綜合除塵技術在選煤廠的應用

華歲喜，鄭均笛，盧艷峰

(1.徐州博源科技有限公司，江蘇 徐州 221112； 2.中煤西安設計工程有限責任公司，陜西 西安 710054)

煤炭在開采、運輸、轉載、加工、儲存等各主要環節，均伴隨有大量粉塵產生，給環境及安全生產帶來較為嚴重的影響，同時對職工身心健康也有較大危害。為了防止煤塵對環境的影響，國家及相關部門對選煤廠除塵提出了明確要求。其中《選煤廠安全規程》(AQ 1010—2005)規定：火力干燥、原煤準備車間等粉塵作業點，必須安裝除塵設備。除塵系統與工藝設備無聯鎖裝置時，除塵系統應在工藝設備啟動之前啟動，在工藝設備停止5 min之后關閉。除塵管道、易積存煤塵的設備和地面必須定期清掃。《煤炭工業污染物排放標準》(GB 20426—2006)指出：選煤廠原煤篩分、破碎、轉載點等除塵設備，排放濃度不大于80 mg/m3。勞動衛生有關規定要求作業場所粉塵含量保證值為10 mg/m3。

近年來，選煤廠的粉塵治理已經引起設計、生產、研發制造部門的高度重視，一些除塵新技術、新工藝、新設備不斷涌現。作為除塵設備的專業研發單位——徐州博源科技有限公司與東南大學、中國礦業大學等單位合作，從過濾選材入手，通過多年的除塵技術研究、除塵工程EPC總承包，提出了“因地制宜、技術領先、綜合治理、本安達標”的選煤廠除塵理念，取得了良好的應用效果。

嚴重的粉塵排放會直接污染大氣環境，危害現場工人的身體健康，甚至可能引起煤塵爆炸，給生產帶來重大安全隱患。因此，對選煤廠的粉塵進行綜合治理，已成為一個亟待解決的問題。因此，開發研制除塵新技術、新工藝、新材料、新設備，顯得尤為重要。

1 選煤廠工藝點產塵機理分析

選煤廠產塵點大致上有兩類：一類是室內產塵點，如帶式輸送機轉載及落料點、給煤機、振動篩、破碎機等；另一類是室外產塵點，如快速裝車站下溜槽處等。煤流在帶式輸送機轉載處、給煤機改向處，伴隨著摩擦與碰撞產塵；在落料點處主要是沖擊、碰撞產塵；在振動篩處主要是摩擦與碰撞產塵；在破碎機處主要是擠壓沖擊、碰撞產塵。由于生產線較長，煤炭經過長距離的顛簸與翻騰，原來固有的自由水分會部分蒸發，其裂隙毛細中存在的水分因壓力不均致使煤塊崩裂成末煤，末煤率增加又進一步加大了粉塵飛揚的程度，如此循環往復。在除塵設計中，還要重視下述煤質及工藝特點：

(1)外在水分低的露天礦來煤煤塵量大，除塵系統性強。我國露天開采原煤量約占煤炭總產量的14%，其特點是全部作為動力煤，外在水分低，干法篩分量大，加工過程中產塵量大，除塵系統設計要更加全面。

(2)褐煤除塵難度大、制約因素多。褐煤具有水分大、揮發分高、發熱量低、化學反應性強、易風化碎裂、易氧化自燃等特性，具有更高的末煤率，在轉載、沖擊、下落、振動等生產過程中，比其他煤種更易產塵，粉塵治理既要防止粉塵擴散，又要考慮防爆自燃。

(3)原生煤泥含量大的原煤除塵設備能力要富裕。我國部分礦區煤極易碎，有些煤田由于礦壓影響，原生煤泥含量大于20%，如韓城煤田、鄭州煤田等。這類煤在除塵設備選型中，選型系數要大于正常的除塵設計。

(4)儲配煤系統局部產塵面積大。有些選煤廠有外來煤系統，由于煤炭倒運次數多，汽車受煤坑下除塵戰線長、除塵難度大。如新疆某選煤廠EPC總包，受煤坑除塵驗收不達標，反復修改，經濟損失較大。由此引申到煤化工、電廠的受煤系統，如果采用技術不合理或除塵點覆蓋不完善，除塵效果難以達標。

(5)大運量、高帶速輸送系統除塵戰線長。由于近年來新建千萬噸級及其以上的特大型礦井及選煤廠較多，加之鐵路快速裝車系統運量大，帶式輸送機輸煤系統帶速配置多在4 m/s左右，有的甚至達到6 m/s，由于其運距長、帶速高，揚塵現象嚴重，在除塵設計時，要和選煤工藝、機制等專業密切配合，從工藝布置、設備設計、除塵設計等方面，綜合考慮除塵。

(6)智能化選煤廠除塵設計及效果應引起重視。智能化的目的是采用互聯網+、大數據、云計算、網絡化及高度自動化，實現無人操作的系統自我閉環優化運行，達到減人提效、優化運行的效果。但是除塵設計不完善、衛生條件差、環保不達標，仍不能按智能化選煤廠驗收。因此，對于智能化選煤廠的建設，除塵完善化、智能化也是非常關鍵的指標。

2 治理技術探討

近年來，國內外在煤塵污染的控制措施和研究方法上都取得了較快的發展，主要技術包括：

(1)噴霧降塵：該技術主要是向空氣中的浮游粉塵噴射水霧，通過增加粉塵的質量達到降塵目的。其關鍵是根據粉塵粒徑尋找匹配的霧滴，從而形成具有良好降塵效果的霧流，改善粉塵的親水性。目前采用噴霧降塵技術的主要有超聲霧化除塵、高壓噴霧除塵等。

(2)除塵器除塵：包括采用干式布袋除塵器和濕式纖維除塵器等。這種技術除塵效率較高，但要求較大的設備體積和較大的風量，安裝困難，且控制復雜。

(3)泡沫除塵：該技術除塵效率可達90%以上，對粒徑在5 μm以下的呼吸性粉塵，除塵效率也達80%以上，但必須要有符合安全衛生和使用要求的廉價發泡劑，還要根據不同的塵源要求配套不同型號的泡沫除塵設備。

上述除塵技術有其適用場合和使用條件，都有其自身的優缺點，沒有一種除塵技術能夠適用所有場合。徐州博源公司經過多年的工程實踐和技術研發，本著“因地制宜、技術領先、綜合治理、本安達標”的除塵設計治理理念，相繼開發了系列超聲霧化除塵器、濕式負壓誘導除塵器、干式負壓誘導除塵器、慣性沉降裝置等專利產品；并結合褐煤的特點及生產工藝，針對不同類型的產塵點配置不同類型的除塵設備，保證了較好的投資經濟性、較佳的除塵效果、合理的使用及維護成本等要求。該公司的主要除塵技術裝置如下：

(1)帶式輸送機機頭、帶式輸送機機尾(落料點落差不大于3 m)、給料機：采用超聲霧化抑塵+慣性沉降裝置。慣性沉降裝置包括定制的集塵罩、阻尼沉降室、抑塵密封簾、磁性軟密封、耐磨防溢裙板等，將這些部件進行綜合配置和有機結合，設置在產塵點上方，將產塵點的粉塵最大限度的進行局部密封，阻止粉塵的擴散逃逸，并且使粉塵在密封空間內受自身重力作用逐步分級沉降；同時粉塵在密封空間內隨氣流作用流經阻尼沉降室和抑塵密封簾，加速了粉塵沉降過程并有效縮短了沉降距離。超聲霧化抑塵裝置包括超聲霧化噴嘴、低壓供水設備及管路、低壓空壓機及管路、控制設備等。其原理是：特定壓力的水和壓縮空氣進入超聲霧化噴嘴內，發生機械共振，共振頻率位于超聲波頻率范圍內，在超聲波、機械共振的作用下，可噴出1～10 μm的超細水霧。將若干超聲霧化噴嘴設置于慣性沉降裝置的集塵罩上，對慣性沉降裝置密封的產塵點空間持續霧化；超細水霧可與各種粒度的粉塵有效吸附、粘結(尤其對5 μm以下呼吸性粉塵)，達到一定重量后快速沉降到物料中，隨物料帶走，不需要二次處理；超聲霧化的用水量極小，對物料的增重小于0.02%。

(2)振動篩：不建議采用濕式抑塵裝置，因其易對篩網造成粘堵；在干旱缺水地區，宜采用干式負壓誘導除塵器+慣性沉降裝置；在非干旱地區，可采用濕式負壓誘導除塵器+慣性沉降裝置。通過設置慣性沉降裝置對振動篩上部進行密封，形成局部密閉空間，再通過負壓誘導除塵器對篩面產塵進行吸收過濾處理。

(3)破碎機下帶式輸送機機尾、其他帶式輸送機機尾(落料點落差大于3 m)：由于此類產塵點具有較大的落料沖擊氣流，在干旱缺水地區，宜采用干式負壓誘導除塵器+慣性沉降裝置；在非干旱地區，可采用濕式負壓誘導除塵器+慣性沉降裝置。通過設置慣性沉降裝置，對高落差落料沖擊氣流進行疏導，減緩揚塵速度，并通過負壓誘導除塵器對局部空間進行泄壓形成負壓，對含塵氣流進行吸收過濾處理。

3 結 語

選煤廠除塵不僅是環境保護、職業安全與勞動保護的要求，也是智能化選煤廠建設、質量標準化選煤廠考核的重要內容。傳統的選煤廠除塵設計，只重視原煤干法篩分環節，對選煤廠全工藝流程的梳理及除塵設計重視不夠。徐州博源公司提出的選煤廠除塵理念，將有助于推進我國選煤廠(包括電廠及煤化工的輸煤系統)除塵設計、施工及使用效果更上一個新臺階。