選煤廠綜合除塵技術研究

李 濤

(霍州煤電集團有限責任公司 辛置煤礦選煤廠，山西 霍州 031412)

煤炭洗選可降低原煤中有害物質成分，減少燃煤污染物排放，是實現煤炭清潔利用的主要途徑之一[1-2]。選煤廠生產過程中會產生大量粉塵，為此眾多選煤廠根據煤炭洗選過程中粉塵產生特點提出針對性治理方案[3-4]。新疆紅沙泉選煤廠針對原煤篩分、破碎車間粉塵濃度偏高問題，提出使用干霧抑塵技術降低粉塵濃度，現場應用后車間粉塵濃度控制在24 mg/m3以內；山東棗莊礦業集團高莊選煤廠從抑制粉塵產生出發，通過增加原煤中灰分、產塵點使用防塵罩以及除塵器等措施，從而使得選煤廠內部粉塵濃度降低至10 mg/m3以內；黃陵一號煤礦選煤廠、南山選礦廠等通過采用超聲霧化除塵器來降低煤炭轉載環節粉塵濃度，現場應用帶式輸送機轉載點粉塵濃度控制在10 mg/m3以內[5-7]。上述研究成果為其他選煤廠粉塵治理提供了寶貴經驗借鑒。

山西某選煤廠設計洗選能力為150萬t/a，采用重介旋流器+浮選工藝對煤炭進行洗選，使用的主要設備為無壓三產品重介旋流器、浮選機和濃縮機等，選煤廠內洗水實現閉路循環。受到選煤廠洗選量增加、原煤水分含量低等因素影響，煤炭在洗選環節中存在一定程度粉塵污染問題，不僅影響選煤廠作業人員身體健康而且產生較為嚴重的環境污染。為此，文中針對選煤廠粉塵產生來源采區針對性粉塵治理措施，現場應用后取得較為顯著的粉塵治理效果。

1 選煤廠粉塵來源分析

1.1 卸載點

選煤廠煤炭通過汽車運輸至原煤堆場存儲，后再經過帶式輸送機走廊將原煤運輸至準備車間。汽車在卸載原煤時會產生大量的粉塵。由于卸載空間周邊較為空曠，產生的粉塵會迅速擴散。

1.2 離心機脫水

精煤經過脫水后含水率一般將降至8%以內，此時精煤含水率較低已接近干燥。脫水后的精煤在離心脫水系統中流動過程中會產生大量粉塵。離心機螺旋刮刀、篩籃間在轉速差作用下有壓差產生，在末煤下卸同時會在溜槽內以及帶式輸送機護筒內形成正壓，從而為粉塵的形成、溢散等提供動力。

離心機工作時粉塵主要來源下述兩個部分：①帶式輸送機護筒縫隙；②脫介篩前溜槽。對距離上述兩個產塵點500 mm位置環境中粉塵濃度進行測定，具體測定結果如表1所示。

表1 各產塵點環境中粉塵濃度測定值

2 粉塵治理技術

2.1 原煤卸載點粉塵治理技術

針對選煤廠卸煤點存在的粉塵問題，提出采用噴霧方式降低粉塵濃度。該降塵防治主要包括2個環節：①在距卸煤口2～3 m位置，安裝固定噴霧除塵模塊，模塊上有口徑0.8 mm高壓噴嘴，噴嘴正對落煤口，具體噴嘴數量可根據現場情況調整；在該位置采用高壓噴霧目的主要是對原煤進行浸潤，從而減少原煤在卸載時產生的揚塵量，為后續進一步降塵奠定基礎。②在2個卸煤口，各安裝1臺自旋噴桿(長度4.0 m)，在每個自旋噴桿分別布置4個口徑1 mm噴嘴、8個口徑0.8 mm噴嘴；每個自旋噴桿噴出的水霧有效覆蓋面積達到600 m2以上，2根自旋噴桿噴霧有效覆蓋面積為800 m2(2根自旋噴桿覆蓋重疊面積為400 m2)。

在卸料點使用網罩將卸料區、外部區有效分割。具體在選煤廠原煤卸載點除塵系統布置的情況如圖1所示。

圖1 原煤卸載點除塵系統布置示意

2.2 離心機位置粉塵治理技術

該選煤廠使用2臺離心機并聯運行，有的精煤采用1臺帶式輸送機外運脫水。在離心脫水系統不同位置對流體流動參數進行測定，從而掌握離心機位置粉塵外漏原因。具體離心脫水系統結構以及粉塵測點布置如圖2所示。

圖2 離心脫水系統結構以及粉塵測點布置示意

對空載、負載兩種工作模式下離心脫水系統管路中流體流動參數進行測定，具體結果如表2所示。

表2 空載、負載模式下離心脫水系統管路中流體流動參數測定結果

從表2看出，無論離心機處于空載或者有載情況，離心機系統以及帶式輸送機護筒B-D段位置均處于正壓狀態，雖然負載工作狀態下正壓量值較空載小，但是也為離心脫水環節產生的粉塵外溢提供了足夠動力。由此可見，降低節點A位置以及B-D段粉塵濃度以及外溢量是實現離心脫水環節粉塵治理的關鍵。具體提出的粉塵治理方案為：

1) 節點A位置。在節點A位置增加安裝隔板，具體安裝位于離心機下溜槽與篩前溜槽間，通過隔板減少粉塵外泄量。使用鉸鏈連接隔板，當物料向下運輸時，隔板會被撞開，從而不會給物料運輸帶來不利影響。具體隔板安裝前后節點A位置氣流流動方向如圖3所示。

圖3 隔板安裝位置以及改造前后氣流流向示意

2) 帶式輸送機護筒B-D段。在帶式輸送機護筒縫隙位置外溢粉塵是造成環境中粉塵濃度較高的主要原因，粉塵外溢主要動力為帶式輸送機護筒內的正壓。因此，可通過降低護筒內正壓來降低帶式輸送機B-D段粉塵產生量。具體在離心機下料管位置增加安裝分流孔，通過分流一部分風量來降低帶式輸送機護筒內正壓值，分流孔分流的含有高濃度粉塵的氣流通過除塵器進行處理，具體分流孔位置如圖4所示。具體風流孔分流的氣體量可通過公式(1)計算：

圖4 分流孔位置以及改造后氣流流向示意

(1)

其中：μ表示流量系數(無量綱)；ρ表示空氣密度，kg/m3；Pj為護筒內靜壓，Pa；f0為分流孔斷面積，m2。

3 粉塵治理效果分析

在選煤廠卸煤點采用自旋噴桿對卸煤過程中產生的粉塵進行治理，并使用防塵網將卸煤點與周邊環境隔離開，不僅降低卸煤過程中粉塵產生量而且減低溢散的粉塵對外界環境影響；在離心脫水環節通過使用隔板、分流孔降低離心機溜槽、帶式輸送機護筒位置粉塵溢出量。采用粉塵治理措施后，在距離產塵點500 mm位置布置測點，對環境中粉塵濃度進行測定，具體測定結果如表3所示。

從表3看出，采用粉塵治理措施后，各產塵點分粉塵濃度降低幅度在70.7%～79.4%間，除卸煤點外，選煤廠生產各環節粉塵濃度均控制在10.0 mg/m3以內，現場取得較為顯著的粉塵治理效果。

表3 除塵措施應用后粉塵濃度測定結果

對山西某選煤廠生產過程中主要產塵點分析，并針對卸煤點、離心脫水環節粉塵產生問題提出具體粉塵防治措施。對卸煤點而言采取的主要粉塵防治措施是通過高壓噴霧降低卸煤過程中粉塵量，使用防塵網抑制粉塵擴散；對于離心脫水環節采取的降塵措施主要為采用隔板避免溜槽口位置粉塵外溢，通過分流孔以及除塵風機將帶式輸送機護筒內正壓環境轉換為負壓環境，從而降低精煤運輸過程中粉塵溢出量。現場應用后，各產塵點分粉塵濃度降低幅度在70.7%～79.4%間，選煤廠煤炭洗選各環節粉塵濃度均控制在10.0 mg/m3以內，取得較為顯著的除塵效果。通過對選煤廠粉塵進行治理，減低了粉塵對環境污染并為作業人員工作創造了良好條件。