綜合除塵系統(tǒng)在柳灣煤礦選煤廠的應(yīng)用

王衛(wèi)星，任學(xué)禹

(1.山西汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 煤質(zhì)處， 山西 介休 032000； 2.山西汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 柳灣煤礦選煤廠， 山西 呂梁 032300)

柳灣煤礦選煤廠隸屬于山西焦煤集團(tuán)，為一座礦井型選煤廠，位于山西省呂梁地區(qū)孝義市西南約25 km，設(shè)計(jì)能力為380萬t/a，下設(shè)兩個(gè)生產(chǎn)車間，其中一車間設(shè)計(jì)能力為180萬t/a，二車間設(shè)計(jì)能力為200萬t/a. 當(dāng)前生產(chǎn)工藝均為：有壓脫泥三產(chǎn)品重介分選—TBS粗煤泥分選—浮選分選的聯(lián)合工藝。50～1 mm粒級(jí)采用有壓脫泥三產(chǎn)品重介旋流器分選，1～0.25 mm粒級(jí)采用TBS粗煤泥分選機(jī)分選，0.25～0 mm粒級(jí)采用浮選及壓濾機(jī)脫水的工藝流程。

該選煤廠運(yùn)行期間經(jīng)多次改建、擴(kuò)建、設(shè)備升級(jí)，存在現(xiàn)場(chǎng)空間較小、部分設(shè)備老舊、除塵設(shè)施缺失等情況，除塵改造達(dá)標(biāo)難度大。輸煤系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)中產(chǎn)生粉塵的最大污染源之一,原除塵設(shè)施老舊、檢修維護(hù)量大，控制方式落后，起不到應(yīng)有的除塵效果，無法達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。因此,必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)輸煤系統(tǒng)的煤塵進(jìn)行治理，滿足國家最新環(huán)保要求，并達(dá)到選煤廠智能化、綠色化、清潔化的治理目的。

1 粉塵治理目標(biāo)

1) 環(huán)保目標(biāo)。除塵設(shè)備使用后廠房粉塵濃度需滿足《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ1-2010)中《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值GBZ2.1-2007》要求：總粉塵濃度小于4 mg/m3、呼吸性粉塵濃度小于2.5 mg/m3.

2) 合理化目標(biāo)。因地制宜，不增加基建，不影響生產(chǎn)運(yùn)營；水、電耗低；使用簡(jiǎn)潔、方便，后期運(yùn)行維護(hù)成本低。

2 除塵方案選擇

2.1 除塵器現(xiàn)狀分析

輸料系統(tǒng)中設(shè)備分散度較高并且空間跨度大，料流在運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載、篩分、破碎等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)塵量較大，因此要重點(diǎn)治理。柳灣煤礦選煤廠產(chǎn)塵點(diǎn)主要分布在一車間、二車間以及動(dòng)篩車間。產(chǎn)塵設(shè)備有筒倉下振動(dòng)式給煤機(jī)、轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)頭、機(jī)尾、振動(dòng)篩、刮板機(jī)等。

對(duì)輸料系統(tǒng)粉塵的治理，主要是通過各種除塵器或抑塵裝置來實(shí)現(xiàn)。除塵器的種類繁多，按照除塵方式的不同，主要分為兩大類:濕式除塵器，如水膜除塵、泡沫除塵、高壓霧化除塵，以及最近興起，應(yīng)用越來越廣泛的超聲霧化(干霧)抑塵器、濕式負(fù)壓誘導(dǎo)等；干式除塵器，如脈沖布袋除塵器、靜電除塵器、濾筒除塵器、振動(dòng)扁布袋除塵器等，還有慣性沉降(無動(dòng)力)抑塵裝置等。這些除塵器在使用過程中均存在一定的優(yōu)、缺點(diǎn)[1-2]，雖能一定程度上滿足除塵要求，但是不能完全適應(yīng)該廠的所有設(shè)備及工況條件，各類除塵方式的優(yōu)缺點(diǎn)分析見表1.

表1 常見除塵器主要優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

2.2 綜合除塵方案

根據(jù)對(duì)各除塵方式原理和優(yōu)缺點(diǎn)的分析，結(jié)合該廠設(shè)備產(chǎn)塵機(jī)理和特點(diǎn)，考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和安裝條件，確定了“控塵、抑塵、除塵”粉塵治理思想，采用“慣性沉降控塵+超聲霧化抑塵+濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵”的綜合除塵方式，以達(dá)到除塵系統(tǒng)建設(shè)投資小、除塵效果好、運(yùn)營成本低的目的。

綜合除塵原理見圖1. 通過慣性沉降裝置從源頭減少粉塵的產(chǎn)生量，減少皮帶撒料、漏料及落料不正導(dǎo)致的跑偏現(xiàn)象；通過高壓超聲霧化除塵方式將產(chǎn)生的粉塵就地抑制，并回到料流中，不造成二次污染并達(dá)到國家環(huán)保要求；對(duì)產(chǎn)塵點(diǎn)嚴(yán)重和不易于噴霧過多的地方，采用濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器裝置進(jìn)行除塵。

圖1 綜合除塵原理圖

慣性沉降裝置的核心是通過一定的技術(shù)方式有效降低粉塵的慣性力，使得粉塵在單一的空氣阻力作用下，在有限的空間內(nèi)得到快速沉降。不同的產(chǎn)塵點(diǎn)具有不同的慣性沉降裝置形式，但基本思路是一致的。一般是在產(chǎn)塵點(diǎn)全面密封的基礎(chǔ)上，由降低慣性力裝置、擴(kuò)容緩阻裝置、釋壓循環(huán)裝置、阻尼抑塵簾等組成。

超聲霧化抑塵技術(shù)是國際上最新發(fā)展起來的新型除塵技術(shù)，其原理是應(yīng)用壓縮空氣沖擊共振腔產(chǎn)生超聲波，超聲波把水霧激化成濃密的、達(dá)到直徑只有1～10 μm的微細(xì)霧滴，霧滴在局部密閉的空間內(nèi)捕獲、凝聚微細(xì)粉塵，使粉塵迅速沉降實(shí)現(xiàn)就地抑塵。

超聲霧化抑塵裝置設(shè)計(jì)原理：特定壓力的水和特定壓力的空氣分別由管路輸送至超聲共振霧化組件相應(yīng)入口，進(jìn)入共振腔體后，水、氣的固有頻率隨即發(fā)生諧振，為初次諧振，其諧振為高頻段，此時(shí)水流在腔體內(nèi)被激蕩為高速旋轉(zhuǎn)流噴出并進(jìn)入共振杯，在共振杯腔體內(nèi)再次發(fā)生諧振，該諧振頻率處于超聲波段，由于超聲諧振的結(jié)果，高速流體再次被激化，產(chǎn)生微米級(jí)水霧顆粒從超聲霧化共振頭前端擴(kuò)散開來[3].

濕式誘導(dǎo)除塵器是通過風(fēng)機(jī)建立誘導(dǎo)負(fù)壓源，通過引風(fēng)管將粉塵卷吸進(jìn)除塵器腔體，再通過加濕手段實(shí)現(xiàn)粉塵與空氣的分離，達(dá)到凈化目的。

3 綜合除塵主要設(shè)備

3.1 慣性沉降裝置

該廠所使用的慣性沉降裝置包括密閉導(dǎo)料槽、快速夾緊密封裝置。

密閉導(dǎo)料槽高度比同型號(hào)普通導(dǎo)料槽的高度有所增加，用以增大導(dǎo)料槽容積，緩解導(dǎo)料槽正壓，降低導(dǎo)料槽內(nèi)部粉塵運(yùn)動(dòng)的速度，同時(shí)配置慣性降塵裝置能更大地降低風(fēng)速，達(dá)到降塵效果。

密閉導(dǎo)料槽為雙層密封擴(kuò)容阻尼式結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)料槽頂板、導(dǎo)料槽側(cè)板、耐磨側(cè)板、支架、多道橡膠擋塵簾和導(dǎo)料槽雙層密封裝置組成。導(dǎo)料槽截面圖見圖2.

1—蓋板 2—側(cè)板 3—支撐角鋼 4—快速夾持器 5—雙層防溢裙板 6—耐磨板圖2 導(dǎo)料槽截面圖

1) 密閉導(dǎo)料槽耐磨襯板。

密閉導(dǎo)料槽耐磨襯板為通用規(guī)格，可使用在任一處導(dǎo)料槽上，互換性好，同時(shí)耐磨側(cè)板采用了可調(diào)整結(jié)構(gòu)形式，可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行位置調(diào)整，滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝需求。主要技術(shù)參數(shù)：適用帶寬B=1 000/1 200 mm，側(cè)板厚度δ8 mm為Q235 A材質(zhì)，蓋板厚度δ6 mm為Q235 A材質(zhì)，耐磨厚度δ12 mm為16Mn材質(zhì)，蓋板形式為矩形和弧形，循環(huán)裝置為Q235 A材質(zhì)，理論帶面至導(dǎo)料槽頂面高度810 mm.

2) 導(dǎo)料槽雙層密封。

導(dǎo)料槽雙層密封裝置包括雙密封防溢裙板、夾持器、圓頭角鋁等。其主要技術(shù)參數(shù)：裙板為聚氨酯與天然橡膠復(fù)合材質(zhì)，裙板高度200 mm，橡膠板厚度15 mm，角鋁截面尺寸為40 mm×40 mm，螺栓為304不銹鋼材質(zhì)。

3) 雙密封防溢裙板。

雙密封防溢裙板采用夾持器和圓頭角鋁配合安裝，夾持器采用手柄式快速夾持器，無需工具即可進(jìn)行拆卸，維護(hù)方便。夾具與固定角鋼彼此連結(jié)不會(huì)脫落，夾持器與圓頭角鋁配合使用，夾持器間隔500 mm. 圓頭角鋁為鋁合金擠壓成型，每段長度1～2 m. 快速夾持器組合安裝圖見圖3.

圖3 快速夾持器組合安裝圖

安裝時(shí)，導(dǎo)料槽每側(cè)防溢裙板按要求做通長，與全部導(dǎo)料槽的總長同長，不拼接，防止接頭處粉塵外溢。

4) 阻尼抑塵簾。

阻尼抑塵簾可降低含塵氣流的運(yùn)行速度，并使粉塵黏附在橡膠條上，具有“塵降料走”的功能，便于安裝和更換。阻尼抑塵簾采用阻燃(阻燃值40以上)、耐酸堿、抗微生物、高耐磨、柔性、抗沖擊、防撕裂、抗老化的柔性耐磨材質(zhì)制作，厚度不小于6 mm，應(yīng)具有表面光滑、優(yōu)異的介電性能，不易起靜電黏接等特性。主要參數(shù)：抑塵簾為三元乙丙橡膠條材質(zhì)，橡膠條d6 mm，阻燃值為40以上，使用壽命為3年以上。

阻尼抑塵簾裝置布置原則：

1) 除塵器吸入口與無動(dòng)力抑塵裝置出口間至少布置1道。2) 無動(dòng)力抑塵裝置的除塵器吸入口處與第一個(gè)落料點(diǎn)之間至少布置2道。3) 兩個(gè)落料點(diǎn)之間至少布置1道。4) 無動(dòng)力抑塵裝置尾部端口與尾部第一個(gè)落料點(diǎn)之間至少布置2道。

阻尼抑塵簾布置遵循上述原則的同時(shí)，需考慮與無動(dòng)力抑塵裝置其他附屬設(shè)備的關(guān)系，靈活調(diào)整阻尼抑塵簾裝置的間距。

3.2 超聲霧化抑塵裝置

超聲霧化抑塵裝置主要由霧化噴嘴、水增壓系統(tǒng)、空氣增壓系統(tǒng)、管道及過濾系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。超聲霧化抑塵裝置組成見圖4.

圖4 超聲霧化抑塵裝置組成圖

對(duì)于可密閉產(chǎn)塵點(diǎn)，如皮帶機(jī)頭、落料點(diǎn)、振動(dòng)篩、給煤機(jī)等，在產(chǎn)塵點(diǎn)加裝集塵罩及密封，并在集塵罩上布置若干超聲霧化抑塵共振組件，通過對(duì)噴霧角度及霧量的預(yù)調(diào)節(jié)整定，使生產(chǎn)過程中霧量與粉塵量達(dá)到合理配比，隨煤流就地沉降，獲得最佳除塵效果。

3.3 濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器

濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器由煤礦用防爆抽出式局部通風(fēng)機(jī)與濕式振弦捕塵器組成。配裝的風(fēng)機(jī)可選用軸流式、離心式、混流式系列防爆型抽出式局部通風(fēng)機(jī),其工作原理圖見5. 在產(chǎn)塵點(diǎn)上方設(shè)置合理的集塵罩，風(fēng)機(jī)將粉塵通過引風(fēng)管持續(xù)不斷的吸入，通過內(nèi)部設(shè)置的振弦過濾板時(shí)，在來流方向上設(shè)置的水噴霧器向振弦過濾板上噴霧，附有水幕的纖維能使粉塵濕潤增重、凝并或滯留，同時(shí)由于通過的含塵氣體使纖維在氣流沖擊下產(chǎn)生振動(dòng)，強(qiáng)化了水霧霧粒與含塵氣體中粉塵的沖突，提高了對(duì)微細(xì)粉塵的捕獲率，振動(dòng)也提高了振弦過濾板自身纖維的自凈能力[4].

圖5 濕式負(fù)壓誘導(dǎo)除塵器工作原理圖

由于水噴霧器不斷向振弦過濾板噴霧，經(jīng)過振弦過濾板的含塵氣體變成含有水霧與濕潤粉塵粒子和粉塵團(tuán)的混合物，部分塵粒或塵團(tuán)被捕獲，因水幕的加厚或其自重而隨水流下降，同時(shí)自潔清洗振弦過濾板上的積塵；其余粉塵及微粒經(jīng)水幕碰撞變成濕潤的粉塵、塵團(tuán)進(jìn)入脫水裝置分離，被分離的煤泥水經(jīng)排污口排出，凈化后的空氣從排風(fēng)口排出，達(dá)到處理粉塵的目的。

4 使用效果

綜合除塵系統(tǒng)正常使用后，在煤塵較大的皮帶機(jī)尾、皮帶走廊處，振動(dòng)篩處對(duì)空氣中煤塵濃度進(jìn)行測(cè)定，總粉塵濃度及呼吸性粉塵濃度均達(dá)到了《選煤廠安全規(guī)程》及《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

5 結(jié) 語

實(shí)際應(yīng)用證明柳灣選煤廠綜合除塵系統(tǒng)較好地改善了選煤廠的空氣質(zhì)量和勞動(dòng)環(huán)境，達(dá)到了環(huán)保要求標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在對(duì)選煤廠粉塵治理時(shí)應(yīng)根據(jù)塵源特性、現(xiàn)場(chǎng)情況，采用綜合治理方式，因地制宜地選擇除塵設(shè)施。