綜合除塵技術(shù)在選煤廠的應(yīng)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(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)

煤炭在開(kāi)采、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載、加工、儲(chǔ)存等各主要環(huán)節(jié)，均伴隨有大量粉塵產(chǎn)生，給環(huán)境及安全生產(chǎn)帶來(lái)較為嚴(yán)重的影響，同時(shí)對(duì)職工身心健康也有較大危害。為了防止煤塵對(duì)環(huán)境的影響，國(guó)家及相關(guān)部門(mén)對(duì)選煤廠除塵提出了明確要求。其中《選煤廠安全規(guī)程》(AQ 1010—2005)規(guī)定：火力干燥、原煤準(zhǔn)備車(chē)間等粉塵作業(yè)點(diǎn)，必須安裝除塵設(shè)備。除塵系統(tǒng)與工藝設(shè)備無(wú)聯(lián)鎖裝置時(shí)，除塵系統(tǒng)應(yīng)在工藝設(shè)備啟動(dòng)之前啟動(dòng)，在工藝設(shè)備停止5 min之后關(guān)閉。除塵管道、易積存煤塵的設(shè)備和地面必須定期清掃?！睹禾抗I(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 20426—2006)指出：選煤廠原煤篩分、破碎、轉(zhuǎn)載點(diǎn)等除塵設(shè)備，排放濃度不大于80 mg/m3。勞動(dòng)衛(wèi)生有關(guān)規(guī)定要求作業(yè)場(chǎng)所粉塵含量保證值為10 mg/m3。

近年來(lái)，選煤廠的粉塵治理已經(jīng)引起設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、研發(fā)制造部門(mén)的高度重視，一些除塵新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)。作為除塵設(shè)備的專(zhuān)業(yè)研發(fā)單位——徐州博源科技有限公司與東南大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等單位合作，從過(guò)濾選材入手，通過(guò)多年的除塵技術(shù)研究、除塵工程EPC總承包，提出了“因地制宜、技術(shù)領(lǐng)先、綜合治理、本安達(dá)標(biāo)”的選煤廠除塵理念，取得了良好的應(yīng)用效果。

嚴(yán)重的粉塵排放會(huì)直接污染大氣環(huán)境，危害現(xiàn)場(chǎng)工人的身體健康，甚至可能引起煤塵爆炸，給生產(chǎn)帶來(lái)重大安全隱患。因此，對(duì)選煤廠的粉塵進(jìn)行綜合治理，已成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)研制除塵新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備，顯得尤為重要。

1 選煤廠工藝點(diǎn)產(chǎn)塵機(jī)理分析

選煤廠產(chǎn)塵點(diǎn)大致上有兩類(lèi)：一類(lèi)是室內(nèi)產(chǎn)塵點(diǎn)，如帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載及落料點(diǎn)、給煤機(jī)、振動(dòng)篩、破碎機(jī)等；另一類(lèi)是室外產(chǎn)塵點(diǎn)，如快速裝車(chē)站下溜槽處等。煤流在帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載處、給煤機(jī)改向處，伴隨著摩擦與碰撞產(chǎn)塵；在落料點(diǎn)處主要是沖擊、碰撞產(chǎn)塵；在振動(dòng)篩處主要是摩擦與碰撞產(chǎn)塵；在破碎機(jī)處主要是擠壓沖擊、碰撞產(chǎn)塵。由于生產(chǎn)線較長(zhǎng)，煤炭經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的顛簸與翻騰，原來(lái)固有的自由水分會(huì)部分蒸發(fā)，其裂隙毛細(xì)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(jìn)一步加大了粉塵飛揚(yáng)的程度，如此循環(huán)往復(fù)。在除塵設(shè)計(jì)中，還要重視下述煤質(zhì)及工藝特點(diǎn)：

(1)外在水分低的露天礦來(lái)煤煤塵量大，除塵系統(tǒng)性強(qiáng)。我國(guó)露天開(kāi)采原煤量約占煤炭總產(chǎn)量的14%，其特點(diǎn)是全部作為動(dòng)力煤，外在水分低，干法篩分量大，加工過(guò)程中產(chǎn)塵量大，除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(fā)分高、發(fā)熱量低、化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)、易風(fēng)化碎裂、易氧化自燃等特性，具有更高的末煤率，在轉(zhuǎn)載、沖擊、下落、振動(dòng)等生產(chǎn)過(guò)程中，比其他煤種更易產(chǎn)塵，粉塵治理既要防止粉塵擴(kuò)散，又要考慮防爆自燃。

(3)原生煤泥含量大的原煤除塵設(shè)備能力要富裕。我國(guó)部分礦區(qū)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(lèi)煤在除塵設(shè)備選型中，選型系數(shù)要大于正常的除塵設(shè)計(jì)。

(4)儲(chǔ)配煤系統(tǒng)局部產(chǎn)塵面積大。有些選煤廠有外來(lái)煤系統(tǒng)，由于煤炭倒運(yùn)次數(shù)多，汽車(chē)受煤坑下除塵戰(zhàn)線長(zhǎng)、除塵難度大。如新疆某選煤廠EPC總包，受煤坑除塵驗(yàn)收不達(dá)標(biāo)，反復(fù)修改，經(jīng)濟(jì)損失較大。由此引申到煤化工、電廠的受煤系統(tǒng)，如果采用技術(shù)不合理或除塵點(diǎn)覆蓋不完善，除塵效果難以達(dá)標(biāo)。

(5)大運(yùn)量、高帶速輸送系統(tǒng)除塵戰(zhàn)線長(zhǎng)。由于近年來(lái)新建千萬(wàn)噸級(jí)及其以上的特大型礦井及選煤廠較多，加之鐵路快速裝車(chē)系統(tǒng)運(yùn)量大，帶式輸送機(jī)輸煤系統(tǒng)帶速配置多在4 m/s左右，有的甚至達(dá)到6 m/s，由于其運(yùn)距長(zhǎng)、帶速高，揚(yáng)塵現(xiàn)象嚴(yán)重，在除塵設(shè)計(jì)時(shí)，要和選煤工藝、機(jī)制等專(zhuān)業(yè)密切配合，從工藝布置、設(shè)備設(shè)計(jì)、除塵設(shè)計(jì)等方面，綜合考慮除塵。

(6)智能化選煤廠除塵設(shè)計(jì)及效果應(yīng)引起重視。智能化的目的是采用互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)化及高度自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作的系統(tǒng)自我閉環(huán)優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到減人提效、優(yōu)化運(yùn)行的效果。但是除塵設(shè)計(jì)不完善、衛(wèi)生條件差、環(huán)保不達(dá)標(biāo)，仍不能按智能化選煤廠驗(yàn)收。因此，對(duì)于智能化選煤廠的建設(shè)，除塵完善化、智能化也是非常關(guān)鍵的指標(biāo)。

2 治理技術(shù)探討

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)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(fā)展，主要技術(shù)包括：

(1)噴霧降塵：該技術(shù)主要是向空氣中的浮游粉塵噴射水霧，通過(guò)增加粉塵的質(zhì)量達(dá)到降塵目的。其關(guān)鍵是根據(jù)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(shù)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(shù)除塵效率較高，但要求較大的設(shè)備體積和較大的風(fēng)量，安裝困難，且控制復(fù)雜。

(3)泡沫除塵：該技術(shù)除塵效率可達(dá)90%以上，對(duì)粒徑在5 μm以下的呼吸性粉塵，除塵效率也達(dá)80%以上，但必須要有符合安全衛(wèi)生和使用要求的廉價(jià)發(fā)泡劑，還要根據(jù)不同的塵源要求配套不同型號(hào)的泡沫除塵設(shè)備。

上述除塵技術(shù)有其適用場(chǎng)合和使用條件，都有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，沒(méi)有一種除塵技術(shù)能夠適用所有場(chǎng)合。徐州博源公司經(jīng)過(guò)多年的工程實(shí)踐和技術(shù)研發(fā)，本著“因地制宜、技術(shù)領(lǐng)先、綜合治理、本安達(dá)標(biāo)”的除塵設(shè)計(jì)治理理念，相繼開(kāi)發(fā)了系列超聲霧化除塵器、濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器、干式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器、慣性沉降裝置等專(zhuān)利產(chǎn)品；并結(jié)合褐煤的特點(diǎn)及生產(chǎn)工藝，針對(duì)不同類(lèi)型的產(chǎn)塵點(diǎn)配置不同類(lèi)型的除塵設(shè)備，保證了較好的投資經(jīng)濟(jì)性、較佳的除塵效果、合理的使用及維護(hù)成本等要求。該公司的主要除塵技術(shù)裝置如下：

(1)帶式輸送機(jī)機(jī)頭、帶式輸送機(jī)機(jī)尾(落料點(diǎn)落差不大于3 m)、給料機(jī)：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(jìn)行綜合配置和有機(jī)結(jié)合，設(shè)置在產(chǎn)塵點(diǎn)上方，將產(chǎn)塵點(diǎn)的粉塵最大限度的進(jìn)行局部密封，阻止粉塵的擴(kuò)散逃逸，并且使粉塵在密封空間內(nèi)受自身重力作用逐步分級(jí)沉降；同時(shí)粉塵在密封空間內(nèi)隨氣流作用流經(jīng)阻尼沉降室和抑塵密封簾，加速了粉塵沉降過(guò)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(shè)備及管路、低壓空壓機(jī)及管路、控制設(shè)備等。其原理是：特定壓力的水和壓縮空氣進(jìn)入超聲霧化噴嘴內(nèi)，發(fā)生機(jī)械共振，共振頻率位于超聲波頻率范圍內(nèi)，在超聲波、機(jī)械共振的作用下，可噴出1～10 μm的超細(xì)水霧。將若干超聲霧化噴嘴設(shè)置于慣性沉降裝置的集塵罩上，對(duì)慣性沉降裝置密封的產(chǎn)塵點(diǎn)空間持續(xù)霧化；超細(xì)水霧可與各種粒度的粉塵有效吸附、粘結(jié)(尤其對(duì)5 μm以下呼吸性粉塵)，達(dá)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(duì)物料的增重小于0.02%。

(2)振動(dòng)篩：不建議采用濕式抑塵裝置，因其易對(duì)篩網(wǎng)造成粘堵；在干旱缺水地區(qū)，宜采用干式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器+慣性沉降裝置；在非干旱地區(qū)，可采用濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器+慣性沉降裝置。通過(guò)設(shè)置慣性沉降裝置對(duì)振動(dòng)篩上部進(jìn)行密封，形成局部密閉空間，再通過(guò)負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器對(duì)篩面產(chǎn)塵進(jìn)行吸收過(guò)濾處理。

(3)破碎機(jī)下帶式輸送機(jī)機(jī)尾、其他帶式輸送機(jī)機(jī)尾(落料點(diǎn)落差大于3 m)：由于此類(lèi)產(chǎn)塵點(diǎn)具有較大的落料沖擊氣流，在干旱缺水地區(qū)，宜采用干式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器+慣性沉降裝置；在非干旱地區(qū)，可采用濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器+慣性沉降裝置。通過(guò)設(shè)置慣性沉降裝置，對(duì)高落差落料沖擊氣流進(jìn)行疏導(dǎo)，減緩揚(yáng)塵速度，并通過(guò)負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器對(duì)局部空間進(jìn)行泄壓形成負(fù)壓，對(duì)含塵氣流進(jìn)行吸收過(guò)濾處理。

3 結(jié) 語(yǔ)

選煤廠除塵不僅是環(huán)境保護(hù)、職業(yè)安全與勞動(dòng)保護(hù)的要求，也是智能化選煤廠建設(shè)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化選煤廠考核的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的選煤廠除塵設(shè)計(jì)，只重視原煤干法篩分環(huán)節(jié)，對(duì)選煤廠全工藝流程的梳理及除塵設(shè)計(jì)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(jìn)我國(guó)選煤廠(包括電廠及煤化工的輸煤系統(tǒng))除塵設(shè)計(jì)、施工及使用效果更上一個(gè)新臺(tái)階。