圆形料场堆取料机新风系统的研究与应用

国家能源集团谏壁发电厂 镇江 212006

0 引言

圆形料场作为封闭型储煤场，与开放式条形煤场相比，无论是在节能环保方面还是在自动化生产和提高土地利用率方面都具有较大优势，且运行时对外扬尘污染极小，使用时不受外界天气影响，当前在火电行业得到了比较广泛的应用[1]。圆形料场主要由圆形料场堆取料机、半球状钢结构网架、圆形料场挡墙、进出料皮带机系统及其他辅助设施组成，如图1所示。

图1 圆形料场主要结构示意图

圆形料场作为封闭型煤场，其对外环保优点明显，但其内部仍然存在比较严重的空气污染。主要原因有：1）堆煤作业时落差大，圆形料场内产生大量煤粉尘且长期飘浮在空气中；2）煤炭自燃散发大量烟气，其中也包含CO、H2S、烷烃、烯烃等有毒有害气体[2]；3）基于圆形料场的特殊结构特点，粉尘和烟气长期弥漫在圆形料场内部，圆形料场堆取料机的司机室处于圆形料场中心部位，室内空气中烟气、粉尘污染严重，含氧量低，既不能开启门窗向室外自然通风，也无强制与煤场外部通风设备，目前只有采取增加门窗气密性和室内空气净化器等措施来缓解，但空气质量改善效果不明显。长期工作在如此恶劣环境的运行人员身体健康面临严重的职业病危害。

1 司机室空气净化系统方案设计

为改善圆形料场堆取料机司机室作业环境，进行了深入研究、设计了一套新风系统，为圆形料场堆取料机司机室源源不断提供新鲜空气，为作业人员提供充足的氧气，排出室内污浊的空气，保证司机室内空气洁净和新鲜，保障了运行操作人员身体健康。

参照DL / T5035—2016《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程》，圆形料场堆取料机新风系统需满足以下要求：新风进风口设在煤场外通风处，引入较洁净空气，新风应过滤净化处理；由于司机室周围环境空气较为恶劣，司机室内部需采用微正压通风，并将室内污浊、有害空气及时排出；风量大小可以方便调节，增加能量回收再利用。新风系统的新风量需满足两点要求：满足卫生要求的每人30 m3/h的新鲜空气量和保持室内微正压所需的风量；室内空气能全部排换[3]。

2 新风系统工作原理及结构组成

圆形料场堆取料机司机室新风系统主要由空气过滤送风装置（风机）、旋转送风装置、管路、全热交换新风机、进排风口、电气控制设备等组成。其工作原理为：圆形料场外空气过滤送风装置（风机）经送风管道、旋转接风装置与全热交换新风机、排风口等连接，室外新鲜空气经过过滤，通过管道进入全热交换器，然后通过风管送向送风口，室内污浊空气经室内排风口引入全热交换器，然后集中排放到司机室外；室外新鲜空气与室内浑浊空气在全热交换器内完成温湿度交换，从而实现环保、节能的换气目的[4]。

图2 新风系统布置图

2.1 过滤送风装置及管路

在圆形料场外部通风处设置空气过滤送风装置机房，新风系统从圆形料场外通风处引入新鲜空气。如图3所示，风机布置在送风装置机房内，将新鲜洁净的空气通过管道送入圆形料场堆取料机司机室，进入风机的外部空气经三层滤网和一层板式活性炭过滤网净化处理，确保了源头空气洁净、新鲜。

图3 空气过滤送风装置机房

不同于常规通风管路设计，圆形堆取料机的新风管路只能选用小口径的管路，由此带来的是管路压力损失加大。为了尽可能减少管路损失，选用直径DN65不锈钢管作为送风管道，采用冷压接工艺，根据需要配以大功率送风机，保证终端风量和压力要求。不锈钢管道相对同类型普通管道风阻小、压力损失小、耐腐蚀、免维护。

送风管起于过滤送风装置机房，沿圆形料场出料皮带机廊道布置，经堆取料机中心柱内部与司机室回转平台层的旋转接风装置连接，从旋转接风装置出口经全热交换新风机后接入司机室内。

2.2 旋转接风装置

圆形料场堆取料机司机室所在平台是围绕中心柱360°任意旋转的，为解决360°旋转供气难题，制作了一套旋转接风装置用来连接动静不同的送风管路，将圆形料场堆取料机外部净化的新风送入司机室。

旋转接风装置整体呈环状，是运动体与非运动体相互嵌入组成的环状装置，它起到连接回转平台上风管与中心柱进风管的作用，其纵截面如图4所示。主体结构包括上下两部分，下部分是安装在回转平台上的环形槽，底部接管与司机室的通风管相连，环形槽两侧为不同半径的环行水槽。上部固定在中心柱上，上部盖板接管与中心柱出风管连接，上部密封板深入下部环形水槽内。密封槽内采用水作为密封介质，可将净气槽与外界大气完全隔开，保证送入司机室空气新鲜洁净。

图4 旋转接风装置截面示意图

取料机构旋转运行时，旋转接风装置的上部密封板固定在中心柱上不动，下部与环形槽回转平台一起围绕中心柱旋转，它将通过中心柱送来的新鲜空气送入旋转平台上的司机室。

由于回转轨道与堆取料机回转中心不同心、轨道沉降等原因，回转平台内侧到中心柱并不同心，因此接风装置的回转部分与静止部分预留的间隙必须大于回转偏差，防止旋转取料运行时通风槽与密封板、中心柱剐蹭或卡阻。

由于工作环境恶劣，为防止腐蚀及减少维护，旋转接风装置全部采用不锈钢材质制作。装置进风端设置进风隔离阀门，水槽设低水位自动补水阀和排污阀，上部盖板安装检查门，便于定期检查、清洁和维护。

2.3 全热交换新风机

为了减少司机室内的热量散失、进一步提升空气质量和减少能耗，司机室设置全热交换新风机。全热交换新风机是一种具有空气过滤净化和热回收功能的送排风设备，它的送风和排风由一台主机完成，主机内部还具有过滤和热交换模块。主机运行时，新鲜空气从室外引入，通过过滤后送风至室内；污浊空气再通过排风管道从排风主机排出室外。排风经过主机时与新风进行热交换，回收大部分能量再通过新风送回室内，减少了直接进风造成的室内空调热量或冷量损失，热交换可回收70%的能量，减少了能耗[5]。同时新风机还具备了PM2.5过滤功能。

图5 全热交换新风机

全热交换新风机安装在司机室相邻的电气控制室内，参照国标与电力行业标准，工业通风新风量每人不小于30 m3/h[6]；司机室室内容积约为14 m3，选择通风量为150～250 m3/h的体型较小的全热交换新风机。室内空气每小时能全部置换大于10次，新风机同时可以进行风量大小调节，能在污染严重时加大新风量快速空气置换，完全满足了司机室新风交换要求。全热交换新风机同时具有PM2.5过滤、除湿和管道加热等功能，进一步提升环境舒适性[7]。

2.4 新风系统的电气控制系统

新风系统的电气控制系统主要分为两个部分，新风主机控制和送风装置远程无线控制系统。

新风主机控制采用智能新风控制器面板控制，在控制面板上可方便地选择手动或自动控制，实现定时控制、温度检测、风量调节和滤网定期更换提醒等功能。

送风装置控制系统采无线数字量传输模块实现风机远程控制，包括机房内的风机控制箱、机房和司机室内设置一对无线收发模块。运行操作人员只需在堆取料机司机室内就可以便捷地通过无线装置，远程控制圆形料场外的风机启、停操作和运行状态监测。无线传输模块网络如图6所示，减少了新增设备对堆取料机的影响，提升了设备可靠性，备用通道还可作为堆取料机与输煤程控系统联锁信号扩展备用。

图 6 无线传输模块网络图

3 结语

通过对现场实测数据对比和人员的直观感受，新风系统在圆形料场堆取料机司机室的创新性应用，有效地降低了司机室内粉尘和有害气体的浓度，现场作业环境得到明显有效的改善。新风系统采用的全热交换器未削弱原有空调系统功能，且改善了室内的温湿度，提高了人员舒适度，充分体现了企业人文关怀，具有较高的社会效益。