燕子山礦選煤廠煤泥干燥系統(tǒng)升級與改造

闞曉靜，袁宏武，向彩霞

（1. 唐山天和環(huán)保科技股份有限公司，河北 唐山 063000；2. 晉能控股煤業(yè)集團(tuán) 燕子山礦，山西 大同 037037）

1 概 況

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司燕子山礦選煤廠洗選能力為450 萬t/a，選煤廠副產(chǎn)品煤泥經(jīng)板框壓濾機進(jìn)行脫水回收，水分平均為29% （27% ～31%）。2012 年安裝并應(yīng)用1 套滾筒煤泥干燥系統(tǒng)，用于對煤泥進(jìn)行干燥，煤泥水分降到（14% ～16%），發(fā)熱量顯著提高，進(jìn)行了摻混銷售，經(jīng)濟(jì)效益顯著。干燥系統(tǒng)熱源為鏈條式燃煤熱風(fēng)爐，干燥機出口煙氣經(jīng)4 臺旋風(fēng)除塵器、1 臺濕式除塵器凈化后，由煙囪排入大氣。近年來隨著國家環(huán)保指標(biāo)的提高，系統(tǒng)的煙塵及二氧化硫排放不達(dá)標(biāo)，面臨停產(chǎn)，為解決這些問題，增加效益，減少污染，對此套煤泥干燥系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，使其煙氣排放達(dá)到最新排放標(biāo)準(zhǔn)要求（GB13271- 2014 《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》）。

2 煤泥干燥系統(tǒng)改造前存在的問題

對煤泥干燥系統(tǒng)燃煤硫份、除塵脫硫設(shè)備、設(shè)備材質(zhì)進(jìn)行了分析和統(tǒng)計，存在以下問題。

（1） 燕子山礦選煤廠煤泥干燥系統(tǒng)熱風(fēng)爐燃料煤含硫量約為0.63%，屬于低硫煤范疇，未設(shè)置脫硫設(shè)備，因此燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫等有害硫化物無法脫除，從而導(dǎo)致除塵系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重[1]，濕式除塵器極其相關(guān)管路頻繁出現(xiàn)漏水漏氣等問題。

（2） 除塵器運行幾年后，發(fā)現(xiàn)其除塵效果降低，排放的煙氣中時常有黑煙和含塵雨滴噴出，對周圍的環(huán)境和工人的工作造成了一定的影響。經(jīng)過對設(shè)備的認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)存在2 個問題：一是除塵器噴淋水采用壓濾機澄清水，含雜質(zhì)較多，噴頭采用的是螺旋噴頭，此種噴頭噴淋孔徑小，極其容易堵塞，經(jīng)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)有1/3 噴頭已經(jīng)堵塞無法工作，嚴(yán)重影響了除塵效果；二是除塵器內(nèi)部的兩道除霧器折板之間積留大量粉塵且存在沖洗死角，而且部分折板已腐蝕嚴(yán)重，已無法起到除去大顆粒水滴的作用，進(jìn)而不能有效地發(fā)揮其作用。

（3） 濕式除塵器從結(jié)構(gòu)和工作原理上來看，它僅對干燥過程中產(chǎn)生的煤塵和微細(xì)顆粒進(jìn)行補收處理，并未對剩余煙氣進(jìn)行二次凈化效果，而正是那些微小粉塵對人體的危害極大，根據(jù)現(xiàn)場實際檢測，該除塵器的粉塵排放濃度為71.6 mg/Nm3，已無法達(dá)到目前的環(huán)保要求。

3 煤泥干燥除塵系統(tǒng)升級與改造

3.1 濕式除塵器的改造

3.1.1 噴頭重新選型

由于能在空氣中漂浮的粉塵粒徑較小，為達(dá)到節(jié)水并提高除塵效率的目的需要噴霧的粒徑更小。目前可供選擇的噴頭有螺旋噴頭和渦流噴頭兩種，但據(jù)目前使用情況來看，螺旋噴頭噴淋孔徑較小，容易造成堵塞，因此選擇渦流噴頭，而渦流噴頭又分為實心錐形噴頭和空心錐形噴頭2 種，對2 種噴頭均進(jìn)行了性能測試，見表1。通過比較，實心錐形噴頭在噴霧壓力相同的情況下，耗水量僅比空心錐形噴頭多4.76%，但除塵效率高5.2%，因此選用實心錐形噴頭[2]。

表1 2 種噴頭的噴霧性能（孔徑均為100μm）Table 1 Spray performance of two types of nozzle(aperture of 100μm)

3.1.2 除霧器的改造

目前除塵器采用的是折線形除霧器，這種除霧器也是除塵和脫硫設(shè)備中常見的葉形，它的原理主要是根據(jù)除霧器葉片彎道所產(chǎn)生的的慣性力來實現(xiàn)煙氣與漿液的分離，液滴顆粒在慣性力的作用下，不能及時隨凈煙氣改變流向而被葉片壁面收集[3]。因此將其更換成旋流板除霧器[4]，其構(gòu)造如圖1 所示，氣體從筒的下部進(jìn)入，通過旋流板利用氣流旋轉(zhuǎn)將液滴拋向塔壁，從而聚集落下，氣體從上部排出[5]。這種除霧器不占地、效率高、阻力低，去除液滴的效率可達(dá)90%以上。

圖1 紅慶河煤礦擴(kuò)能后礦井邊界及儲量劃分Fig. 1 Boundary and reserve division after capacity expansion of Hongqinghe Mine

圖1 旋流板除霧器結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Structure of cyclone demister

3.2 增設(shè)濕式靜電除塵器

在脫硫塔尾部增設(shè)濕式靜電除塵器，目的是為了有效去除潮濕廢氣中的塵、酸霧、水滴、PM2.5等小體積顆粒物，進(jìn)而達(dá)到再次凈化煙氣的目的。它的工作原理是靠高壓電暈放電，使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場的作用下到達(dá)集塵管內(nèi)部，然后采用定期沖洗的方式，使粉塵隨著沖刷液的流動而清除，最終凈化的煙氣經(jīng)煙囪排入大氣（圖2）。此外，濕式靜電除塵器的優(yōu)點在于其內(nèi)部沒有可以轉(zhuǎn)動的零件，因此極大程度上提高了設(shè)備的安全性能，延長了設(shè)備使用壽命，同時濕法電除塵對重金屬、PM2.5 和SO3都具有很高的脫出效率[6]。

圖2 濕式靜電除塵器示意Fig. 2 Wet electrostatic precipitator

3.3 增設(shè)脫硫塔

未增設(shè)脫硫塔前，該系統(tǒng)采用的是將堿性溶劑直接投入循環(huán)水池，即除塵和脫硫均在濕式除塵器內(nèi)部完成，但從使用效果來看，脫硫效果并不明顯，因此決定在濕式除塵器尾部增設(shè)脫硫塔裝置，將除塵和脫硫分開處理。

此次脫硫系統(tǒng)升級改造工藝采用石灰—石膏濕法脫硫。該工藝是以石灰作為吸收劑，生石灰加水生成的氫氧化鈣在脫硫塔內(nèi)對含二氧化硫的煙氣進(jìn)行洗滌,并發(fā)生化學(xué)反應(yīng),去除煙氣中的SO2，反應(yīng)產(chǎn)生的亞硫酸鈣通過強制氧化, 能夠生成二水硫酸鈣, 脫硫后的煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入下一級設(shè)備。該工藝是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的脫硫工藝，脫硫效率在90%以上，工藝布置如圖3 所示。

圖3 工藝布置示意Fig. 3 Process layout

4 結(jié) 語

煤泥干燥系統(tǒng)升級于2019 年改造完成后，經(jīng)專業(yè)機構(gòu)對系統(tǒng)進(jìn)行了多次采樣監(jiān)測，其中煙塵排放濃度15.5 mg/m3（標(biāo)準(zhǔn)30 mg/m3），二氧化硫排放濃度39 mg/m3（標(biāo)準(zhǔn)200 mg/m3）， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于GB13271—2014 國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，在治理大氣污染的過程中取得了良好的效果。