煤礦多功能車尾氣治理

申 濤

(陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦，陜西 延安 727307)

0 引言

黃陵礦業(yè)一號煤礦自2012年7月實現(xiàn)無軌輔助運輸以來，多功能車、防爆無軌膠輪車、鏟車等廣泛應(yīng)用于日常生產(chǎn)作業(yè)過程。實際使用期間，柴油防爆無軌膠輪車輛在促進(jìn)高效生產(chǎn)作業(yè)的同時，排放尾氣現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重，造成礦井空氣質(zhì)量污染嚴(yán)重，對作業(yè)人員身體健康產(chǎn)生重大威脅。該礦通過采用添加柴油保護(hù)劑和安裝尾氣后處理裝置，有效降低了車輛尾氣排放量。

1 尾氣治理的必要性及治理途徑

1.1 尾氣治理的必要性

尾氣危害：隨著煤礦無軌化運輸?shù)钠占芭c推廣，防爆無軌膠輪車作為物料、設(shè)備運輸?shù)闹饕ぞ撸诿旱V日常的生產(chǎn)經(jīng)營過程中發(fā)揮著重要的作用并且占有比重越來越大。車輛在正常運行過程中排放出大量的尾氣，而排放的尾氣中含有一氧化碳、氮氧化物以及對人體產(chǎn)生不良影響的其他一些固體懸浮顆粒，對人體的危害很大。同時，其與水體結(jié)合生成強(qiáng)酸，對生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備造成銹蝕破壞。此外，尾氣與各種材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成大量有毒物質(zhì)，滲入地下水層后，直接污染水資源。

環(huán)保形勢：礦井防爆無軌膠輪車尾氣排放是大氣污染的重要來源，在陜西、山西、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、新疆等主要產(chǎn)煤省份的現(xiàn)代化礦井污染更為嚴(yán)重。依據(jù)《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》的總體要求“全面促進(jìn)資源節(jié)約利用，加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護(hù)力度，大力推廣綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展，弘揚(yáng)生態(tài)文化，倡導(dǎo)綠色生活”思路，明確了煤礦環(huán)保治理工作的力度，尾氣治理必然成為環(huán)保工作的重中之重。

1.2 尾氣治理途徑

隨著煤礦防爆無軌膠輪車的普及應(yīng)用，礦井通風(fēng)系統(tǒng)無法與不斷增大的尾氣排放相抗衡，因此，唯有從車輛本身尋找應(yīng)對措施。經(jīng)過近年來國家對環(huán)境保護(hù)的日趨重視，尾氣治理工作雖然取得了較大進(jìn)展，但并不能徹底消除。在柴油防爆無軌膠輪車廣泛應(yīng)用的礦井，通過改善動力裝置和燃油質(zhì)量，采用廢氣凈化技術(shù)處理達(dá)到減少污染的目的。黃陵一號煤礦通過采用添加柴油保護(hù)劑和安裝尾氣后處理裝置的舉措，有力推進(jìn)了防爆車輛尾氣治理工作的有序進(jìn)行。

2 柴油保護(hù)劑應(yīng)用介紹

一號煤礦現(xiàn)使用的柴油保護(hù)劑由西安倍佳化工科技有限公司生產(chǎn)加工，其主要包括UEK發(fā)動機(jī)油抗磨潤滑劑、EK柴油節(jié)能劑和EK310G齒輪油高效抗磨復(fù)合劑。其工作原理為：產(chǎn)品中含有使燃油充分燃燒的十六烷值，提高燃燒值，因為燃油燃燒不充分也會增加排放量；根據(jù)國家規(guī)定，目前使用的普通柴油為了降低排放量污染，都會進(jìn)行脫硫，脫硫之后的油，排放量雖然降低，但是潤滑作用也大大降低，本保護(hù)劑中的邊界潤滑劑增加了潤滑效應(yīng)，減少磨損，清洗噴油嘴，也能達(dá)到減少排放量的作用。

UEK發(fā)動機(jī)油抗磨潤滑劑容量有20 L/桶和1 L/瓶2種，使用時按照發(fā)動機(jī)油量3%～5%比例添加。EK柴油節(jié)能劑容量為80 mL/瓶，使用量為80 L柴油添加1瓶。EK310G齒輪油高效抗磨復(fù)合劑容量有1 L/瓶和20 L/桶2種，使用比例為油品的3%～5%。

2.1 UEK發(fā)動機(jī)油抗磨潤滑劑

產(chǎn)品優(yōu)勢：①減少磨損85%以上；②提升動力17%以上；③降低噪音15%以上；④減少尾氣排放8%～15%；⑤節(jié)省燃油消耗8%～20%；⑥延長出現(xiàn)異常磨損顆粒的時間1 000 h以上；⑦延長發(fā)動機(jī)使用壽命1倍以上。

使用說明：①按發(fā)動機(jī)油量3%～5%比例添加；②適用各種汽，柴油發(fā)動機(jī)和LPG發(fā)動機(jī)及其它機(jī)械設(shè)備。

2.2 EK柴油節(jié)能劑

產(chǎn)品功能：節(jié)能劑主要為降低柴油的凝點，提高柴油燃燒值，提高柴油清洗、潤滑功能。

產(chǎn)品優(yōu)勢：①節(jié)省燃油8%～20%以上；②增強(qiáng)機(jī)械動力8%以上；③降低凝點14℃；④減少尾氣和有害物體的排放8%～15%以上；⑤清洗燃油系統(tǒng)，清除積碳，延長油嘴、油泵壽命；⑥啟動容易、降低發(fā)動機(jī)噪音；⑦清洗柴油過濾器，提高燃油燃燒值。

2.3 EK310G齒輪油高效抗磨復(fù)合劑

工作原理：高效抗磨復(fù)合劑適用于中重負(fù)荷工業(yè)齒輪油的調(diào)配。其主要是在金屬表面形成高強(qiáng)度保護(hù)膜，該層微膜可承載3.572 T/cm2的壓力，在兩個金屬接觸時油膜之間相互摩擦，代替金屬與金屬間直接摩擦，解決金屬部件間在高極壓狀態(tài)下相互運動易產(chǎn)生嚴(yán)重磨損的難題，明顯降低溫度和噪音，減少齒輪銹蝕。

產(chǎn)品優(yōu)勢：①滿足各類氣候條件下工作要求；②超強(qiáng)的承載能力，可承受3.572 T/cm2的壓力(減少85%的磨損)；③明顯降低工作溫度和噪音；④優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和氧化安定性，有效減少齒輪銹蝕；⑤減少能耗，提高動力17%以上；⑥有效抑制微點蝕，延長齒輪傳動系統(tǒng)壽命；⑦提高設(shè)備使用率。

3 尾氣后處理裝置應(yīng)用介紹

3.1 技術(shù)方案

通過采用重慶凱瑞偉柯斯環(huán)保科技有限公司研發(fā)的尾氣后處理裝置，主要是將多功能車發(fā)動機(jī)排氣支管與廢氣處理箱之間的波紋管直接改為尾氣后處理裝置，并預(yù)先在8#WJ-7FB鏟運車上安裝試用。其采用DOC+POC/DPF被動單降方案對尾氣中的固體顆粒、一氧化碳等進(jìn)行搜集過濾的尾氣后處理裝置。

DOC的作用：將CO、HC和SOC氧化為CO2和H2O，部分NO氧化為N2。

POC/DPF的作用：顆粒鋪搜器(DPF)為壁流式結(jié)構(gòu)，POC/DPF為內(nèi)部涂敷有保護(hù)劑的DPF。DPF通過收集碳煙顆粒，降低排放，并在一定條件下將收集的顆粒物氧化或燃燒成CO2。

預(yù)計改裝后排放效果：CO≥80%；THC≥80%；PM≥95%；PN≥95%；煙度≤0.5。

3.2 改裝優(yōu)勢

與原機(jī)防爆系統(tǒng)串聯(lián)，不改變原機(jī)的防爆結(jié)構(gòu)，更加安全；采用波紋管連接，安裝維護(hù)方便；不改變被壓，不影響原車動力；性能穩(wěn)定，使用壽命長；兼容性強(qiáng)，適用于大部門礦用車型；在線實時監(jiān)控，自動預(yù)警功能(選配)。

4 實際使用

4.1 未安裝發(fā)動機(jī)尾氣后處理裝置

2019年12月5日，由陜西環(huán)境監(jiān)測技術(shù)服務(wù)咨詢中心在未安裝尾氣后處理裝置前，采用“自由加速不透光煙度法”對8#鏟運機(jī)尾氣進(jìn)行了3次檢測，其結(jié)果為0.38，具體檢測結(jié)果見表1。

表1 未安裝發(fā)動機(jī)尾氣后處理裝置檢測結(jié)果

4.2 安裝發(fā)動機(jī)尾氣后處理裝置

2019年12月7日，經(jīng)作業(yè)人員在8#多功能車安裝尾氣后處理裝置后，由陜西環(huán)境監(jiān)測技術(shù)服務(wù)咨詢中心通過“自由加速不透光煙度法”再次進(jìn)行了尾氣檢測，結(jié)果見表2。

表2 安裝發(fā)動機(jī)尾氣后處理裝置后檢測結(jié)果

為了確認(rèn)和保證尾氣后處理裝置的使用效果，由一號煤礦和凱瑞偉柯斯公司共同決定在車輛使用200 h后再次檢測尾氣排放量。該次檢測時間為2019年12月17日，檢測方法同樣采用“自由加速不透光煙度法”。檢測結(jié)果見表3。

表3 安裝發(fā)動機(jī)尾氣后處理裝置200 h后檢測結(jié)果

通過對比3次檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)尾氣測量值呈下降趨勢。經(jīng)過8#鏟運機(jī)在井下現(xiàn)場長時間的試用，尾氣排放大大減少，作業(yè)現(xiàn)場空氣質(zhì)量確實大為改善。

5 結(jié)語

黃陵礦業(yè)一號煤礦致力于礦井宏觀環(huán)境改善，通過在多功能車使用的柴油中添加發(fā)動機(jī)油抗磨潤滑劑、柴油節(jié)能劑和齒輪油高效抗磨復(fù)合劑以及將多功能車發(fā)動機(jī)排氣支管與廢氣處理箱之間的波紋管改為尾氣后處理裝置的方法，大大降低尾氣排放量，有效促進(jìn)礦井空氣質(zhì)量的改善，保護(hù)作業(yè)人員身體健康，為礦井油脂類無軌膠輪車尾氣治理提供了實踐依據(jù)。