圓形貯煤場自動抑塵系統研究

張 軍

（太原重工股份有限公司技術中心，山西 太原 030024）

引言

圓形貯煤場主要應用于煤礦及電廠的儲煤系統，由混凝土擋煤墻、鋼結構球形網架、蓋板、及場內中心柱處堆取料機等組成。采用自然通風方式，即從擋煤墻頂與球形網架底之間進風，從球形網架頂部通風，這種結構相比露天煤場對外界環境污染大幅減少，但圓形貯煤場內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，抑塵系統可通過霧滴與煤粉顆粒的碰撞捕集和凝結沉降減少這種危害。圓形貯煤場規模大，宜采用自動控制。本文重點對自動抑塵系統的應用展開探討。

1 自動抑塵系統組成及控制原理

1.1 自動抑塵系統的組成

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

1.2 控制系統分析

控制系統主機是抑塵系統的控制中心，集合了可編程控制器PLC、傳感器、繼電器以及與它們相關的元器件。現場設備的各種采集信號經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 自動抑塵系統的組成

圖2 控制系統分析

抑塵系統可提供自動和手動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前皮帶上是否有煤，皮帶上的煤炭厚度大于設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塊接近后產生脈沖信號當皮帶轉動的脈沖信號達到設定值的時候判斷為皮帶啟動。控制系統獲取煤流、速度兩個信號和抑塵系統聯鎖，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噴霧。同時應考慮當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，應增加將皮帶機運轉和抑塵系統解除聯鎖的功能。粉塵濃度傳感器是整個控制系統的核心部件，主要用來檢測使用環境中的煤粉濃度，根據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，從而實現噴霧降塵的自動控制，煤粉濃度傳感器的數據可以傳送到監控系統上實時顯示。正常工作時，煤粉濃度傳感器測得現場的煤粉濃度并上傳給控制系統，控制系統首先判斷現場的煤粉濃度是否達到或超過預先設定好的噴霧降塵點，如果比預先設定的值小，不執行任何動作，如果比預先設定的值大，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，當煤粉濃度降低至預先設定的停噴點時，輸出低電平信號，使繼電器恢復常開狀態，從而關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。根據監控系統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的啟停，也可通過PLC接口修改噴霧周期等。

當水箱內缺水時，液位控制繼電器發訊，中心柱下部水源處電磁閥開啟向水箱內補水，到達指定液位時，液位控制繼電器發訊停止補水。水箱設置自動泄水閥。

冬季根據現場情況，管道伴熱帶控制箱可以和控制系統主機連接在一起由PLC發出信號控制管道伴熱控制箱內的時間溫控模塊，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，利用電加熱產生的熱量來防止管道內余水結冰，保證系統冬季正常使用。

2 抑塵系統其他特性

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

2）噴頭選擇。圓形貯煤場內堆取料機卸料及漏斗受料等區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，結合噴頭特性計算所需的抑塵覆蓋半徑，噴頭個數及水量水壓，保證噴霧面能完全覆蓋落煤區域。對于采用壓力型噴嘴實施噴霧降塵時，還需根據使用場合，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量比小于0.05%（煤料熱值損失較小）。此外噴頭前應加裝不銹鋼過濾器和泄水球閥，噴霧角度可調且能自動旋轉，噴嘴應具有自動清洗等功能。

3）旋轉接頭。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，通過與中心柱結合部位須設置旋轉接頭，保證高壓水輸送到堆取料機卸料及漏斗受料等起塵區域，并通過這些區域機構上安裝的噴頭噴霧抑塵。

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

5）泄水球閥。在抑塵系統管路的最低點設置泄水球閥，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，防止管路結冰堵塞。

3 結語

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，自動抑塵系統的應用將較好的解決作業現場粉塵污染，保障工作環境內操作人員的身體健康，為企業的環保做出貢獻。