引言
燃煤电厂厂区内的粉煤灰污染不仅会影响厂区环境, 也会影响现场电气开关、转动机械等设备的安全稳定运行, 还是职业卫生中造成粉尘危害的重灾区。造成厂区内扬尘污染的主要源头之一就是终端灰库。灰库区常见的扬尘污染现象有三种:一个是库顶除尘器滤袋破损造成的冒灰现象, 二是库区管道、阀门泄漏造成的冒灰现象, 三是干灰散装过程中的扬尘现象。这三种扬尘污染现象中, 滤袋破损和管道、阀门泄漏出现的几率较低且易于处理。而干灰散装扬尘现象不但在日常生产过程中频繁发生, 且难于控制和治理, 是造成库区粉煤灰污染的主要原因。
1、干灰散装机工作过程和原理
干灰散装是指利用干灰散装机把终端灰库收集的粉煤灰分装到粉煤灰罐车的过程。干灰散装机主要由升降机构、落灰管、收尘套管、散装头、除尘器 (排尘风机) 等部分组成。干灰散装作业时, 先将粉煤灰罐车驶进作业区, 使贮料罐进料口位于散装头的正下方, 散装头下部落灰管与收尘套管是可伸缩的软管, 借助升降机构可完成散装头的下降和上升动作, 以适应不同高度运灰车的装卸工作。
散装机一般具备自动控制功能, 可按预设程序完成卸灰作业。首先启动升降装置, 将散装头下落到贮料罐进料口上方, 接着启动布袋除尘器和卸灰机。灰库内的粉煤灰在自重作用下依次通过插板阀、卸灰机、进料管落入粉煤灰车罐体 (如图中粗箭头所示) , 卸灰过程产生的扬尘经过落灰管与收尘套管之间的通道进入布袋除尘器被除掉 (如图中细箭头所示) , 处理后的洁净空气从除尘器出风口排出, 捕集的粉尘最终落入罐车。当罐车料位达到指定位置后, 料位检测装置反馈给控制系统电信号, 立即停运卸灰机, 延时停运除尘器 (排尘风机) , 并打开卷扬电机, 提升散装头。当散装头接近预定位置时, 关闭卷扬电机, 从而完成干灰的散装作业。
2、干灰散装扬尘原因分析
2.1 设计方面的原因
(1) 配套的除尘器或抽尘风机容量过小, 气体处理能力不足, 与卸灰机最大落灰量不匹配。当灰罐车快速进灰时罐体中溢出的气流不能完全及时地进入布袋除尘器, 正压气流裹挟大量粉尘向外散逸而造成严重的扬尘现象。
(2) 散装机进料管与收尘套管之间径向间隙不合理。落灰管与外套管间隙太小, 会导致除尘器入口风道通流截面过小, 影响除尘器风量。
(3) 散装机落灰管轴向布置尺寸不合理。落灰管口延伸出锥形集尘罩尺寸太短, 在散装过程中落灰管口下落的灰流与向上吸入集尘罩的气流会发生对冲扰动影响除尘效果, 导致装车过程中产生较大的扬尘现象。
(4) 散装接头外锥面设计不合理。圆锥形的散装接头增加了对罐车定位精度的要求, 很难保证散装接头锥面和汽车罐口之间严丝合缝。如果两者之间存在缝隙, 会增加除尘器的漏风量, 影响落灰区域负压环境的建立, 从而影响到除尘器的收尘效果。
2.2 设备方面的原因
(1) 除尘器实际风量达不到设计要求。
如除尘器存在入口风管堵塞、滤袋糊袋、负压风机压头小而影响除尘器风量时, 灰罐车装灰时溢出的含尘气流就不能完全、及时进入布袋除尘器, 散装过程就会产生扬尘现象。
(2) 散装机进料管和收尘管之间的空隙无法有效保持。
由于部分散装头收尘管夹持箍刚度差、间距稀疏, 在吸尘风机工作时柔性管壁瞬间被吸瘪, 以致管壁紧贴在落灰管外壁上, 封闭了除尘器与灰罐之间的空气通道, 灰车罐体内的空气无法顺利进入除尘器就会形成扬尘现象。
(3) 灰车料位测量及控制系统故障。
当罐车内干灰已装满时, 料位测量及控制系统未能及时发出停止给料的信号, 造成灰罐内的干灰溢出。
2.3 运行方面的原因
(1) 散装机落灰量超出合理范围。
落灰量过大时, 罐车内被灰排挤的空气就来不及进入除尘器。尤其是散装作业的开始阶段, 如果罐车的入灰量过大, 一方面会将大量的空气挤出罐体, 另一方面由于热灰温度较高, 会使罐车内的空气受热体积膨胀。两个作用叠加起来会使罐体内空气迅速排出罐口, 瞬间流量远超布袋除尘器或抽尘风机的处理能力, 必然导致冒灰现象。
(2) 操作人员责任心不强。
协调管理运行车辆时, 灰车定位不准确, 散装头和灰罐进料口对接不严密;干灰散装头下部的胶垫、气涨密封圈等密封设施未按操作规程使用, 起不到密封作用等。
(3) 设备维护不及时。
如除尘布袋堵塞、脉冲喷吹失效、收尘管破损或抽尘风机叶轮磨损严重而导致的除尘性能下降等, 都会导致散装机扬尘现象。
3、干灰散装扬尘的对策措施
通过对干灰散装扬尘原因的具体分析可知, 防止扬尘最关键的措施就是要使灰车罐体内始终保持负压, 确保散装过程中产生的含尘空气能全部进入除尘器。围绕这一核心, 建议从以下几个方面采取措施来防止扬尘现象的发生。
3.1 设计方面的对策措施
(1) 除尘器 (排尘风机) 处理风量要满足要求。处理风量主要考虑四个方面:一是考虑干灰从罐内排挤出的空气体积;二是考虑系统漏风;三是考虑空气受热膨胀造成的风量急剧增加;四是要考虑足够的余量, 以弥补除尘器滤袋透气性下降、入口风道积灰堵塞等造成的阻力增加等因素导致的流量下降。
(2) 散装头、收尘接口等可能泄漏环节应设计可靠的密封装置, 防止粉尘外溢。建议散装头下部使用半球形接合面, 以提高散装头对灰车罐口的适应性, 或设计气涨密封圈来保证结合处严密不漏。
(3) 散装机落灰管与收尘套管之间要有足够的径向间隙, 保证除尘器与灰罐之间风道畅通。建议径向间隙不小于150mm, 且环形通道最窄处的截面积不小于除尘器入口管截面积。
(4) 落灰管口要适当延伸出锥形集尘罩, 保证散装过程中气路和灰路有清晰的界线, 减少上行气流对下落灰流的对冲扰动, 从而减少扬尘。根据现场实际运行经验, 建议落灰管延伸出锥形罩的长度不小于80～100mm。
3.2 设备方面的对策措施
(1) 适当缩小收尘套管夹持箍的间距, 防止吸尘风机工作时将柔性管壁吸瘪而贴附在落灰管外壁。也可以将收尘软管改造为可伸缩移动的刚性除尘套管, 不但能保证除尘效果, 还能大大提高除尘套管寿命。
(2) 用锥形钢筒叠加伸缩管结构取代原来的纺织品软管做落灰管, 可以保证散装头的伸缩要求, 也能降低管体磨损, 提高落灰管寿命。
(3) 散装头下部采用球面设计来取代锥形结构, 可使散装头以任意角度与罐车的圆形进料口无间隙接合。同时, 放宽了对粉煤灰罐车定位精度要求, 也降低了操作人员散装头对位的难度。
(4) 测控装置中, 采用隔膜压力开关取代料位开关。由于压力开关可抗静电干扰, 能适粉灰尘环境, 因此可以保证灰车料位测量的准确性, 也可以提高控制系统的可靠性。
3.3 运行方面的对策措施
(1) 卸灰作业时停车入位要准确, 散装头和灰车入料口要准确对接, 不留缝隙。充分利用好散装头上的衬胶垫、气涨密封圈等辅助密封设施, 保证连接处严密不漏。
(2) 控制落灰速度在合理范围。在散装机启动初期, 要渐进式加载卸灰机负荷或缓慢打开插板阀, 防止罐车内空气受热膨胀急剧外排而造成的扬尘现象;在停运前也要提前控制落灰速度, 防止出现罐车溢灰、扬尘现象。
(3) 加强散装机的维护保养, 及时处理除尘器布袋堵塞、脉冲喷吹失效等除尘器缺陷, 及时更换散装机破损的伸缩软管, 更换磨损严重的风机叶轮等, 确保除尘系统的正常运行。
4、结语
消除燃煤电厂终端灰库的粉尘污染, 对保证库区设备稳定运行、促进现场安全文明生产、减少员工职业病危害具有十分重要的意义。通过优化设计、完善设备、规范运行等措施, 是可以消除干灰散装过程的扬尘污染现象的。
(1) 优化设计。
除尘器处理风量与卸灰机落灰量要匹配, 在散装头、收尘接口等可能泄漏环节设计可靠的密封装置, 散装机落灰管与收尘套管之间的轴向距离和径向间隙要满足收尘的要求。
(2) 完善设备。
用锥形钢筒叠加伸缩管结构落灰管取代纺织品软管, 用球面散装头取代锥面散装头, 采用隔膜压力开关取代料位开关等, 可以提高散装机可靠性, 降低扬尘出现的几率。
(3) 规范运行。
卸灰作业时散装头和灰车入料口对接要准确, 散装机启停期间要适当控制落灰速度, 发现设备问题要及时消除。
