圓形貯煤場自動抑塵系統(tǒng)研究

張 軍

（太原重工股份有限公司技術(shù)中心，山西 太原 030024）

引言

圓形貯煤場主要應(yīng)用于煤礦及電廠的儲煤系統(tǒng)，由混凝土擋煤墻、鋼結(jié)構(gòu)球形網(wǎng)架、蓋板、及場內(nèi)中心柱處堆取料機等組成。采用自然通風(fēng)方式，即從擋煤墻頂與球形網(wǎng)架底之間進風(fēng)，從球形網(wǎng)架頂部通風(fēng)，這種結(jié)構(gòu)相比露天煤場對外界環(huán)境污染大幅減少，但圓形貯煤場內(nèi)部工作時也存在起塵點，起塵點粉塵對操作人員的健康造成很大危害，抑塵系統(tǒng)可通過霧滴與煤粉顆粒的碰撞捕集和凝結(jié)沉降減少這種危害。圓形貯煤場規(guī)模大，宜采用自動控制。本文重點對自動抑塵系統(tǒng)的應(yīng)用展開探討。

1 自動抑塵系統(tǒng)組成及控制原理

1.1 自動抑塵系統(tǒng)的組成

主要分為水箱、水泵、控制系統(tǒng)主機、煤粉濃度傳感器、管路、控制電磁閥，噴頭和電伴熱裝置系統(tǒng)等幾部分（見圖1）。

1.2 控制系統(tǒng)分析

控制系統(tǒng)主機是抑塵系統(tǒng)的控制中心，集合了可編程控制器PLC、傳感器、繼電器以及與它們相關(guān)的元器件?，F(xiàn)場設(shè)備的各種采集信號經(jīng)輸入電路處理后送到PLC處理，通過輸出電路控制電磁閥等元件的工作（見圖2）。

圖1 自動抑塵系統(tǒng)的組成

圖2 控制系統(tǒng)分析

抑塵系統(tǒng)可提供自動和手動2種操作模式。

1）在自動操作模式時，皮帶機煤流傳感器判斷當(dāng)前皮帶上是否有煤，皮帶上的煤炭厚度大于設(shè)定值的時候判斷為有煤。速度傳感器安裝在皮帶機滾筒上的感應(yīng)塊接近后產(chǎn)生脈沖信號當(dāng)皮帶轉(zhuǎn)動的脈沖信號達到設(shè)定值的時候判斷為皮帶啟動。控制系統(tǒng)獲取煤流、速度兩個信號和抑塵系統(tǒng)聯(lián)鎖，通過PLC繼電器，控制水泵電機和控制電磁閥，啟動或停止抑塵系統(tǒng)噴霧。同時應(yīng)考慮當(dāng)雨天或者來煤水分比較大時，為了使煤中水分控制在合理的范圍，應(yīng)增加將皮帶機運轉(zhuǎn)和抑塵系統(tǒng)解除聯(lián)鎖的功能。粉塵濃度傳感器是整個控制系統(tǒng)的核心部件，主要用來檢測使用環(huán)境中的煤粉濃度，根據(jù)煤粉濃度傳感器的上傳的信號，通過對PLC繼電器的控制來達到對水泵電機和電磁閥的控制，從而實現(xiàn)噴霧降塵的自動控制，煤粉濃度傳感器的數(shù)據(jù)可以傳送到監(jiān)控系統(tǒng)上實時顯示。正常工作時，煤粉濃度傳感器測得現(xiàn)場的煤粉濃度并上傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)首先判斷現(xiàn)場的煤粉濃度是否達到或超過預(yù)先設(shè)定好的噴霧降塵點，如果比預(yù)先設(shè)定的值小，不執(zhí)行任何動作，如果比預(yù)先設(shè)定的值大，輸出高電平信號，使常開型的繼電器閉合，從而控制水泵電機和電磁閥開始工作，使水路暢通，開始噴霧；隨著噴霧的進行，煤粉濃度不斷降低，當(dāng)煤粉濃度降低至預(yù)先設(shè)定的停噴點時，輸出低電平信號，使繼電器恢復(fù)常開狀態(tài)，從而關(guān)閉水泵電機和電磁閥，切斷水路，停止噴霧。

2）在手動模式，操作人員通過按壓操作按鈕啟動或停止噴霧。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)上實時顯示的煤粉檢測濃度，操作人員可以手動控制抑塵系統(tǒng)的啟停，也可通過PLC接口修改噴霧周期等。

當(dāng)水箱內(nèi)缺水時，液位控制繼電器發(fā)訊，中心柱下部水源處電磁閥開啟向水箱內(nèi)補水，到達指定液位時，液位控制繼電器發(fā)訊停止補水。水箱設(shè)置自動泄水閥。

冬季根據(jù)現(xiàn)場情況，管道伴熱帶控制箱可以和控制系統(tǒng)主機連接在一起由PLC發(fā)出信號控制管道伴熱控制箱內(nèi)的時間溫控模塊，對管道的溫度和加熱時間進行控制。管道和噴頭以及控制閥纏繞伴熱帶，利用電加熱產(chǎn)生的熱量來防止管道內(nèi)余水結(jié)冰，保證系統(tǒng)冬季正常使用。

2 抑塵系統(tǒng)其他特性

1）噴霧要求。煤粉顆粒是由尺寸不同、形狀不規(guī)則的顆粉所組成，一般煤粉顆粒直徑范圍為0～1 000μm，大多20～50μm 的顆粒，根據(jù)霧滴顆粒與塵埃顆粒大小相近時吸附、過濾、凝結(jié)的機率最大的原理，希望抑塵系統(tǒng)所產(chǎn)生的霧滴為濕霧級別。（10μm＜濕霧≤50μm）。

2）噴頭選擇。圓形貯煤場內(nèi)堆取料機卸料及漏斗受料等區(qū)域即皮帶機的頭尾位置，皮帶上的煤流離開皮帶呈拋物線狀落入落煤漏斗，在下落過程中，煤流會有大的粉塵產(chǎn)生，為了有效抑制粉塵，在落煤下落的頂部，即接近拋物線頂點的位置，結(jié)合噴頭特性計算所需的抑塵覆蓋半徑，噴頭個數(shù)及水量水壓，保證噴霧面能完全覆蓋落煤區(qū)域。對于采用壓力型噴嘴實施噴霧降塵時，還需根據(jù)使用場合，選取合適的供水壓力，因為不同粒徑的粉塵需要的水壓力不同，越細(xì)微的粉塵需要的壓力越高，同時噴頭噴霧形狀宜為空心錐型式，這樣不僅耗水量小，且易保證煤料濕度增加質(zhì)量比小于0.05%（煤料熱值損失較?。?。此外噴頭前應(yīng)加裝不銹鋼過濾器和泄水球閥，噴霧角度可調(diào)且能自動旋轉(zhuǎn)，噴嘴應(yīng)具有自動清洗等功能。

3）旋轉(zhuǎn)接頭。水箱和水泵安裝在堆取料機上，水泵將水加壓后通過管路沿中心柱到達各用水工作面，管路端部隨堆取料機回轉(zhuǎn)，通過與中心柱結(jié)合部位須設(shè)置旋轉(zhuǎn)接頭，保證高壓水輸送到堆取料機卸料及漏斗受料等起塵區(qū)域，并通過這些區(qū)域機構(gòu)上安裝的噴頭噴霧抑塵。

4）用水要求。抑塵系統(tǒng)對水源水質(zhì)的要求不高，一般像煤礦的礦井水和經(jīng)過處理的生活水等都可以，同樣也可使用循環(huán)廢水以減少企業(yè)污染物排放量。

5）泄水球閥。在抑塵系統(tǒng)管路的最低點設(shè)置泄水球閥，在冬季長時非工作時間，將泄水球閥打開，利用管路中水的自重泄出管路中的余水，防止管路結(jié)冰堵塞。

3 結(jié)語

圓形貯煤場以占地面積相對小、粉塵污染少、造型美觀等特點，受到越來越多的煤礦及電廠的青睞，自動抑塵系統(tǒng)的應(yīng)用將較好的解決作業(yè)現(xiàn)場粉塵污染，保障工作環(huán)境內(nèi)操作人員的身體健康，為企業(yè)的環(huán)保做出貢獻。