1. 燃煤发电厂粉尘污染现状

某火力发电厂共有8台机组，装机容量3300MW，输煤布置A、B、C三套系统，两个汽车卸煤沟，8台叶轮给煤机，每日消耗原煤近2.5万吨，这些煤基本上都是通过汽车运输进入电厂，卸入汽车卸煤沟内，供给锅炉燃烧。

燃煤发电厂用煤量巨大，输煤系统是环境较恶劣的场所，经过深入的调查分析，输煤系统的粉尘污染源主要来自于以下几个方面：叶轮给煤机拨煤；各转运点落煤、筛碎设备、斗轮堆取料机、卸料车卸煤、采样机作业。

汽车煤沟上方卸煤产生的粉尘部分进入煤沟下部，叶轮给煤机运转会产生大量粉尘，而卸煤沟是地下布置，通风不良。目前，各转运点和筛碎设备安装除尘设备，斗轮机、卸料车作业有喷雾机抑尘，所以卸煤沟是粉尘浓度最大的地方。若想治理火电厂粉尘，必须从卸煤沟内粉尘治理开始，而治理叶轮给煤机拨煤产生的大量粉尘是治理煤沟粉尘污染的最为关键的一个环节。

2. 输煤系统治理粉尘普遍存在的不足

对输煤系统产生粉尘的治理忽略了以防为主，以除为辅的原则。设计除尘风量、水量选用过大，造成能源过量损耗而增加了运行成本。除尘设备与输煤系统连锁性差，导致除尘设备不能及时投用。备品备件不足使除尘设备停运。

由于存在着以上不足，一些电厂输煤除尘设备更改选型多次，仍达不到有效治理粉尘目的，由此造成除尘系统失效或停运。综合治理的关键是认识和观念的改变，采用新技术、新方法，探索新路径从粉尘的源头着手治理，才能彻底改变输煤系统现场的面貌。

3. 叶轮给煤机粉尘的产生

叶轮从卸煤沟内将煤刮落，物料随叶轮的旋转开始运动，在物料的运动过程中物料受到搅拌、摩擦、挤压、碰撞等外力时会产生扬尘。物料受到叶轮给煤机叶轮的“牵引力”运动，运动至叶轮给煤机顶部落料口处，落入叶轮给煤机出料斜溜槽内，在落料的过程中物料的重力势能转化为动能，物料在竖直方向上获得初速度，自由落体运动，在运动过程中产生引导气流，物料在气流的作用下微小颗粒物开始扬尘。

叶轮给煤机下部的皮带受料点，物料从叶轮给煤机出料斜溜槽内落入下方的皮带上，物料在整个过程中从运动状态转化为相对静止状态，与皮带运输机发生撞击，扬起粉尘。同时，由于叶轮下方导料槽未密封，扬起的粉尘随皮带移动，扩散到整个卸煤沟内。

4. 粉尘的危害及治理

4.1 输煤系统的粉尘特性

输煤系统配置除尘设备时，主要需考虑可燃基挥发份、比电阻、煤尘密度、粒径分布、吸湿性、爆炸性等粉尘特性。

粒径分布：煤尘中游离二氧化硅含量一般在10％以下，尘粒小于５μm的占７０％。煤尘比电阻：在104—1011Ω·ｍ之间，可燃基挥发份大于４６％。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。爆炸性：与颗粒状的煤块相比，煤粉表面积大大增加，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，极易发生燃烧或爆炸，各种煤爆炸下限浓度34-57g／m³之间。

4.2 粉尘的危害

煤粉主要由物料颗粒和灰尘组成，含有游离二氧化硅的粉尘吸入人体后，在肺中沉积，会引起纤维性病变，使肺部组织逐渐硬化，严重损害呼吸功能。煤粉粒度愈小，愈不容易沉降，易悬浮在空气中，吸入肺部的粉尘一般小于5微米，易引发各种肺病及其他疾病。

粉尘散落在皮带转动部分，会加速转动副的磨损速度，引起机械损坏、漏油等；落在电气元件上，会使元件接触不良，控制失灵；粉尘还会引起着火，挥发份大于25%以上的物料，当粉尘浓度达到35g/m³及以上时，遇火即会爆炸。为保证工作人员的身体健康及安全文明生产，延长设备使用寿命，提高劳动生产率，节能降耗，必须进行粉尘治理。

4.3 粉尘的治理

4.3.1 输煤系统常用防尘措施

1) 改造传统落煤筒为曲线形防堵抑尘落煤筒，减少煤炭与落煤筒和接料皮带之间的碰撞从而降低粉尘的产生，并且接料皮带采用全封闭导料槽，加装喷雾装置和多级粉尘帘，抑制和阻挡产生的粉尘。

2) 运煤系统落煤管落差较大处，加装锁气挡板；在各转运站安装除尘设备，落煤点处加长导料槽；在头部滚筒加装刮煤器清扫皮带非工作面附着煤尘。加强导煤槽与胶带承载表面接合部位的严实贴合，防止漏煤喷粉。在导煤槽前面加两级挡帘，防止煤尘溢处飞扬。

3) 斗轮机、叶轮给煤机、汽车卸煤机、火车卸煤机等加装喷水装置，抑制作业过程中扬起的粉尘。

4) 皮带机头部布置自动喷水抑尘装置，在皮带沿线加装喷雾抑尘装置。

5) 卸煤沟底部、地下转运站、地下通廊进行机械通风，在煤场安装喷洒水装置和四周种植树木煤场设备生产过程中引起的粉尘。

6) 卸煤沟区域安装足够数量的远程雾炮机，抑制卸煤作业过程中扬起的大量粉尘。

4.3.2 当前流行除尘方法比较

粉尘治理常用方法主要有四类：机械除尘法、湿式除尘法、过滤式除尘法、电除尘。

1) 机械除尘法。使用机械力将粉尘与气体分离沉降。包括重力降尘、惯性降尘、旋风除尘。设备造价低，但占地面积大，除尘效率低，设备使用寿命短。适用于高温、耐腐蚀、湿度比较大的烟气除尘。

2) 湿式除尘法。用液滴或液膜洗涤气尘混合物，使粉尘与气流分离降尘的装置。高压喷淋用水量大，喷头易堵塞，喷出的大量水与煤混合易造成落煤管粘煤堵塞；湿式洗涤占地面积大，使用年限短，会产生污水和污泥，后期处理需要费用投入。

3) 电除尘法和布袋过滤除尘法，在固定污染源除尘效率高。但投资大，维护费用高，占地面积大，能耗大，对操作、运行和维护管理要求较高。收集的粉尘在后期的装卸运输过程中会产生二次污染。

   在实际使用过程中，以上几种除尘设备在输煤系统粉尘治理上都不太理想。需要一种投资小、占地小、运行费用低、操作维护简单、不受季节影响、效率高的除尘设备。微米气雾抑尘系统可以高效吸附10μm以下的粉尘微粒，效率高达96％，仅需半年维护一次，费用低。

5. 叶轮给煤机粉尘抑尘系统改造

5.1 原有抑尘系统

叶轮给煤机上安装了一套除尘装置，包括水泵、水箱、管阀及喷头。使用年久，故障率高；喷出水雾珠直径大，除尘效果不好；喷水量造成煤黏湿，粘堵落煤筒，而且浪费；叶轮给煤机退到检修位才能给水箱补水，操作不便。

5.2 粉尘治理原理

第一步 封锁粉尘。在接料皮带机导料槽两端出口安装挡尘帘。挡尘帘具有阻挡、过滤作用：安装挡尘帘的导料槽形成一个相对密封的空间，煤尘在通过挡尘帘时，与之相撞击，大的颗粒由于自身重力落下，微小颗粒被封锁，悬浮在密闭空间内，从而降低了风流煤尘浓度。在导料槽两侧安装密封效果较好的防溢裙板。

第二步 抑制粉尘。在拨煤装置（轮爪）处及导料槽内安装一套气雾抑尘系统，包括多组水雾喷头。气雾抑尘系统具有 10μm以下雾化效果，微米级干雾抑尘对无组织排放的粉尘治理效果显著。水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近时吸附、过滤、凝结的机率最大。干雾抑尘装置可利用喷雾器产生的10μm以下的微细水雾颗粒，使粉尘颗粒相互粘结、聚结增大，并在自身重力作用下沉降。

5.3 改造方案

微米级干雾抑尘装置具有超乎想象的抑尘能力：在污染的源头进行粉尘治理。水雾颗粒为干雾，在抑尘点形成浓密的雾池，抑尘效率高；物料无热值损失，无二次污染；适用于无组织排放，密闭或半密闭空间的污染源。

叶轮给煤机结构示意如图

5.3.1 系统构造及工作原理

微米级干雾抑尘装置包括：空压机（该发电厂沿输煤栈桥整体布置压缩空气管，气源为主机杂用压缩空气，在3号转运站布置增压泵，补偿长距离输气过程中的压降。）、水箱、气雾主机、流量控制箱、万向节喷头、喷雾箱。

卸煤沟内四台叶轮给煤机配置1套干雾抑尘系统，共用一台干雾主机，配置8个气、水分配器，40套万向节喷雾总成、连接水管线及控制系统。分配器安装在叶轮给煤机上，万向节喷雾装置安装在叶轮给煤机各起尘点，两者随叶轮给煤机一起移动。操作室在卸煤沟头部除尘间内。从干雾抑尘机到气水分配器的气水管道分两段：一段由干雾抑尘机到叶轮给煤机轨道端部（固定端），为镀锌钢管；一段由叶轮给煤机轨道端部到气水分配器（移动端），为高压胶管，此段配高压卷盘箱，实现胶管的收放功能，满足叶轮给煤机移动过程中的供水气需求。

操作室进出气口安装有过滤装置，过滤来气中的杂质，保证供气气源清洁。由于所用水源自煤泥水处理站的二次回收水，水中含有杂质，容易导致管道、喷嘴、阀件等设备堵塞，影响系统正常投用，所以要对来水进行过滤处理。安装三级过滤器，第一级为反冲洗过滤器，壳体为碳钢，滤芯、滤框、滤网为不锈钢；第二级为Y型过滤器；第三级为精细过滤器。

5.3.2 各起尘点粉尘治理方案

将叶轮给煤机轮爪四周进行密封，两侧安装密封挡板，边缘安装橡胶封闭条。每个封闭挡板上安装3套万向节喷雾器，1套向上喷雾，给封闭空间除尘，另外2套分别向轮爪上部和下部喷雾，微米级干雾系统在这个密闭空间内对轮爪扬尘进行治理。

叶轮给煤机下方导料槽上安装4套万向节喷雾器，在落煤点两侧均匀布置。喷雾系统向相对封闭的导料槽内喷射干雾，抑制扬尘。

5.3.3 控制系统

干雾抑尘系统操作可实现自动和手动两种控制模式。自动操作模式时，PLC依据设备的运行信号控制微米级干雾抑尘系统，进行自动喷雾，即：取叶轮给煤机运行信号，叶轮给煤机启动时立即投用，叶轮给煤机停止后，延时停止。手动操作模式时，可实现操作人员手动就地控制喷雾。

干雾抑尘系统运行情况可返回控制室上位机画面上，子画面上显示喷雾状态、自动/手动控制模式、气欠压、水欠压、过滤器堵塞等工作状态信号。

6. 改造后效果

(1) 抑尘效率高，针对10μm以下可吸入性粉尘治理效果高达96%，卸煤沟内粉尘污染浓度明显降低；

(2) 耗水、电量小，节约费用约40%左右。物料湿度增加重量比0.02%～0.05%，对煤质影响甚微，没有引起煤含水量大幅增加和设备表面出现明显积水；

(3) 占地面积小，操作室只占用原有除尘间1/3空间，气水管路沿墙布置几乎不占用空间。整套系统全自动控制，几乎不用人员参与；

(4) 系统构成相对简单，设备投入少，无噪音；相比传统湿式除尘维护费用降低50%左右。

7. 结束语

粉尘治理是一个长期的过程，最大限度的降低粉尘污染，保证现场无火灾风险、设备的正常运转和工作人员的身心健康是治理粉尘的终极目标。同时，粉尘的治理必须要与整个输煤系统治理相结合，仅对部分场所进行治理是难以达到目标要求的。下一步要进一步利用新技术、新设备和新工艺，逐步改造煤炭转运点的除尘设备，以达到整个输煤系统粉尘浓度达标，除尘设备出风口排放达标，人员职业健康达标、现场文明生产达标的目的。

参考文献：

【1】 张磊，马明礼主编.燃料运行与检修[M].北京：中国电力出版社，2006

【2】 宋凤莲.电厂输煤系统粉尘防治研究[J].中国电力，2010 43（3）:38-41

【3】 DL5000-94.火力发电厂设计技术规程[S].1994.

【4】 刘爱忠.燃料管理与设备[M].北京：中国电力出版社，2002

作者简介：赵立强（1979-），男，安徽滁州人；中级职称，技师；毕业于华北电力大学，本科，学士。