火电厂输煤线路除尘系统创新性设计方案及可行性分析.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 0 年第3 期 总第9 6 期 火电厂输煤线路除尘系统创新性设计方案及可行性分析 马 进 ，牟 建 1 ． 山东科技大学 信 息与电气 工程学院 ， 山东 青 岛 2 6 6 5 1 0； 2 ． 兖矿 国宏化 工有限责任公 司， 山东 济 宁 2 7 3 5 1 2 摘要本文在总结分析燃煤发 电厂输煤 线路现有除尘设备工作现状 的基础 上， 提 出了一套提高 除尘 效率和除尘效果的除尘系统的改进方案 一 一基于粉尘浓度在线监测的 自动除尘系统。同时还对本系统方案 进行 了可行性分析， 为 系统 的开发设计奠定 良好 的基础。 关键 词输煤系统； 粉 尘治理 ； 除尘器 ； 粉尘浓度 自动检测 中图分类号 T D 7 l 4 ． 4 文献标 志码 A 文章编号 1 o 0 9 0 7 9 7 2 0 1 0 0 3 0 1 1 3 0 2 燃煤发电厂用煤量巨大 ，而输煤系统是燃煤电厂较恶劣 的工作场所。煤炭从进厂到进入锅炉燃烧之前 ， 要经过一系列 运输和加工过程， 故而在卸煤、 碎煤及运转过程中会产生大量 的生产性粉尘。粉尘的污染严重影响工作场所和周围环境， 更 直接影响到现场工作人员的身心健康。同时使电气设备绝缘 水平下降， 粉尘达到一定浓度时甚至还会引起爆炸。因此， 粉 尘的治理成 为我们亟待解决 的重要 问题之一 。 1 粉尘的特点及治理现状 1 ． 1 粉尘的特点 火电厂输 煤系统产生 的煤尘作 为一种 能较长时 间漂 浮在 作业场所空气中的固体微粒，一般含有 1 0 ％以下的游离二氧 化硅 ， 尘粒 分散度高 ， 直径小 于 的尘粒 占 7 3 ％， 这 种微小 的尘 粒在空气 中的稳定性高 ， 空气 中悬浮持 久 ， 工 人吸人这种粉 尘 后 ， 粉尘会沉淀在支气管壁和肺泡壁上 ， 长期吸入会引起以肺 组织纤维化为 主的全身性疾病 ， 即尘肺病 。为彻底 消除此类 职 业病 的发 生 ，燃煤火电厂在设计 中采用通过 在输 煤系统易 产 生车间粉 尘的卸煤 、转运等位置安 装除尘装 置以消除输煤 系 统粉尘对职工和设备的危害 。 1 ． 2 粉 尘治理现状 根据 对国内燃 煤火电厂 的调查 研究 ， 目前燃 煤火 电厂输 煤 系统 的除尘设备多采用喷水抑尘 ， 旋 风除尘器 、 湿式水浴 除 尘器 、 电除尘器 、 布袋除尘器等几类 。这些除尘设 备在实 际运 行中维护工作量大， 除尘器的实际投入率非常低， 对输煤系统 的粉尘治理效果较差 。据统计 ， 目前 国内电厂输煤 系统 中应用 布袋、 电除尘器和湿式水浴除尘器的比例达到 8 0 ％， 但运行投 入率 尚不足 5 0 ％， 且运行效果不佳 。 虽然 电除尘器 具有除尘效率高 的特点 ，但 除尘器 内风速 不能过高， 否则除尘效率严重下降。由于输煤系统空问有限， 电除尘器 的体 积往 往不能满足要求 ， 处理风 量达不到要求 ， 输 煤 系统 中不 能够形 成足够的负压 防止粉尘外逸 ，同时 电除尘 器存在 由于煤 尘湿度大运行跳 闸和堵灰等现象 ；另外 由于 电 除尘器受粉尘 电阻率的影响 ， 对粉尘有一定 的选择性 ， 而且极 线极板受潮积 灰 ，无法进行清灰 ，这样造成放 电性能大幅下 降； 现场环境恶劣又造成绝缘子结露爬电， 使电除尘器在实际 应用中的投入率非常低。目前火电厂输煤系统转运站采用较 多的还有布袋除尘器， 由于布袋除尘器在布袋受潮后， 运行阻 力增大， 造成除尘器堵塞 ， 清灰困难 ， 且内部腐蚀严重， 故障频 山东科技 大学“ 春蕾计划项 目” 繁且效果差， 除尘器无法长期持续运行。另外由于煤尘最大粒 径约 ，而湿式水浴除尘器和旋风除尘器对这样小的粉尘颗粒 仅有不到 6 0 ％的除尘效率， 造成除尘效率低， 另外此类除尘器 体积大 ， 系统运行时间增长造成堵塞严重， 难以清理 ， 且风机 带水严重， 设备检修维护量大， 设备投入率很低。 对于火 电厂输煤皮带水 喷淋系统 ， 目前 电厂几乎全部采 用手动阀 门开启 ， 一是造成水喷淋启 动不及时 ， 车间粉尘浓度 大 ，另外 由于喷淋量难 于控制 ，喷淋量小则 不能抑制皮带扬 尘 ， 喷淋量 太大又造成煤表面水分含量 增大 ， 引起 锅炉热效率 下降和造成制粉系统堵塞。而且车间粉尘浓度监测目前多采 用手工监测 ，无法根据现场粉 尘浓度变化情况进 行除尘器启 停和水喷淋的运行调整。通过查阅有关资料， 国外大多采用输 煤皮带全封闭作为粉尘治理措施 ，输煤 系统 除尘 装置未见相 关报道。 2 输煤线路除尘系统创新性设计方案 2 ． 1 系统总体设计方案 综合考虑生产现场恶劣的工作环境以及现有的除尘措 施 ，我们将从粉尘浓度 的 自动 检测人手对现有 的除尘措施和 设备加以改进，拟开发一套基于粉尘浓度在线监测的自动除 尘控 制系统。系统设计全 自动 、 半 自动 、 手动及检 修四种工作 方式 ， 采用西门子 s 7 2 0 0系列 P L C作为控制核心 。除尘设备 采用 湿式湍流除尘器 ， 与粉尘浓度在线监测 系统相结合 ， 根据 粉尘 浓度的变化 自动调节风机转 速 ；同时输煤线 路加装 自动 喷淋系统， 消除由于皮带振动产生的粉尘 ， 从而实现提高除尘 效率， 改善除尘效果和节能的最终 目标。 2 ． 2 粉尘浓度在 线监 测系统 的设计开发 系统 采用透射式光学粉尘浓度 检测仪进行粉 尘浓 度的实 时监测。当光波通过线性物质时， 会与物质发生相互作用。光 波一部分被介质 吸收 ， 转 化为热能； 一部分被介质散射 ， 偏离 了 原来 的传 播方向 ， 剩 下的部分仍按原来 的传 播方向通过介质 。 透过 部分的光强与入射光强之 间符 合朗伯一 比尔 定律。透射 式光学测尘仪就是以朗伯一比尔定律为基础 ，通过测量入射 光强与出射光强， 经过计算得到粉尘浓度。其原理图如图 1 所 示 。装 置结构设计主要有信号处理 电路 及气泵 、 电磁阀 、 管道 组成 的气 路构成 。平时 电磁 阀关 闭以避免现场 的湿气 粉尘浓 度传感器污染， 启动时打开电磁阀， 气泵抽气采样， 根据设定 的时间实现粉尘浓度的自动循环检测 ，实现对粉尘浓度的实 l 1 3 煤矿 现代化 2 0 1 0 -r 第3 期 总第9 6 期 时监控。 2 ． 3 自动除尘的实现 ’ 1 自动喷淋系统。皮带 自动喷水装置设计采用电磁 阀控 制。装置主要包括皮带供水 电磁 阀 、 手动调节 阀、 过滤器 、 雾化 喷头和供水管路组成。电磁阀接受控制柜传送的启停信号对 皮带进行喷水抑尘 ， 雾化喷头雾化水滴直径小于 0 ． 5 m m， 形成 锥形喷雾 ， 喷雾角度为 1 2 0 。 ， 从而可以消除转运点和碎煤设 备除尘后由于皮带运行振动产生的少量粉尘 ，最大程度地降 低输煤线路上产生的粉尘污染。 图 1 透射式光学粉尘浓度检测仪原理图 2 除尘系统的自动控制。本系统设计全自动 、 半自动 、 手 动及检修 四种工作 方式 。通过手动方式 可分别对三套装置进 行启停操作；检修方式可在解除设备问连锁的前提下对设备 各部分进行起停操作， 以便于对设备的维护检修。半自动_ r 作 方式即自动水喷淋系统和除尘设备的单独自动运行；全自动 方式可实现除尘器根据输煤皮带启停 自动启停风机和供水 、 根据皮带煤流和现场粉尘浓度在线监测值 自动控制皮带水喷 淋和转运点除尘器的启停。 全 自动控制方式的工作流程如下 1 在接到皮带电机启 动信号， 并且煤流仪检测到皮带来煤以后， 皮带供水电磁阀自 动启动喷水 5分钟， 5分钟皮带喷水停止； 延时 1 分钟后， 自动 启动粉尘在线检测系统，当检测结果超过 5 m m3的设定值 时， 皮带供水电磁阀自动启动， 继续向皮带喷水； 粉尘在线检 测系统每分钟抽取一次空气样本进行粉尘浓度测定，当粉尘 浓度高于 5 m m 3的设定值时， 继续皮带喷水， 直到检测值低 于 5 m m3的设定值时 ， 皮带 喷水停止 。皮带 自动水 喷淋和粉 尘浓度在线监控系统如此循环运行 ， 直至皮带停止运行 。 2 除尘器的自动控制 1 皮带机运行且煤流仪检测到皮带来煤 以后 ， 皮带各转运点除尘设 备 自动启 动 ； 当皮带停止运行 5 分 钟后 ， 除尘设备 自动停 止。2 碎煤机启动后 ， 除尘器风机和除 尘供水电磁阀自动启动； 当碎煤机停止运行时 ， 除尘器风机自 动运行 5分钟后自动停止；除尘器供水电磁阀在风机停止运 行 1 分钟后， 停止运行。除尘器风机由变频器控制， 运行过程 中可根据碎煤机产生煤尘的多少自动调节转速，即调节风量 大小 。系统 自动运行流程 图如图 2所示 。 3 输煤线路除尘系统设计方案可行性分析 新型输煤系统除尘器、皮带自动水喷淋和粉尘浓度在线 监控系统的结合使用， 与原有除尘设备相比， 不仅除尘效果和 投入率高， 并且运行维护简便， 功效将提高数倍以上。例如布 袋除尘器运行三月就应对布袋拆下进行清洗 ，造成布袋除尘 器不能运行， 使输煤系统运行时， 车间粉尘浓度严重超标。此 外由于布袋质量问题造成经常破损， 增大检修费用支出。通常 单布袋拆卸就需要 3 人操作 ，需要 时间 3小 时，劳动强度很 大 ， 工作环境恶劣。而现在新 型除尘 系统 ， 整套系统操作上实 现自动化， 除尘器启停 、 皮带水喷淋启停完全 自动 ， 使运行人 员不必象原来全部阀门都要到现场手动开停，将会大大减轻 运 行人员劳动强度。 日常维护非 常简便 ， 系统不用任何拆卸 ， - l 1 4 只需每周对风道处隔离网进行水冲清洗， 只需 1 人 l O分钟即 可完成， 将大大节省系统的日常维护量。 系统设计中预留与输煤系统程控连接的结点，当输煤系 统进行 自动化改造后， 可实现整套输煤系统 包括输煤线路除 尘设备 的计算机集中监控操作。采用本系统同样会给电厂节 省资金， 具有较明显的经济效益。首先节省了维护检修费用， 布袋除尘器更换布袋及电机检修购买备件一套每年需要费用 约 0 ． 2 5万元， 而采用本系统后， 这笔费用可以节省。 此外， 皮带 水喷淋根据车间粉尘浓度实现 自动喷淋，将在一定程度上消 除原除尘系统带来的煤种水分增大，输煤系统堵煤和锅炉热 效率降低等副作用， 保证了输煤系统和机组的稳定经济运行。 图 2 除尘 系统 自动运行方式流程圈 4结束语 粉尘的治理是一个长期的过程，最大限度的降低粉尘污 染，保证设备的正常运转和工作人员的身心健康是粉尘治理 的最终目标。同时， 粉尘的治理也要与整个输煤系统相结合， 仅对部分场所进行粉尘治理是难以达到目标要求的。上述的 方案是在 目前 输煤线路除尘 系统的基础上 提出的改进 方案 ， 下一步将 按照设计方案做 出具体 的系统设计 。由于本人水平 有限 ， 文中有不妥之处恳请 同行专家批评指正 。 收稿 日期 2 0 1 0 3 2 2