安家?guī)X礦干法選煤廠車間煤塵的治理研究

楊曉東，賀 斌，苗新福

(朔州市平朔礦聯(lián)煤炭有限責(zé)任公司，山西 朔州 036000)

煤塵是影響選煤廠高效安全潔凈生產(chǎn)的主要因素之一，尤其是10 μm 以下的浮塵，不僅對職工健康極為有害[1]，同時(shí)也會加快設(shè)備的磨損，破壞電氣絕緣性能；最重要的是煤塵存在較大的安全隱患，當(dāng)其濃度達(dá)到一定限度時(shí)，容易引起爆炸事故，嚴(yán)重影響選煤廠安全生產(chǎn)工作的正常開展[2]。所以，無論從安全生產(chǎn)角度，還是從環(huán)保角度考慮，粉塵污染治理工作都顯得極為重要。

1 安家?guī)X干法選煤廠產(chǎn)塵點(diǎn)分析

1.1 原煤場地溜篩

在原煤場地，原煤經(jīng)溜篩初步篩選后進(jìn)入原煤膠帶。在篩選過程中，由于煤塊相互撞擊、煤塊與篩板相互撞擊，以及篩后落料口至膠帶的高度差，都會產(chǎn)生大量粉塵。

1.2 原煤破碎、篩選

原煤在準(zhǔn)備車間從原煤膠帶機(jī)頭經(jīng)溜槽落料至80溜篩，小于80 mm粒級原煤經(jīng)溜篩下料斗落至上煤膠帶，80 mm粒級以上原煤經(jīng)溜篩尾部料斗送至顎式破碎機(jī)破碎后匯流至上煤膠帶。在此過程中，原煤在機(jī)頭溜槽、溜篩、破碎機(jī)、溜篩料斗、破碎機(jī)出料口等部位由于碰撞摩擦產(chǎn)生大量粉塵，尤其在封密的溜槽、料斗中，隨著內(nèi)部氣流的增大，粉塵會隨氣流向外快速逸散。

1.3 干選車間

干選車間主要由上煤膠帶將破碎后的原煤經(jīng)給料機(jī)送入復(fù)合式干選機(jī)，產(chǎn)出的精煤、中煤與矸石分別由精煤膠帶、中煤膠帶和矸石膠帶運(yùn)至成品場地；干選機(jī)配置的布袋除塵器及旋風(fēng)除塵器排出的灰塵，由灰塵膠帶運(yùn)至集灰區(qū)。在此過程中，上煤膠帶機(jī)頭溜槽，給料機(jī)、干選機(jī)及輸出各膠帶機(jī)頭溜槽因落差或震動(dòng)原因，煤料間碰撞摩擦產(chǎn)生大量粉塵。雖在車間內(nèi)布置了布袋除塵器及旋風(fēng)除塵器，但以上產(chǎn)塵部位仍有大量粉塵逸出。

1.4 精煤膠帶棧橋及露天精煤膠帶

精煤自復(fù)合式干選機(jī)落料口落入精煤膠帶后，在棧橋內(nèi)經(jīng)犁料器卸料至分級篩，然后按粒度分別從兩條露天膠帶機(jī)頭卸料至精煤堆場。在此系統(tǒng)中，犁料器卸料口、分級篩、篩下落料口、露天膠帶機(jī)機(jī)頭處都是產(chǎn)塵點(diǎn)。

1.5 中煤轉(zhuǎn)載膠帶棧橋

中煤經(jīng)膠帶機(jī)頭溜槽轉(zhuǎn)載至中煤轉(zhuǎn)載膠帶，該轉(zhuǎn)載膠帶布置于中煤棧橋內(nèi)，轉(zhuǎn)載膠帶頂部中段布置一犁料器，轉(zhuǎn)載膠帶機(jī)頭下為中煤主落料點(diǎn)。棧橋內(nèi)犁料器及轉(zhuǎn)載膠帶機(jī)機(jī)頭在落料過程中產(chǎn)生大量煤塵。

1.6 矸石轉(zhuǎn)載膠帶棧橋

矸石轉(zhuǎn)載膠帶棧橋產(chǎn)塵原理及產(chǎn)塵點(diǎn)與中煤轉(zhuǎn)載膠帶棧橋類似。

2 超聲霧化(干霧)除塵系統(tǒng)及除塵原理

目前，山西平朔安家?guī)X礦干法選煤廠車間內(nèi)使用的粉塵治理設(shè)備為布袋除塵器與旋風(fēng)除塵器，兩種除塵器設(shè)備體積大，對產(chǎn)塵點(diǎn)密封要求較高，管路布置多，維護(hù)檢修工作量較大。長時(shí)間使用后，布袋除塵器帶來的問題與其他選煤廠類似，布袋濾下的煤塵易吸收空氣中的水分引起粘袋，阻礙了正常通風(fēng)，導(dǎo)致抽風(fēng)量減小，含塵空氣大量外溢；并且煤塵易在通風(fēng)管道內(nèi)集聚，使得通風(fēng)量進(jìn)一步減少，除塵效果十分不佳[3]。因此，必須結(jié)合現(xiàn)場條件和設(shè)備除塵機(jī)理，選擇合適的除塵系統(tǒng)對煤塵進(jìn)行治理，以保證整條生產(chǎn)線的煤塵能夠得到有效抑制[4]。

超聲霧化除塵技術(shù)是國際上近年來發(fā)展起來的新型除塵技術(shù)，是應(yīng)用空氣動(dòng)力學(xué)、云物理學(xué)原理的一種新型除塵裝置。這種超聲霧化裝置產(chǎn)生的水霧直徑比普通水霧小10倍，相較常規(guī)霧化效率提高 1 000倍左右，因此僅用少量水就可獲得極高的除塵效率，故其也被稱為超聲干式捕塵技術(shù)[5]。

作為新型除塵設(shè)備的超聲霧化(干霧)除塵系統(tǒng)，依據(jù)飄浮粉塵的特性，采用特制工藝的噴嘴，使分配合理的液體和氣體在噴頭震動(dòng)處交匯，產(chǎn)生高頻率的機(jī)械超聲波，在氣液界面處形成表面張力波，在超聲空氣作用下使液體分子作用力破壞，從液體表面脫出形成霧滴，從而液體被連續(xù)霧化為氣溶膠狀態(tài)的1～10 μm大小的干霧。干霧霧滴噴射速度低，所需載氣的流量小，極易與飄浮粉塵產(chǎn)生碰撞吸附，而后凝結(jié)沉降，最終達(dá)到降塵除塵。

圖1 干霧顆粒除塵原理示意

3 超聲霧化(干霧)除塵系統(tǒng)配置

根據(jù)干法選煤廠生產(chǎn)車間內(nèi)產(chǎn)塵點(diǎn)的分布情況，在每個(gè)除塵點(diǎn)配置1套超聲霧化除塵系統(tǒng)，包括就地噴霧主機(jī)、干霧執(zhí)行箱、水氣分配器等，借助現(xiàn)有管道橋架和電纜橋架鋪設(shè)管路和電纜。車間內(nèi)配置一套獨(dú)立的動(dòng)力源和控制系統(tǒng)，其中動(dòng)力源配備 1 臺螺桿式空壓機(jī)、1個(gè)儲氣罐、1套增壓泵組、1 臺控制箱；配置一臺PLC控制柜，可以采集現(xiàn)場設(shè)備的缺水、缺氣信號(如有)，實(shí)現(xiàn)缺水、缺氣報(bào)警并保護(hù)停機(jī)。同時(shí)對現(xiàn)場安裝的干霧機(jī)總管路電磁閥/電動(dòng)球閥進(jìn)行控制。PLC控制柜與各區(qū)域內(nèi)安裝的就地控制箱通訊，對其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控；配置1臺干霧主機(jī)，將氣、水過濾后，以設(shè)置的氣壓、水壓、氣流量、水流量經(jīng)過管道輸送到各就地執(zhí)行分配箱中，驅(qū)動(dòng)超聲霧化噴嘴實(shí)現(xiàn)噴霧抑塵。

原煤準(zhǔn)備車間在原煤膠帶機(jī)頭、原煤溜篩、上煤膠帶機(jī)尾溜篩落料口、破碎機(jī)密封罩、上煤膠帶破碎機(jī)落料口5個(gè)起塵點(diǎn)各布置一套超聲霧化除塵系統(tǒng)；在干選車間上煤膠帶機(jī)頭溜槽、緩沖倉下給料機(jī)、干選機(jī)平臺四周、精煤膠帶落料口、中煤膠帶落料口、矸石膠帶落料口、布袋除塵器落灰口、中煤膠帶機(jī)頭溜槽/中煤轉(zhuǎn)載膠帶機(jī)尾導(dǎo)料槽、矸石膠帶機(jī)頭溜槽/矸石轉(zhuǎn)載膠帶機(jī)尾導(dǎo)料槽、灰塵膠帶機(jī)頭溜槽10個(gè)起塵點(diǎn)各布置一套超聲霧化除塵系統(tǒng)；產(chǎn)品煤轉(zhuǎn)載膠帶棧橋分別在各落料口共計(jì)8個(gè)起塵點(diǎn)布置超聲霧化除塵系統(tǒng)。

4 超聲霧化(干霧)除塵系統(tǒng)主要特點(diǎn)

(1)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行，可方便進(jìn)行遠(yuǎn)程/就地控制，可與選煤廠集控系統(tǒng)互聯(lián)互通，滿足現(xiàn)代化選煤廠集中控制要求。

(2)對10 μm以下的干霧顆粒抑塵效果好，除塵效率在90%以上。

(3)資源節(jié)約效果明顯，與普通濕式除塵技術(shù)相比，用水量只有1/1000；可將物料含水量控制在0.05%以內(nèi)，不存在物料熱值損失的問題。

(4)在產(chǎn)塵源頭進(jìn)行粉塵治理，且無須清灰，避免了二次污染，極大改善了除塵管理人員的工作條件。

(5)系統(tǒng)僅布置供氣、供水連接管路(沿墻布置不占用工作空間)，不需布置抽風(fēng)管道，對生產(chǎn)空間及設(shè)備沒有任何影響。

(6)系統(tǒng)自帶停機(jī)吹掃功能及電伴熱裝置，即使在冬季嚴(yán)寒氣候下使用，也不會因管路存水造成管路結(jié)冰凍裂，確保該系統(tǒng)在冬季也能正常運(yùn)行。

(7)產(chǎn)生的干霧對各產(chǎn)塵環(huán)節(jié)的煤塵進(jìn)行包覆，并使其沉降在原有煤料中，煤料損失減小，明顯提高經(jīng)濟(jì)效益。

(8)可減少消防設(shè)備投入。

(9)系統(tǒng)后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，不存在大批量的替換耗材。

5 結(jié) 論

相對于傳統(tǒng)噴霧除塵、布袋式除塵等除塵技術(shù)，超聲霧化除塵技術(shù)具有霧化效果好、耗水量低、降塵效果好、檢修方便、維護(hù)成本低、不增加產(chǎn)品煤含水量等優(yōu)點(diǎn)。此項(xiàng)技術(shù)值得在干法選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)中推廣使用。