國(guó)內(nèi)外電廠工業(yè)煙粉塵控制的簡(jiǎn)介及現(xiàn)狀
近年，我國(guó)灰霾天氣頻繁出現(xiàn)，大氣污染狀況日趨嚴(yán)重，受到社會(huì)各界人士的廣泛關(guān)注。在今年的政府工作報(bào)告中，國(guó)家首次明確提出將在重點(diǎn)區(qū)域及省會(huì)直轄市推廣PM2.5監(jiān)測(cè)，這成為“兩會(huì)”期間節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域引起眾多熱議的關(guān)鍵詞之一?？梢?jiàn)粉塵污染已不再是單純的環(huán)境問(wèn)題，已延伸為社會(huì)問(wèn)題。燃煤電廠煤灰粉塵排放以及PM2.5細(xì)顆粒物是造成灰霾天氣的主要原因之一。除了對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)外，如何追本溯源開(kāi)展有效治理更需要我們的重視和關(guān)注。
我們國(guó)家的工業(yè)煙粉塵排放治理跟國(guó)外有一定區(qū)別。國(guó)外第一步是先治理粉塵，比如五十年前，西方國(guó)家認(rèn)識(shí)到粉塵的危害后，首先開(kāi)始治理粉塵污染。最近二三十年他們則開(kāi)始治理硫化物和氮氧化物污染。但我們國(guó)家正好相反，我們國(guó)家前幾年是直接進(jìn)行工業(yè)二氧化硫排放的治理和控制，對(duì)工業(yè)粉塵的控制反而滯后了。
目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)煤塵綜合治理主要是事后治理，所謂事后治理是指只重視已積煤塵的清掃而輕視煤塵起因的防治。
據(jù)調(diào)查，國(guó)內(nèi)大多數(shù)火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)的清掃方式大體可分以下三種：全系統(tǒng)采用水力清掃；全系統(tǒng)采用水力清掃加真空清掃；全系統(tǒng)采用真空清掃加人工清掃。根據(jù)對(duì)全國(guó)50多個(gè)大、中型火力發(fā)電廠的調(diào)查情況表明：80％以上的電廠推薦水力清掃，12％以上的電廠推薦水力與真空清掃相結(jié)合，只有少部分電廠推薦采用真空清掃。從二十多年的電廠實(shí)踐來(lái)看，雖然出現(xiàn)了氣力清掃，但相比之下，水力清掃還是深受電廠的歡迎，是電廠輸煤系統(tǒng)煤塵清掃的主流方式。
全國(guó)多數(shù)電廠的運(yùn)行現(xiàn)狀表明，輸煤系統(tǒng)的煤塵綜合治理情況并不令人滿(mǎn)意，輸煤系統(tǒng)煤塵產(chǎn)生的原因較多，是一個(gè)綜合因素。在對(duì)哈三電廠、牡丹江二電廠電廠運(yùn)行狀況的實(shí)地調(diào)查基礎(chǔ)之上，結(jié)合這幾年的實(shí)踐和認(rèn)識(shí)，提出一套綜合的治理方案，希望可以改善我們新華電廠輸煤系統(tǒng)的煤塵綜合治理現(xiàn)狀。
因此我們公司這幾年一直在研究火電廠煤灰粉塵的治理和控制技術(shù)，經(jīng)過(guò)不斷摸索和創(chuàng)新，目前我公司已經(jīng)基本形成了一套煤灰粉塵的治理辦法。
煤灰粉塵PM2.5治理意義
除了對(duì)環(huán)境保護(hù)以及排放達(dá)標(biāo)外，還可以從三個(gè)方面給企業(yè)帶來(lái)附加收益。
第一，除塵煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)能夠提高除塵效率99.8%以上，減少PM2.5粉塵排放。從除塵出口煙道進(jìn)入脫硫塔的煙氣潔凈程度越高，那么脫硫效率就越高。從而可以有效降低脫硫成本，提高脫硫效率；減少吸風(fēng)機(jī)葉片磨損延長(zhǎng)設(shè)備壽命。
第二就是曲線(xiàn)落煤管，可以減少90%以上粉塵產(chǎn)生，落煤點(diǎn)居中提高輸送效率，沖擊力減小80%，延長(zhǎng)皮帶壽命，給現(xiàn)場(chǎng)工作人員和環(huán)境減少危害。另外能夠節(jié)省大量用于沖洗皮帶間的水資源，尤其對(duì)于國(guó)內(nèi)水資源日益短缺有重要的戰(zhàn)略意義；
第三石子除塵煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)能耗低效率高環(huán)保。這些都是能給企業(yè)帶來(lái)節(jié)約成本和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的附加收益。
煤灰粉塵和PM2.5來(lái)源
燃煤電廠的燃料進(jìn)廠后，先后經(jīng)過(guò)翻卸，給煤機(jī)械，皮帶多段轉(zhuǎn)運(yùn)、破碎、篩分、犁煤等各種備煤設(shè)備進(jìn)入原煤倉(cāng)。在整個(gè)輸送工藝過(guò)程中，伴隨產(chǎn)生一次塵化氣流。轉(zhuǎn)段落差、破碎設(shè)備鼓風(fēng)量，落煤管與水平夾角、皮帶速度等參數(shù)值越高，塵化強(qiáng)度就越大。一次塵化氣流會(huì)把煤塵揚(yáng)起，使局部空氣塵化而形成塵源。塵源周邊的空氣被誘導(dǎo)、擾動(dòng)而形成二次氣流。二次氣流將一次塵化氣流向四周空氣擴(kuò)散、蔓延；充斥在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。由于微塵中粒徑的占有相當(dāng)比例，它們會(huì)長(zhǎng)時(shí)間懸浮在空氣中而不能沉降，甚至造成二次揚(yáng)塵。
所謂粉塵就是空氣中懸浮的固體微粒。在火電廠粉塵在主要形式為煤塵，是煤在儲(chǔ)存、輸送、篩碎過(guò)程中，在流動(dòng)的空氣中會(huì)混有煤的細(xì)小顆粒，以煤塵的形式散發(fā)出來(lái)。魯陽(yáng)電廠輸煤系統(tǒng)皮帶機(jī)采取的是露天布置加裝防雨罩，如不采取有效的降塵措施，任其自由擴(kuò)散，將會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重污染事件。
雖然自然過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生PM2.5，但其主要來(lái)源還是人為排放。人類(lèi)既直接排放PM2.5，也排放某些氣體污染物，在空氣中轉(zhuǎn)變成PM2.5。直接排放主要來(lái)自燃燒過(guò)程，比如化石燃料（煤、汽油、柴油）的燃燒、生物質(zhì)（秸稈、木柴）的燃燒、垃圾焚燒。在空氣中轉(zhuǎn)化成PM2.5的氣體污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨氣、揮發(fā)性有機(jī)物。其它的人為來(lái)源包括：道路揚(yáng)塵、建筑施工揚(yáng)塵、工業(yè)粉塵、廚房煙氣。自然來(lái)源則包括：風(fēng)揚(yáng)塵土、火山灰、森林火災(zāi)、漂浮的海鹽、花粉、真菌孢子、細(xì)菌。
煤灰粉塵和PM2.5對(duì)人體的危害
輸煤系統(tǒng)的粉塵主要是煤塵和灰塵，如含有游離SiO2的煤塵吸入人體后并在肺中沉積，會(huì)引起纖維性病變，隨著時(shí)間積累會(huì)使肺部組織逐漸硬化，損害呼吸功能，此即為“矽肺”病，嚴(yán)重時(shí)引起窒息、危及生命。煤塵粒度大小對(duì)人體的危害程度也有較大關(guān)系。粒度愈小，愈不容易沉降，易懸浮在空氣中，當(dāng)被人體吸入后易通過(guò)人體保護(hù)系統(tǒng)，進(jìn)入肺部粘附在肺葉表面，一般小于5微米的塵粒。
煤塵含有游離二氧化硅吸入人體后，在肺內(nèi)沉積，能引起纖維性病變，使肺部組織逐漸硬化，造成矽肺病。粉塵顆粒越小，越不易趁獎(jiǎng)沉降，長(zhǎng)時(shí)間浮游在空氣中，被人吸入后，易于到達(dá)肺部，造成各種塵肺病。
如果空氣中粉塵PM2.5的濃度長(zhǎng)期高于10微克/立方米，死亡風(fēng)險(xiǎn)就開(kāi)始上升。濃度每增加10微克/立方米，總的死亡風(fēng)險(xiǎn)就上升4% ，得心肺疾病的死亡風(fēng)險(xiǎn)上升6% ，得肺癌的死亡風(fēng)險(xiǎn)上升8%[4-5]。這意味著多大的風(fēng)險(xiǎn)呢？我們可以拿吸煙做個(gè)比較。吸煙可使男性得肺癌死亡的風(fēng)險(xiǎn)上升21倍（也就是上升2100%），女性的風(fēng)險(xiǎn)上升11倍（1100%）；使中年人得心臟病死亡的風(fēng)險(xiǎn)上升2倍（200%）[6]。和吸煙一比，PM2.5的危害就顯得非常小了。如果吸煙都沒(méi)有讓你感到恐懼，那你就不用擔(dān)心眼下PM2.5超標(biāo)對(duì)健康的影響了。
但是，從全社會(huì)的角度出發(fā)，降低這些看似不大的風(fēng)險(xiǎn)，收益卻是很大的。美國(guó)環(huán)保局在2003年做了一個(gè)估算：“如果PM2.5達(dá)標(biāo)，全美國(guó)每年可以避免數(shù)萬(wàn)人早死、數(shù)萬(wàn)人上醫(yī)院就診、上百萬(wàn)次的誤工、上百萬(wàn)兒童得呼吸系統(tǒng)疾病”。相比當(dāng)前的中國(guó)，美國(guó)當(dāng)時(shí)的空氣質(zhì)量已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)，只有很少的地區(qū)存在略微的超標(biāo)。如果中國(guó)的粉塵和PM2.5能夠達(dá)標(biāo)，社會(huì)收益無(wú)疑將會(huì)是巨大的。
粉塵對(duì)設(shè)備的危害
煤塵散落在皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)部分，會(huì)加速轉(zhuǎn)動(dòng)件的磨損速度，引起機(jī)械缺油造成損壞；煤塵落在電氣元件上，會(huì)使元件接觸不良，引起誤動(dòng)作。煤塵太多，隨著環(huán)境溫度升高，還會(huì)引起自燃。尤其是揮發(fā)份大于25%以上的煤種，當(dāng)空氣中煤粉的濃度達(dá)到35g/m3及以上時(shí)，即會(huì)遇火爆炸。
為了確?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員的身體健康和安全文明生產(chǎn)，提高設(shè)備健康水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)能降耗，輸煤系統(tǒng)必須進(jìn)行降塵治理。
電廠粉塵治理的原理
電廠粉塵治理常采用除塵器控制已經(jīng)產(chǎn)生的電廠粉塵和煙塵，按粉塵捕集機(jī)理可分為機(jī)械除塵器、電除塵器、過(guò)濾除塵器和洗滌除塵器等。
機(jī)械除塵器依靠機(jī)械力將塵粒從氣流中除去，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)均較低，但除塵效率不高；電除塵器利用靜電力實(shí)現(xiàn)粉塵顆粒與氣流分離，基本上有板式電除塵與管式電除塵兩種，電除塵的氣流阻力小，除塵效率可達(dá)99%以上，電除塵的初投資比較高，占地面積也較大。過(guò)濾袋式除塵器使含塵氣流通過(guò)袋式濾料將塵粒顆粒分離捕集，除塵效率較高一般為90%～99%，但是受袋式濾材的耐溫影響，有時(shí)不適用于溫度高的含塵工業(yè)廢氣；洗滌除塵器用液體（通常是水和有機(jī)溶劑）洗滌含塵工業(yè)氣體，使塵粒與液滴或液膜碰撞而被俘獲，并與氣流分離，除塵效率為80%～95%，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較高，吸收下來(lái)的廢液需要考慮回收或者進(jìn)行二次處理。
總之，電廠粉塵治理的原理一方面是改進(jìn)工藝，減少工業(yè)粉塵產(chǎn)生量，另一方面就是增加粉塵收集效率。
粉塵的擴(kuò)散原理
任何粉塵都有要經(jīng)過(guò)一定的擴(kuò)散過(guò)程，以空氣為媒介才能侵入人體。粉塵從靜止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閼腋∮谥車(chē)諝獾倪^(guò)程，稱(chēng)為“塵化”作用。
原煤在移動(dòng)時(shí)，松散的原煤不斷受到擠壓，把間隔中的空氣猛烈擠壓并釋放出來(lái)。當(dāng)這些氣流向外高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣流和煤粉發(fā)生剪切現(xiàn)象，帶動(dòng)煤粉一起逸出。
原煤在自由下落時(shí)速度很快，會(huì)帶動(dòng)周?chē)諝怆S其流動(dòng)，這部分空氣成為誘導(dǎo)空氣，呈正壓。皮帶機(jī)輸送原煤，或在落煤管中從高處向下落時(shí)，由于煤粉和空氣的剪切，被誘導(dǎo)空氣帶著粉塵向四周飛揚(yáng)。
上述幾種使煤塵由靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入空氣中浮游的塵化作用，稱(chēng)為一次塵化作用，它內(nèi)部的能量很小，只是造成局部污染。污染嚴(yán)重的主要原因是二次氣流，在正壓下它會(huì)把粉塵帶到整個(gè)棧橋形成更大的危害。
所以隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高，與此同時(shí)新建大型火力發(fā)電廠的不斷增加，輸煤系統(tǒng)承擔(dān)的輸煤任務(wù)也加大，在輸煤過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的煤粉塵，如何有效解決現(xiàn)場(chǎng)粉塵污染，改善工作環(huán)境，提高現(xiàn)場(chǎng)文明生產(chǎn)已顯得尤為重要。
采用抑塵方式（水霧除塵）
DIB-B高壓靜電除塵器采用“單電源多電場(chǎng)分布”的技術(shù)，電極的形式充分考慮了與高壓電源的負(fù)荷匹配，等效于三到五個(gè)電場(chǎng)串級(jí)運(yùn)行，在除塵時(shí)煤塵在電場(chǎng)中分濃度、分段、分粒徑進(jìn)行多級(jí)收集，使電除塵器的效率達(dá)到最佳，理論除塵效率可達(dá)99.5%以上，設(shè)備正常時(shí)實(shí)際效率不低于80%。此處采用吸塵方式優(yōu)點(diǎn)：除塵效率高、安全穩(wěn)定性好、有效防止二次揚(yáng)塵等。
布袋除塵技術(shù)是成熟的粉塵收集和煙氣凈化技術(shù)，在中國(guó)多年的歷史，但因其廣泛的適用性和經(jīng)濟(jì)效益，已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)除塵的主要應(yīng)用技術(shù)，近年來(lái)保持高速增長(zhǎng)。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程，日益增長(zhǎng)的產(chǎn)能需求和日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)布袋除塵技術(shù)了更高的要求。現(xiàn)在，很多運(yùn)行中的除塵設(shè)備已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的改進(jìn)或排放達(dá)標(biāo)的要求。
目前脈沖除塵布袋主要為圓或橢圓筒形設(shè)計(jì)，也有少量扁形袋。
褶皺式（或星形）布袋，是適用于現(xiàn)有脈沖噴吹布袋除塵器的最新技術(shù)。該技術(shù)不需要對(duì)布袋除塵器做任何結(jié)構(gòu)性的改變，對(duì)除塵器的核心部件布袋的設(shè)計(jì)進(jìn)行了近乎革命性的改進(jìn)。該技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用 ，為很多企業(yè)的技術(shù)和工藝瓶頸提供了出色的解決方案 ?？梢灶A(yù)見(jiàn) ，該技術(shù)將在飛速增長(zhǎng)的中國(guó)布袋除塵器產(chǎn)業(yè)占有重要地位！
水霧除塵是利用水加壓后由噴嘴噴出后形成的水霧，將煤塵吸附與捕集，迫使含濕塵粒附著在燃煤表面上，使揚(yáng)塵點(diǎn)的粉塵達(dá)到有效控制。
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煤場(chǎng)噴霧降塵
噴霧降塵
