發(fā)電廠灰?guī)鞊P(yáng)塵綜合治理技術(shù)及應(yīng)用

黃權(quán)浩，李德波，馮永新，陳 拓，周杰聯(lián)

（1.廣東電力發(fā)展股份有限公司沙角A 電廠，廣東 東莞 523936；2.廣東電科院能源技術(shù)有限責(zé)任公司，廣州 510080）

0 引言

目前，燃煤電廠環(huán)保尤其是揚(yáng)塵改造亟待發(fā)展[1-2]。某發(fā)電廠Ⅱ期機(jī)組由于現(xiàn)行干灰卸料設(shè)備在運(yùn)行時(shí)存在卸料時(shí)間長、揚(yáng)塵大等問題，對(duì)周邊設(shè)備造成了嚴(yán)重的二次污染并極大地影響了環(huán)境。同時(shí)，上述問題的產(chǎn)生惡化了運(yùn)行人員的操作環(huán)境，增大了運(yùn)行人員的維護(hù)工作量及成本并嚴(yán)重危害到運(yùn)行人員的身體健康（AQ4202-2008《作業(yè)場所空氣呼吸性煤塵接觸濃度管理標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，作業(yè)場所空氣呼吸性粉塵濃度不得高于5 mg/m3）[3]。目前已經(jīng)有多個(gè)發(fā)電廠進(jìn)行了相關(guān)改造且取得了良好的效果[4-7]，較為典型的有：大唐三門峽發(fā)電廠通過對(duì)原灰?guī)觳即龎m器、排塵風(fēng)機(jī)、散裝機(jī)除塵器及干灰?guī)炝衔挥?jì)進(jìn)行合理改造，有效解決了灰?guī)烀盎业膯栴}[4]；花園發(fā)電廠則通過改造干灰卸料設(shè)備改善了周邊環(huán)境[5]等?，F(xiàn)階段，該機(jī)組干灰處理量減少濕灰處理量增大，使得灰?guī)旄苫覠o法及時(shí)往外運(yùn)輸，灰?guī)旎椅怀Ｄ昃S持高料位，導(dǎo)致了灰?guī)鞊P(yáng)塵大等問題。因此，為防止灰?guī)旎椅怀霈F(xiàn)高料位及揚(yáng)塵污染以保障機(jī)組良好運(yùn)行，急需對(duì)傳統(tǒng)卸灰系統(tǒng)進(jìn)行更新改造。

本文通過應(yīng)用新型散裝機(jī)系統(tǒng)對(duì)卸灰系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)更新改造，成功解決了干灰?guī)鞊P(yáng)塵這一問題，減少了周邊環(huán)境污染，使得灰?guī)煜到y(tǒng)綜合性能大為提高，每年節(jié)約維護(hù)費(fèi)用50 萬元以上。

1 原系統(tǒng)概況及其主要問題

1.1 Ⅱ期輸灰系統(tǒng)

該發(fā)電廠Ⅱ期為2×300 MW 機(jī)組，采用臥式四電場靜電器，每臺(tái)爐輸灰系統(tǒng)在電除塵器下方設(shè)有1 套氣力除灰。每電場設(shè)有4 個(gè)灰斗，每個(gè)灰斗下設(shè)1 臺(tái)輸送槽，其中一電場的輸送槽將干灰送至原灰?guī)旌痛只規(guī)?；二電場的輸送槽既可將干灰送至原灰?guī)旌痛只規(guī)欤部伤椭良?xì)灰?guī)?；三、四電場的輸送槽將干灰送至?xì)灰?guī)?。一電場?個(gè)輸送槽配置1 根輸灰管（分A 側(cè)、B 側(cè)輸送），有2 根輸灰管；二、三、四電場各配置有1 根輸灰管。電除塵輸灰系統(tǒng)采用PLC（可編程邏輯控制器）控制方式，通過料位、時(shí)間和壓力來控制干灰的輸送過程，以程序控制為主，同時(shí)能進(jìn)行CRT（顯示器）監(jiān)控并能進(jìn)行就地手動(dòng)和遠(yuǎn)方手動(dòng)操控。Ⅱ期工程設(shè)有3 座鋼制錐底干灰?guī)?，其中原灰?guī)?、粗灰?guī)旌图?xì)灰?guī)旄? 座。每座灰?guī)熘睆? m，有效容積500 m3。每座灰?guī)煸O(shè)有2 個(gè)卸料口，其中1 個(gè)為干灰卸料口。 灰?guī)煸O(shè)置卸料設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)層，標(biāo)高5.2 m，干灰卸料設(shè)備、 氣化風(fēng)電加熱器、加水?dāng)嚢铏C(jī)及相應(yīng)就地控制箱布置在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)層上?；?guī)祉敳坎贾梅馓幚碛妹}沖布袋除塵器、壓力真空釋放閥及料位計(jì)。

1.2 原干灰散裝機(jī)系統(tǒng)

干灰卸料口接干灰散裝機(jī)系統(tǒng)，由手動(dòng)插板門、輸送斜槽、脈沖型布袋除塵器、干灰散裝機(jī)組成，采用氣動(dòng)翻板門實(shí)現(xiàn)起閉，電動(dòng)節(jié)流門實(shí)現(xiàn)流量控制，手動(dòng)插板門下裝有一檢修門。脈沖型布袋除塵器過濾面積為10 m2，其下部的灰斗可作為斜槽的緩沖灰斗，又可承接布袋振落下來的灰，引風(fēng)機(jī)布設(shè)在脈沖除塵器上，將凈化空氣排向大氣。干灰散裝機(jī)布置在布袋除塵器下面，料位信號(hào)采用料位風(fēng)機(jī)強(qiáng)壓差開關(guān)獲得，同時(shí)針對(duì)雙進(jìn)料口的罐車采用雙吸嘴以減少揚(yáng)塵。

1.3 主要問題及原因

（1）散裝機(jī)負(fù)壓布袋除塵器處理量過小。

基于該發(fā)電廠灰?guī)煜旅颗_(tái)散裝機(jī)設(shè)計(jì)出力100 t/h，應(yīng)配置不小于135 m3/h 的負(fù)壓除塵器，而目前除塵器的引風(fēng)機(jī)出力僅為11 m3/h，遠(yuǎn)不能消除散裝機(jī)正常工作下產(chǎn)生的正壓氣流，導(dǎo)致?lián)P塵過大。

（2）散裝機(jī)設(shè)計(jì)不合理，密封性差。

散裝機(jī)內(nèi)膽設(shè)計(jì)構(gòu)造存在缺陷，該廠目前使用的散裝機(jī)內(nèi)膽為6 節(jié)從小到大直徑不同的卸料直管套裝組合而成。在卸料過程中，粉煤灰物料下行時(shí)隨著由小到大卸料直管段的直徑放大，空間隨之增大，造成粉煤灰松散，裝車過程中粉塵揚(yáng)起較大造成揚(yáng)塵，負(fù)壓回流通道粉塵含量較大，除塵器灰斗積灰不能在裝車過程中進(jìn)行有效排空，需要人工清理，運(yùn)行維護(hù)工作量大。

（3）生產(chǎn)效率低。

需多窗口裝灰，排灰速度慢，裝載1 輛46 t的灰罐車需要近1 h 的時(shí)間，給灰?guī)斓倪\(yùn)轉(zhuǎn)工作帶來庫容壓力。

（4）散裝機(jī)傳動(dòng)鋼絲繩紊亂。

由于散裝機(jī)內(nèi)膽設(shè)計(jì)構(gòu)造存在缺陷，導(dǎo)致運(yùn)行過程中不平穩(wěn)，容易出現(xiàn)卡塞，伸縮節(jié)4 組鋼絲繩受力不均勻，經(jīng)常導(dǎo)致未完全受力的傳動(dòng)鋼絲繩出現(xiàn)紊亂和托輥。

（5）下灰管堵塞。

原空氣斜槽的設(shè)備配置造成排氣不暢，產(chǎn)生揚(yáng)塵。運(yùn)行中負(fù)壓風(fēng)道灰量較大，經(jīng)常由于負(fù)壓通道氣流受阻，形成負(fù)壓通道真空，散裝機(jī)外防塵伸縮節(jié)向內(nèi)膽管道吸附，外部氣流中斷，散裝機(jī)下料通道在負(fù)壓真空狀態(tài)下受阻堵塞。

（6）熱控自動(dòng)失靈。

散裝機(jī)整體設(shè)計(jì)不合理，經(jīng)常由于裝車料滿信號(hào)可靠系數(shù)差、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械部分不暢等原因?qū)е驴刂谱詣?dòng)經(jīng)常失靈。

（7）散裝機(jī)系統(tǒng)隱藏漏灰點(diǎn)。

散裝機(jī)系統(tǒng)部分組件在使用過程中密封程度變差后形成新的漏灰點(diǎn)。

2 改造方案及效果

2.1 改造目標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，提出以下改造目標(biāo)：

（1）解決跑冒漏灰問題，提高除塵效率。

（2）提高設(shè)備自動(dòng)化程度，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.2 改造方案

2.2.1 跑冒漏灰治理

基于現(xiàn)場運(yùn)行狀況，拆除原有灰?guī)? 套干灰散裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)備，改原空氣斜槽式卸灰為灰底直排式卸灰。將空氣斜槽節(jié)流式排灰改為無節(jié)流直通式真空負(fù)壓快速罐裝系統(tǒng)，90%的裝車過程中裝載狀態(tài)為全開度直通式排灰，裝車速度快，可極大提高工作效率。

使用新型散裝機(jī)系統(tǒng)，如圖1 所示，替換上球面散裝頭、密封套筒伸縮節(jié)、可伸縮外層風(fēng)筒布袋、高壓高效布袋除塵裝置、自潤滑密封免維護(hù)螺旋輸送機(jī)等新設(shè)備，在裝灰過程中關(guān)閉除灌裝口以外的其他灌口，充分保證各個(gè)潛在跑/冒/漏灰點(diǎn)都有防范措施，系統(tǒng)根除灰污染。各部件具體情況如下：

圖1 新型散裝機(jī)系統(tǒng)

（1）球面散裝頭（見圖2）[8]采用耐磨材質(zhì)彈性球面體設(shè)計(jì)，具有橡膠緩沖密封性，可實(shí)現(xiàn)在裝卸過程中與汽車等粉罐圓形進(jìn)料口無縫對(duì)接，提高了粉灰進(jìn)料口接觸面的高效密封性，保證了罐車內(nèi)負(fù)壓穩(wěn)定，在確保不揚(yáng)塵漏灰的情況下提高裝車速度。

（2）與傳統(tǒng)設(shè)備相比，散裝機(jī)下灰管采用鋼質(zhì)耐磨密封套筒式伸縮節(jié)結(jié)構(gòu)（見圖3）[9]，使灰粉流與排氣氣流的通道徹底分開。罐車內(nèi)氣體排出阻力降低，進(jìn)入除塵系統(tǒng)的氣體含粉量大大減少?；曳哿髟谙铝瞎艿纼?nèi)更暢通，使其在不揚(yáng)塵的情況下增強(qiáng)了灰粉流進(jìn)入罐車的流動(dòng)速度，裝載時(shí)間和工作效率得到大幅提升。

（3）可伸縮外層布筒風(fēng)袋（見圖4）采用高強(qiáng)聚氨酯碳纖維復(fù)合材料，骨架不易變形，耐用可靠使用壽命長。 確保罐車內(nèi)負(fù)壓，使其排氣暢通，提高裝車速度的同時(shí)保證了密封性。

圖2 球面散裝頭

圖3 密封套筒伸縮節(jié)

圖4 風(fēng)筒布袋

（4）高壓高效布袋除塵裝置（見圖5）適合于安裝在空間高度不足的地點(diǎn)，便于日常維修與布袋的更換保證使用性能。良好的封閉性與運(yùn)行可靠性可充分保證無泄漏、安全、可靠、效率高、運(yùn)行振動(dòng)及噪音小。

（5）新使用的螺旋輸送機(jī)（見圖6）因具有自潤滑密封無泄漏免維護(hù)的特點(diǎn)，能長期安全可靠運(yùn)行。 其主軸采用機(jī)械密封，具有較好的密封性，可有效避免漏灰、跑灰。

圖5 高效布袋除塵裝置

圖6 螺旋輸送機(jī)

2.2.2 設(shè)備穩(wěn)定性及自動(dòng)化程度提高

設(shè)計(jì)裝灰過程中，僅有一個(gè)灌口打開裝灰。當(dāng)罐車接近裝滿時(shí)車內(nèi)負(fù)壓降低，PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)根據(jù)罐車內(nèi)負(fù)壓降低程度自動(dòng)控制排灰耐磨陶瓷調(diào)節(jié)閥的開度，確保裝車全過程不冒灰、漏灰及無揚(yáng)塵。具體新增設(shè)備如下：

（1）鋼絲繩張緊裝器。卷揚(yáng)裝置在產(chǎn)品中采用了三繩獨(dú)立的鋼絲繩防擰絞張緊裝置（見圖7）[10]，使鋼絲繩在散裝頭升降過程中始終保持繃緊狀態(tài)，有效解決了升降過程中容易產(chǎn)生的鋼絲繩松弛、擰絞和打結(jié)等問題，提高了設(shè)備可靠性、安全性和工作效率。

圖7 鋼絲繩張緊裝置

（2）料滿控制裝置。散裝頭上設(shè)有料滿控制裝置（見圖8）[11]，系統(tǒng)采用音叉和負(fù)壓雙路感應(yīng)，配以高壓噴吹防誤動(dòng)系統(tǒng)確保靈敏可靠。當(dāng)檢測(cè)到灰分料罐裝到設(shè)定料位是能準(zhǔn)確可靠地自動(dòng)停止裝料，確保裝灰過程不漏灰冒灰，減少環(huán)境污染。

圖8 料滿控制器

（3）下料指示器。裝車過程中由于系統(tǒng)無揚(yáng)塵、全密封，工作情況不明顯，因此通過下料指示器（見圖9）現(xiàn)場指示，同時(shí)將信號(hào)輸入PLC 顯示。

圖9 下料指示器

2.3 改造效果

2.3.1 改造前后灰?guī)焐⒀b機(jī)系統(tǒng)情況比較

改造前后灰?guī)焐⒀b機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)數(shù)據(jù)對(duì)比情況如表1 所示，對(duì)比分析可知，系統(tǒng)出力在改造后提高了2～3 倍，裝車時(shí)間僅為改造前的1/6～1/2，表明灰?guī)熨A存粉煤灰的安全性及罐車周轉(zhuǎn)效率得到提高，減少了車輛費(fèi)用和粉煤灰?guī)齑鎵毫?。且改造后設(shè)備泄漏點(diǎn)減少至幾乎沒有，可基本免維護(hù)，減少了維護(hù)成本。此外，改造后散裝機(jī)系統(tǒng)及罐車運(yùn)行過程全密封，除塵效果大幅度提高，現(xiàn)場無揚(yáng)塵及泄露，極大改善了灰?guī)熘車F(xiàn)場環(huán)境，減少了發(fā)電廠生產(chǎn)環(huán)境考核壓力。

2.3.2 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

干灰散裝機(jī)系統(tǒng)改造徹底解決了干灰?guī)鞊P(yáng)塵及裝車時(shí)間長的環(huán)保技術(shù)問題，技術(shù)改造所采用的設(shè)備具備一鍵式自動(dòng)化控制功能，且比較穩(wěn)定、可靠。系統(tǒng)投產(chǎn)以來，未發(fā)生任何故障，幾乎未產(chǎn)生維護(hù)量和維護(hù)費(fèi)用。對(duì)比原有設(shè)備，新設(shè)備使用壽命延長，提高了灰?guī)煜到y(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行可靠性，保障機(jī)組安全運(yùn)行，改善了干灰揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境及周邊設(shè)備的污染，綜合性能大為提高，每年可節(jié)省維護(hù)費(fèi)用不少于50 萬元。該應(yīng)用不僅在技術(shù)上取得了較大的突破，解決了生產(chǎn)中的環(huán)保技術(shù)難題，而且為相關(guān)企業(yè)在生產(chǎn)中解決同類問題提供了科學(xué)依據(jù)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)今后發(fā)電廠除灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用。

表1 改造前后灰?guī)焐⒀b系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)

3 結(jié)語

通過對(duì)某發(fā)電廠灰?guī)旆勖夯覔P(yáng)塵綜合治理結(jié)果的分析判斷，該廠灰?guī)煅b車過程中的設(shè)備運(yùn)行、人員安全、環(huán)境污染等方面均有顯著改善，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。這一改造解決了灰?guī)煳廴镜沫h(huán)保難題，不僅有利于節(jié)能環(huán)保，也有益于提高企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。