煤泥干燥除塵脫硫系統的研究與應用

田孟軍，趙金礦，賈俊林

（平頂山天安煤業股份有限公司田莊選煤廠，河南 平 頂山467000）

1 引言

平頂山天安煤業股份有限公司田莊選煤廠是一座設計生產能力580Mt／年的中心型煉焦煤選煤廠，主要生產副產品是煤泥，近年來伴隨著產量的增長，煤質的不斷變差，煤泥量不斷增加，煤泥干燥量也不斷遞增，隨著干燥設備運行時間的增加，生產中產生的粉塵和二氧化硫有害物質也不斷增加，給周邊環境帶來大量污染；另外經過干燥生產的試運行發現，干燥除塵系統的除塵脫硫系統的效果并不理想，為了解決這些問題，增加效益，減少污染，對煤泥干燥除塵脫硫系統進行了進行改造，使其更能發揮除塵脫硫的功效。

2 煤泥干燥除塵系統存在的問題

對煤泥干燥系統燃煤硫份、除塵脫硫設備、設備材質進行了分析和統計，發現存在以下幾個問題。

（1）田莊選煤廠煤泥干燥系統爐窯設計燃煤為發熱量在5 000～5 500大卡的原煤，而在生產時爐窯燃煤使用的是原煤，原煤發熱量在4 500～5 000大卡，基本符合田莊選煤廠干燥系統爐窯設計要求，但在生產中發現爐窯使用原煤存在含硫量高的問題，平均硫分在0．8左右，燃燒后產生大量的二氧化硫等有害含硫化合物，二氧化硫等有害含硫化合物溶于水后對除塵系統腐蝕嚴重，系統間斷運行不到3個月，濕式除塵器上的脫水、脫塵窩殼已腐蝕出孔洞無法使用。

（2）在除塵器運行過程中，發現除塵器脫塵效果不好，煙囪中時常會有黑煙和含塵雨滴的噴出，嚴重影響職工的工作環境并對環境造成一定污染。經過對設備的認真研究，發現該除塵器存在如下問題：一是過濾網目數小。在實際運行時，當含塵氣流反沖上過濾網與噴頭形成的水霧撞擊后，形成大量的粘塵顆粒必須通過過濾網下沉到水中，但由于過濾網目數小，粘塵顆粒多，不但不能通過過濾網，反而大量粘積在過濾網上，造成過濾網堵塞，進而影響除塵效果。二是溢流管位置低造成除塵器內水位也低，當含塵氣流經過風管進入水中時，含塵氣流與除塵水只有很短的接觸時間，起不到除塵的效果，進而不能有效發揮這一關鍵除塵工序的作用。

3 煤泥干燥除塵系統研究與改造

3．1 用塊中煤代替原煤作為爐窯燃煤

爐窯設計燃煤為發熱量21～23MJ／kg的原煤，存在采購運輸困難、生產成本高的問題，既不符合節能的綜合綜合利用的方針政策，也對生產產生制約。

通過檢測分析，本廠重介生產過程中產生的塊中煤發熱量在18．8～21MJ／kg，符合設計要求，設計制作了破碎機，并把破碎機篩網設計成φ12mm、φ14mm、φ16mm、φ18mm、φ20mm、φ22mm 等不同規格進行工業行試燒實驗，通過多次不同孔徑篩網破碎中煤試燒實驗的數據分析，確定破碎機篩網孔徑為φ20mm時效果最好，表1為篩網孔徑為φ20mm的塊中煤破碎后的粒度組成。

表1 破碎機篩網孔徑為φ20mm時破碎中煤粒度組成

通過塊中煤破碎后試燒與試燒原煤實驗對比，干燥系統爐窯燃煤使用破碎后的塊中煤不僅可以節能、提高經濟效益，而且干燥機的運行工況得到了改善，提高了效率，各項指標對比見表2。

表2 破碎后塊中煤與原煤對比

3．2 爐窯鼓風風量調節改進——鼓風機采用變頻調速

田莊選煤廠的干燥系統中的鼓風機的主要作用是為燃燒爐提供足夠的風量。但在生產操作中，為了保證干燥產品的水分、粒度和保證爐窯內粉塵盡可能降低，必須隨時調整鼓風機的輸出風量。改造前的做法是在進風口加裝一組可調節風量的百葉片，但在實際使用中效果不好。經過認真研究，決定利用變頻器調控風機電機進而掌握風機輸出風量這一技術來替代老辦法。方案確定后，結合風機的技術要求和配用電機的功率等參數，選取了森蘭SB61P＋型變頻器作為改造方案的配套設備。改造后使用至今效果很好，具體表現在以下幾個方面。

（1）當電機直接在電網上啟動時會產生7～8倍的電機額定電流，使得電機繞組產生熱量從而降低電機的壽命；但改造后可以實現零速零電壓啟動，然后再根據需要進行變頻調速，這樣就有效降低了電機的維護成本，提高了電機的使用壽命。

（2）當電機直接啟動時電流劇增會導致電網電壓大幅度波動，進而可能會導致同一供電網絡中的電壓敏感設備跳閘或工作異常；但改造后可以實現零頻零壓情況下逐步啟動，所以徹底消除了對電網的影響。

（3）當電機直接啟動時會導致與電機相連的機械傳動部分產生劇烈振動，從而加快機械部件磨損并降低機械部件的使用壽命；但改造后利用變頻調速可在零速啟動并按照需要進行光滑地加速而且加速曲線也可以選擇，不但最大限度地降低機械部件的損耗，而且提高了相關傳動部件的使用周期。

3．3 濕式除塵器的改造

3．3．1 增加水膜吸收塵粒

CSG型除塵器就是在同一塔體內將沖擊水浴除塵器和濕式過濾鋼網層串聯在一起構成（結構如圖1）。

除塵器運行時，含塵氣流以一定的速度經設備中設置于塔體中央的風管沖入水中，并以一定的空塔氣流速度反上，在水中形成鼓泡及泡沫，將氣流中的塵粒捕集下來，經沖擊水浴除塵初級凈化后的含塵氣體，以較低速度、逆流方向通過濕式鋼網。濕式鋼網除塵是利用不銹鋼網作過濾層，并連續不斷地向過濾層噴射水霧，使鋼網過濾和水膜除塵兩種作用綜合在一起，以達到提高除塵效率，清洗捕集的粉塵和防止粉塵二次飛揚的目的。該設備實為沖擊水浴－濕式過濾兩級除塵，除塵率可達99%以上。能夠迅速通過濾網，真正發揮過濾網的作用。

3．3．2 針對存在的問題對濕式除塵器進行改造

（1）在風管進入除塵器的前端加裝二組圓周噴頭（圖1），使得含塵氣流在進入除塵器前先經過一道除塵工序，減小除塵器除塵壓力，同時也減緩了氣流的速度，為氣流能夠經過除塵水時有更多的接觸時間提供了保障。

圖1 CSG型濕式除塵器

（2）用80目數替代40目數的過濾網，提高濾網的過濾能力，確保粘塵顆粒能夠迅速通過濾網，真正發揮過濾網的作用。

（3）調整溢流水管的高度。一是要延長含塵氣流與除塵水的接觸時間，二是要保證含塵氣流能夠迅速有效地通過除塵水，經過反復比較，最后確定溢流管上口比風管下口高20mm為最佳。

4 結語

煤泥干燥除塵脫硫系統改造完成后，市環保局采樣檢測，煙塵排放濃度21．6mg／m3（標準200mg／m3），二氧化硫排放濃度 6mg／m3（標準 850mg／m3），煙塵排放總量3．4t／年（標準9．5t／年），二氧化硫排放總量0．95t／年（標準35t／年），遠遠低于國家排放標準，完全杜絕了下黑雨現象。