不變時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整壁面與水平面之間的夾角，使物料既不會(huì)發(fā)生堆積，又不至于因速度太快而產(chǎn)生粉塵。

3 無(wú)動(dòng)力除塵阻尼系統(tǒng)

常規(guī)電廠碎煤機(jī)室除塵采用各種形式的除塵器，由于碎煤機(jī)的鼓風(fēng)量較大，理論與實(shí)際有所偏差，造成在除塵器選型時(shí)越選越大，效果雖然有所改變，但同時(shí)能耗增大，運(yùn)行中一旦維護(hù)管理差一些，粉塵同樣嚴(yán)重。

無(wú)動(dòng)力除塵阻尼系統(tǒng)，主要采用微負(fù)壓消塵的原理。使皮帶輸運(yùn)轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的含塵沖擊氣流在回旋裝置內(nèi)形成循環(huán)，也就是形成正負(fù)壓的交替循環(huán)，使沖擊壓力在回旋管內(nèi)被消除，剩余氣流在導(dǎo)料槽內(nèi)逐步降低，如圖3所示。

選取1-1、2-2斷面作為計(jì)算斷面，計(jì)算點(diǎn)選取在落煤管和導(dǎo)料槽軸面上，可以以誘導(dǎo)風(fēng)建立恒定氣流的連續(xù)性方程和能量方程：

v1A1=v2A2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

（6）

取α1=α2=1.0，暫不考慮沿程損失hw，聯(lián)立可得：

式中：V-氣流流速;α-動(dòng)能修正系數(shù);P/ρg-單位重量流體所具有的壓能;Z-單位重量相對(duì)某基準(zhǔn)面所具有的位能;A-任一處落煤管或?qū)Я喜鄣慕孛娣e。

由（7）式可以看出，導(dǎo)料槽面積A2越大，υ2越小，且在系統(tǒng)循環(huán)中增加了回旋管，增加了誘導(dǎo)風(fēng)的沿程損失及局部氣流損失，使誘導(dǎo)風(fēng)風(fēng)速降低至與帶式輸送機(jī)運(yùn)行速度相當(dāng)。

當(dāng)誘導(dǎo)風(fēng)在導(dǎo)料槽中流動(dòng)時(shí)，為了消除皮帶橫縱向運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)浮塵，在導(dǎo)料槽中采用了多級(jí)阻塵裝置（阻塵簾），該裝置采用多層耐磨橡膠擋簾，達(dá)到了阻止浮塵擴(kuò)散的目的。

4 微米級(jí)干霧抑塵

眾所周知，當(dāng)水滴的直徑越小時(shí)，單位重量所形成的水滴表面積越大，吸附灰塵的能力越強(qiáng)。本工程采用微米級(jí)干霧抑塵系統(tǒng)，通過(guò)空壓機(jī)和水泵將空氣和水以特定的比例供給干霧發(fā)生器，產(chǎn)生微米級(jí)霧化干霧，通過(guò)噴嘴形成漫射型，從而產(chǎn)生直徑在1～10微米的水霧顆粒，吸附懸浮在導(dǎo)料槽中的粉塵—特別是直徑在5微米以下的可吸入粉塵顆粒，因?yàn)楫?dāng)水霧顆粒與粉塵顆粒大小相近時(shí)，吸附、過(guò)濾、凝結(jié)的幾率最大，并在逐漸凝結(jié)的自身重力作用下沉降，使粉塵受重力作用而沉降，從而達(dá)到抑塵作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

本工程在碎煤機(jī)室采用了3-DEM曲線形落煤管、無(wú)動(dòng)力除塵阻尼系統(tǒng)以及微米級(jí)干霧抑塵等設(shè)備對(duì)粉塵進(jìn)行綜合治理，首先以3-DEM曲線形落煤管對(duì)煤流及誘導(dǎo)風(fēng)進(jìn)行控制，防止起塵，從源頭把關(guān)，起到嚴(yán)防作用;中間采用無(wú)動(dòng)力除塵阻尼系統(tǒng)，加大粉塵及誘導(dǎo)風(fēng)的沿程損失及局部損失，形成微負(fù)壓系統(tǒng)，降低粉塵及誘導(dǎo)風(fēng)量;最后采用微米級(jí)干霧抑塵系統(tǒng)有效的抑制粉塵噴出導(dǎo)料槽，從而使導(dǎo)料槽出口粉塵濃度控制在4mg/m3之下，環(huán)保效果極其明顯，有效的改善了工人的生產(chǎn)環(huán)境，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡文霞，新型轉(zhuǎn)運(yùn)站技術(shù)在火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中的研究與探討[J].科技風(fēng)，2014（5）：13-14.

[2]王立立.燃煤電廠輸煤皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)的防塵措施[J].中國(guó)電力，2005（11）：43-46.

[3]DL/T 799.2-2002.電力行業(yè)勞動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（第2部分）生產(chǎn)性粉塵監(jiān)測(cè)[S].

[4]姜之勇.防堵抑塵曲線落煤筒在輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2013（2）：72-74.