1、華能北京熱電廠輸煤系統灰水分離式除塵器技術改造華能北京熱電廠輸煤系統灰水分離式除塵器技術改造陳亞非摘要 :本文通過對原輸煤皮帶系統灰水分離式除塵器的測繪、測試與分析研究，找到了其難以正常運行的原因并開展了針對性的改造工作。 通過改造，取得了較好的吸塵除塵效果，系統阻力較低，噴咀噴淋均勻，液滴捕集效果好，風機不帶水，整個除塵系統運行穩定，各項指標均達到國家標準要求。關鍵詞：輸煤系統除塵器除塵無論采用何種運煤方式，一般燃煤火電廠的卸煤點距離制粉系統都比較遠，因此需要一套輸煤系統將入廠煤輸送到爐前。在輸煤過程中，由于落煤點所必須的高度差以及碎煤機等設備的存在，容易揚起大量的煤塵。這種煤塵不僅會對現場

2、人員的身心健康造成嚴重危害，而且當它積集到一定程度時，還容易引發火災甚至爆炸，這種情況在來煤揮發份較高時尤為嚴重。為了解決輸煤皮帶系統的揚塵問題，目前燃煤火電廠的常規作法是在落煤點等粉塵大量揚起的地方設置除塵器，華能北京熱電廠即沿著其輸煤皮帶系統依次布置了 26 臺 DWS-02A型灰水分離式除塵器。但由于原除塵器在設計及安裝上均存在一定缺陷， 致使其經常難以正常運行。杭州華新機電工程有限公司通過對原輸煤皮帶系統灰水分離式除塵器的測繪、測試與分析研究，找到了其難以正常運行的原因并開展了針對性的改造工作。通過改造，在沿輸煤皮帶其它投水抑塵點基本不投水的情況下，取得了 26 條皮帶皮帶廊粉塵濃度在

3、3.06-8.16mg/m3 的范圍 內 ， 均 小 于 國 家 標 準10mg/m3 、 風 機 出 口 粉 塵 濃 度 在9.86-21.08mg/m3 的范圍內，遠小于國家標準150mg/m3 的治理效果。1 原除塵器存在的主要問題及原因分析1.1 原除塵器簡介圖 1DWS-02A型灰水分離式除塵器示意圖 1.風箱 2.除塵器本體 3.下降水管 4.電磁閥 5.流量計 6.進水管 7.水箱 8.清灰孔 9.支架 10.排灰電機 11.螺旋給料機 12.星形給料器 13.水泵電機 14.水泵 15.排水管 16.水過濾器17.旁通閥 18.中心排氣管 (內筒 )19.除塵器入口 20.臥式

4、波紋板 21.風機電機 22.風機華能北京熱電廠原采用的 DWS-02A 型灰水分離式除塵器示意圖如圖 1 所示，它是一種將旋風除塵和噴淋除塵相結合的濕式旋風除塵器。從皮帶上方抽來的含塵氣流從除塵器入口切向進入除塵器的干式旋風除塵部分并在外筒與中心排氣管 (內筒 )之間旋轉下行， 通過作用在粉塵上的慣性離心力，將較大的粉塵分離出去，較小的粉塵隨氣流掉頭進入處于旋風筒中心的內筒形成內旋流上行，經內筒出口的風帽、兩個 180°彎轉和一個 270°彎轉后進入水平流道變成水平流動，再經過一次 90°彎轉后進入風箱，經風機、出風管排入大氣。為了提高除塵效率，在內筒中心位置布

5、置了一個霧化噴嘴 (一次噴淋 )，對進入內筒的含塵氣流進行噴淋洗滌并在內筒內壁上形成水膜除塵；同時還在水平流道的前端沿氣流方向設計了大流量水平噴霧除塵 (二次噴淋 )，在水平流道的中部設計安裝了臥式波紋板，由于波紋板與二次噴淋噴嘴之間距離較近，事實上二次噴淋還對波紋板進行了沖擊清洗。系統設計除塵效率97%。旋風除塵分離下來的粉塵沿旋風筒壁下行至灰斗，和一次噴淋下來的灰水混合后經螺旋給料機、星形給料器排至下層皮帶或灰溝。一次噴淋用水從電廠工業水管中直接拉來，未經過水泵增壓；二次噴淋噴嘴與水箱、 水泵、水管路組成閉路水循環系統，水箱中水經水泵增壓后打到噴嘴進行水平噴淋，經波紋板收集后沿坡道匯集到下

6、降水管中返回水箱。1.2 原除塵器存在的主要問題及原因分析在使用過程中，原除塵器主要暴露出了如下問題：(1)除塵器阻力很大，吸塵效果不明顯從前面的簡介中可以看出，原除塵器在一次噴霧后、二次噴霧前有兩個180°彎轉和一個270°彎轉，并且由于設計原因造成局部彎轉通道狹窄，部分地方風速過高，形成類似于文丘里管喉口結構，導致含塵氣流流動阻力很大，特別是當運行一段時間后、一些彎轉點出現積灰現象時這一情況更加突出；另外在二次噴霧后，設置了波紋板作為慣性除濕板，原設計中可能是為了提高除濕效果考慮，所選波紋板表面存在很多褶皺，當流體流經波紋板及其表面褶皺時，易形成局部回流區， 導致局部阻

7、力損失很大； 而且波紋板是臥式安裝，側面出口，風機裝在除塵器的頂部，在除塵器出口和風機進口之間用一長方形風箱直接連接，氣流經二個 90°彎頭后方能進入風機，也產生很大阻力。改造前的現場測試結果表明： 當除塵器進口風管風速為 7m/s 時，僅此部分阻力即高達 1500Pa（風機全開）。也正是由于系統阻力過大，導致風機運行參數嚴重偏離設計值，運行風量大幅度下降，遠小于 13.5m/s 的設計風管風速。 如僅更換風機來配合除塵器， 由于系統阻力與系統運行風速的平方成正比，則為了達到設計風管風速，僅此部分需要的壓降就達5579Pa。在上述風機運行狀況下，吸塵點基本建立不起負壓，吸塵效果不明顯

8、也就是理所當然的了。在條件比較惡劣的碎煤機后皮帶廊上，實測粉塵濃度高達137.7mg/m3 ，超過國家標準10mg/m3 十二倍多，整個皮帶廊內一片漆黑， 巡檢工人根本無法進入。(2)整體除塵效果不好由于設在內筒中心的一次噴淋用的噴咀是單層布置，并且所選噴嘴霧化形狀為空心錐形，霧化效果一般，它所噴出的液體，在半米多直徑的內筒中液滴較粗且分布不是很均勻，導致有的位置噴不到液滴，氣液接觸面較小，難以對含塵氣體進行有效清洗；一次噴淋供水采用電廠工業水，沒經過現場水泵增壓，由于眾多原因使壓頭和水量經常難以保證，也導致霧化效果不好甚至沒水，影響除塵效果；二次噴淋的噴嘴設在上方側位，由于設計安裝等原因噴淋

9、面并不能將氣體流通截面完全覆蓋，導致含塵氣體與液滴也未能充分接觸，影響整體除塵效果。(3)除塵器出口氣體帶水，風機葉片帶灰震動如圖 1 所示，在除塵器上方設置的臥式波紋板是一種慣性分離器，用以代替普通中心噴霧旋風除塵器的捕滴器（氣水分離器、除霧器）。但在設計中臥式波紋板的位置距離二次噴淋噴嘴很近，導致二次噴淋的液滴直接沖擊波紋板，事實上使二次噴淋噴嘴擔負了兩項功能，一方面它是除塵噴嘴，另一方面它又是清洗噴嘴，擔負了對捕滴器進行清洗的任務。一般地說，對于上煤皮帶系統這一類間斷運行的濕式除塵器，為了保證捕滴器的除濕效果，防止風機帶水、積灰、振動等現象的發生，選擇捕滴器的清洗噴嘴在風機運行間隙對捕滴

10、器進行清洗是一種比較好的方案， 原設計中將二次噴淋噴嘴的運行過程與風機同步，并將其對波紋板進行直接沖擊式清洗的設計導致除濕效果難以保證，致使風機帶水、 風機葉片積灰，破壞葉輪動平衡， 引起風機強烈振動，噪聲加大，影響運行安全。另外風機機殼內也粘有濕粉塵，使機殼的形線被破壞，氣流不能按阿基米德螺線流出，致使風機效率下降；在寒冷的冬天還會造成結露乃至結冰，增加了設備維修量。 (4)除塵器控制邏輯不合理系統啟動時，風機、水泵、排灰裝置同時啟動，停止時先停水泵、排灰裝置，再停風機，容易導致風機吸入的粉塵被再次排入空氣中，形成二次污染，同時也易造成噴嘴堵塞及下部排灰裝置卡死。除塵器風機、水泵、排灰裝置全

11、部啟動后系統方取入啟動信號，取入啟動信號后方能執行停止信號。若風機、水泵、排灰裝置中任一裝置未能成功啟動就會導致無啟動信號返回，不能發出停止信號，已經運行的設備也不能通過遠程控制停止。(5)除塵污水循環使用，噴嘴容易被堵塞；螺旋給料機與星形給料器間采用活絡三角帶傳動，皮帶易打滑造成螺旋給料機等堵塞。綜上所述，原濕式除塵器由于噴咀噴淋不均、系統阻力大、液滴捕集器除濕效果不佳，致使吸塵、除塵效果不明顯，液沫夾帶嚴重，風機振動大，另外在電氣控制設計方面也存在一些設計缺陷，導致系統難以正常運行。 2 改造方案針對上述問題，經現場測試、分析研究后，提出了原灰水分離式除塵器系統的改造方案(改造后的灰水分離

12、式除塵器示意圖如圖2 所示 )，主要有：圖 2 改造后的灰水分離式除塵器示意圖1.防護罩 2.風機電機3.風機機架 4.風帽 5.出風管 6.風門 (1)7.抱箍 8.清洗噴嘴 9.電磁閥 10.除塵塔 11.過濾網 12.風門 (2)13.觀察孔 14.水管系統 15.水過濾器 16.水箱 17.排灰電機 18.螺旋給料機 19.鏈輪 20.鏈條 21.水泵 22.星形給料器 (1)改造除塵器結構及風機布置在原內筒的基礎上，把濕式除塵部分上段改為塔器狀，除塵塔內部設置除濕效率可達 99%的專用除濕板及其清洗噴嘴，清洗噴嘴按照程控設計在每次除塵系統運行結束后對除濕板進行清洗，這樣既保證了良好的

13、除濕效果、風機不帶水，又防止了除濕板長期運行積灰造成的阻力增大。除塵塔下部通過錐體與內筒連接，為降低流動阻力，錐體內設置了導流板。這樣設計消除了除塵器內的多次氣流彎轉，使氣流流動順暢，流動阻力大幅度降低。將風機移至屋頂消除了風箱連接造成的壓損，通過一鋼底座用抱箍固定在土建大梁上。除塵器出口經過彎頭和一定的直管后與風機入口連接，保證進風機氣流的均勻穩定。風機出口改為方圓節加風帽，電動機加防雨罩，同時對風機采取減振措施，減小風機運行產生的噪音及振動。 (2)改善噴淋系統將除塵器內筒的噴淋噴咀從一層增加為兩層，噴淋噴嘴的供水方式由工業水直接供水改為水泵供水以保證水壓和流量，重新布置內筒噴嘴使其易于更

14、換；噴淋和清洗噴嘴均選用霧化效果良好的實心錐形霧化噴嘴（噴嘴性能參數見表1），保證了噴淋清洗效果。表1 噴嘴性能參數噴嘴霧化類型壓力流量霧化角霧化液滴直徑實心錐形3 巴330 公斤/小時90°約 1.1 毫米為防止水箱中水位過低損壞水泵，在水箱中加裝了水位計，在水位過低時自動進水補充，保證了水泵的正常穩定運行。 (3)全面更換除塵器控制系統除塵器控制邏輯改造為：在系統啟動時先啟動水泵、排灰裝置， 10 秒再啟動風機；系統停止時先停風機，再停水泵、排灰裝置，避免造成二次污染，保證運行安全。除塵器控制邏輯還滿足若風機、水泵、排灰裝置中任一裝置未能啟動或無啟動信號返回，則控制室收到系統未正

15、常啟動信號，同時控制室也能發出停止信號，停止各裝置運行，保證設備安全。 (4)排料螺旋給料機和星形給料器之間的傳動方式改為鏈傳動， 同時排料管改為垂直向下， 防止煤粉堵塞。 3 改造結果改造后的除塵系統現場運行和測試結果表明：整個除塵系統運轉穩定可靠，風機不帶水、不振動，吸塵、除塵效果良好，首先改造的碎煤機后 B 路皮帶除塵器的實測皮帶廊粉塵濃度為 4.2mg/m3，小于國家標準 10mg/m3 ，風機出口粉塵濃度為 16.82mg/m3 ，遠小于國家標準 150mg/m3 。在第一臺改造成功后，又進行了其余 25 臺除塵器的改造工作，改造后的測試結果見表2。表 2 灰水分離式除塵器測試結果序

16、號除塵器名稱位置皮帶廊粉塵濃度 (mg/m3)皮帶廊粉塵濃度國家標準(mg/m3)風機出口粉塵濃度 (mg/m3)風機出口粉塵濃度國家標準(mg/m3)1FCC1皮帶給煤機6.121017.681502FCC26.4620.4031ZCC1#1 轉運站5.7813.9441ZCC26.1216.6652ZCC3#2 轉運站 (2P 頭部 )3.0613.2662ZCC1#2 轉運站 (3P 東側 )4.0814.9672ZCC28.1621.0883ZCC1#3 轉運站5.4417.3493ZCC26.4615.98104ZCC1#4 轉運站4.4218.02114ZCC24.0820.7412CSCC1#5 轉運站4.0810.5413CSCC23.749.8614CXCC17P 中部除塵器小間5.1012.9215CXCC25.4411.9016CXCC36.4614.62176ZCC1#6 轉運站7.1413.26186ZCC28.1612.2419SCC1碎煤機平臺5.7817.6820SCC24.7