黃陵二號煤礦選煤廠新式除塵系統(tǒng)的應用

路龍波，王江波，馬正乾

(陜西黃陵二號煤礦有限公司，陜西 延安 727307)

0 引言

黃陵二號煤礦選煤廠起原煤體系分成原煤上倉膠帶機、原煤給煤體系、原煤籌備體系。原煤上倉膠帶機同產品轉載膠帶機承接起來，原設置里沒有除塵設備，且為預防冬天氣溫低限制設施運行，對膠帶機走廊借助密封舉措增加了煤塵污染，特別是在運轉起初及衛(wèi)生清理時，揚塵污染顯得更加嚴重，煤塵污染最嚴重時可達20～30 mg/m3左右。原煤給煤體系因為141回煤暗道膠帶機運轉、201進廠膠帶機機頭的卸料以及給煤機卸料，導致了煤塵污染，最嚴重時可以達到25～35 mg/m3。原煤籌備體系因為破碎機的破碎、原煤分級篩的振動，導致了煤塵污染，最嚴重時可以達到20～30 mg/m3。為解決煤塵問題，對原煤系統(tǒng)進行了整體分析，歸納總結出造成煤塵污染的主要原因，并探尋合適的降塵方法。

1 煤塵的產生及除塵工藝

1.1 煤塵的產生

原煤體系煤塵主要是原煤在落下歷程里出現(xiàn)的，可以分成浮游煤塵以及沉積煤塵。煤塵自靜態(tài)至懸浮實現(xiàn)一次塵化的過程包括熱氣流、誘導氣流、剪切壓縮以及綜合情況4類[1-3]。塵化之后的含塵氣團被別的氣流運送到膠帶機走廊，別的模塊叫做二次塵化情況。一般選煤廠煤塵塵化屬于由多類情況整體導致的，這是由于煤塵的沉降速率遠遠地比走廊里面氣體的湍流脈動速率要小，因此，如果煤塵因為某一因素出現(xiàn)懸浮狀態(tài)，就能夠在走廊氣體里長時間滯留。在產出過程中，車間里的氣體湍流脈動速率常常大于0.5 m/s，而10 μm煤塵在靜態(tài)氣體里沉降速率不到0.1 m/s，所以唯有停機很長某段時間之后，懸浮于廠內的煤塵才可以最后因為自身重量根據(jù)對數(shù)曲線沉降在距離塵源15～20 m的地面以及設備表層上構成積塵。而膠帶機走廊屬于狹窄安排，沉降間距常常會遠超這一范圍。這一地面積塵靠風力作用很難被吹動，唯有在人為作用力以及風力的共同影響下才會到處飛揚。

1.2 除塵工藝分析

降塵原理：煤塵存在荷電性吸濕性、分散性、凝聚性、燃爆性、懸浮性以及吸附性等特征，成分主要是碳，包含較少的磷、硫以及礦物質[4-6]。因此，可以應用煤塵的此類特征實現(xiàn)降塵、除塵的目的。

降塵方法：目前國內在選煤廠煤塵治理一般采用一級旋風收塵、袋式收塵、電收塵、沉降室法等方法[7-10]。①一級旋風收塵法。收塵效率低，不能滿足凈化要求，用在忽冷忽熱、含濕量大的環(huán)境中收塵易結露積灰，堵塞后效率極低，還會造成含塵氣體排不走，工作環(huán)境惡化；②袋式收塵法。收塵效率高，設備體積大，維修費用高。為避免結露須加熱保溫，能耗高；③電除塵。可以獲得滿意的效果，但價格昂貴，操作維修費用也高，同時也必須采取防止結露的保溫措施，否則容易造成極板結皮和腐蝕，影響收塵效果和使用壽命；④沉降室法。設備簡單、投資節(jié)省，但只適用于大顆粒灰塵收集。

2 “陶瓷多管除塵器+噴淋濕法除塵塔”除塵系統(tǒng)

通過幾種除塵工藝的對比，經(jīng)過多方現(xiàn)場實地考察、論證，并結合黃陵二號煤礦選煤廠實際情況，最終選用湖北中冶環(huán)境工程有限公司研發(fā)的“陶瓷多管除塵器+噴淋濕法除塵塔”除塵系統(tǒng)。

2.1 陶瓷多管除塵器

主要技術參數(shù)：“陶瓷多管除塵器+噴淋濕法除塵塔”除塵系統(tǒng)主要由陶瓷多管除塵器、噴淋濕法除塵塔和噴淋循環(huán)水系統(tǒng)組成。陶瓷多管除塵器處理能力為3 000～270 000 m3/h，工作阻力小于1 000 Pa，除塵效率不小于85%。

工作原理：該除塵系統(tǒng)通過引風機產生的負壓將各個密封的產塵點產生的煤塵進行抽排，利用陶瓷多管除塵器對大顆粒煤塵進行收集，細顆粒煤塵進入噴淋濕法除塵塔通過多層噴水進行集中滅塵。對于陶瓷多管除塵器而言，它屬于旋風除塵器，除塵器的排氣管系、機芯(導向器)以及旋風子借助優(yōu)良陶瓷材質，當包含煤塵空氣涌進除塵器進口，經(jīng)過陶瓷導向器，在旋風子之內轉動，在離心力效果下，大顆粒煤塵同空氣剝離開來，煤塵下降于集塵箱里面，再通過鎖氣閥外排。

優(yōu)點分析：①處理風量非常大，荷載適應性相當強；陶瓷機芯非常光滑，相當耐用，不會出現(xiàn)堵塞情況；占地面積非常小，可以依照用戶場所現(xiàn)狀，根據(jù)實際情況，有效地進行安裝，放在露天、房間里都可以；②管理方便、維護簡單，陶瓷多管除塵器屬無動力源設備，不存在機械故障，基本上可以達到免維護的效果；③一次性投入非常少，跟靜電除塵器比起來，整體投入僅僅有靜電除塵器的1/10。跟水膜式除塵器比起來，用不著水，并無二次揚塵，并無廢水外排，用不著添加水處理的設施；④節(jié)約能源，這一除塵器屬于節(jié)能型除塵器，跟水膜式除塵、電除塵相同，均要求消除煙氣外涌阻力耗費部分電能，然而它自身無需耗費能源，而電除塵器卻需要耗費電能才可以運轉。

2.2 噴淋濕法除塵塔

主要技術參數(shù)：系統(tǒng)阻力不超1 500 Pa，噴淋循環(huán)水用量約2 400 m3/h，除塵效率不低于90%。噴淋塔濕法除塵塔屬于大液氣比的除塵設施，尤其適合對特大煤礦的煤塵進行處理，可以除去φ0.3 μm之上的吸水性顆粒物，去除實效達到了90%。

工作原理：通過陶瓷管除塵器預除塵處理的煤塵氣涌進噴淋塔濕法除塵塔后，其具體的工作理論如下。①除塵塔均流板。塔內下方安裝一層均流板，均流板把進塔的煤塵在除塵塔中進行分配，使煤塵在塔體內能夠均勻分布；②除塵塔噴淋層。除塵塔內的煤塵在負壓的作用下沿除塵塔上行，塔中部合理布置多層噴淋層，噴淋水由螺旋噴嘴噴出形成空間霧態(tài)，生成的水氣層與煤塵中的顆粒物結合，使煤塵產生親水性，從而除去煤塵中的細粒煤塵；③氣流除濕除霧。純化后的氣流涌進頂端除霧層，除霧層里面裝配2層雙折流板式除霧器，除霧器的上下層面分別裝配一層面的沖洗噴嘴，噴嘴根據(jù)設計的時間對除霧器進行有效沖洗，從而預防煤泥凝結。氣流經(jīng)過除霧除濕之后，沿著濕煙囪排進大氣之內。

2.3 噴淋循環(huán)水系統(tǒng)

循環(huán)水由選煤廠復用水代替，無需再進一步凈化，噴淋塔洗滌煤塵氣后含有煤塵的煤泥水沿排污管流入噴淋塔濕法除塵塔旁邊的濃縮池，經(jīng)濃縮池沉淀凈化后的水再復用到噴淋塔濕法除塵塔。這樣既可以達到除塵的目的，又節(jié)約了純凈水的投入，也可以實現(xiàn)煤泥水閉路循環(huán)的效果。陶瓷多管除塵+噴淋塔除塵工藝程序簡略圖，如圖1所示。

圖1 陶瓷多管除塵+噴淋塔除塵工藝程序簡略圖

2.4 創(chuàng)新點及除塵效果

創(chuàng)新點：①針對選煤廠煤塵的易燃、易爆、顆粒細小特性，選用陶瓷多管除塵器除塵效率高，可捕捉粒徑0.3 μm的細小煤塵，除塵率高達90%以上；②陶瓷多管除塵器應用靈便，對風量進行處理可以從每小時幾百立方米至幾十萬立方米，能夠當做徑直設在房間、機床周圍的小型機組，也可以當做特大的除塵室，也就是“袋房”；③陶瓷多管除塵器構造非常簡易，運轉相當平穩(wěn)，初期投入相當少(相較電除塵器)，維修便利。因此陶瓷多管除塵器普遍運用在除去煤塵污染、收回廢料、改善環(huán)境等；④陶瓷多管除塵器極易處理煤塵，多管陶瓷除塵器屬于某一干式純化設施，無需用水，因此沒有泥漿處理或者污水處理需求，搜集的煤塵極易收回應用；⑤濕式噴淋塔能夠合理地把直徑是0.1～20 μm的固態(tài)或者液態(tài)粒子自氣流里剔除，與之同步也可以脫離一些氣態(tài)污染物。它具有構造簡潔、占地面積非常小、運作及修理便利及純化實效率高等一系列優(yōu)勢。可以對高濕、高溫的氣流進行處理，把易爆、易燃的或然性下降到最小。但采用濕式噴淋塔時要特別注意設備和管道腐蝕及污水和污泥的處理等問題；⑥該噴淋塔對粒徑小于5 μm煤塵的除塵效率高，使用壽命長達5～8年，結構緊湊，占用空間小，耗水量小，每秒處理5～7 m3含塵氣流的占地面積約為4 m3，耗水約1 t/h。

除塵效果：通過對原煤系統(tǒng)各個產塵點除塵系統(tǒng)投運前后煤塵濃度(全塵)的監(jiān)測，該除塵系統(tǒng)除塵效果較好，除塵平均效率為82%，最高可達到94%，詳見表1。

表1 煤塵濃度(全塵)監(jiān)測結果

3 結語

煤塵污染的生產背景極度損害工人的身體健康，可以導致肺部病變；懸浮的煤塵也屬于導致煤爆炸的危險因素，且高濃度煤塵還會加速器械損傷，降低精密器材的應用壽限。因此，有效控制煤塵的出現(xiàn)，監(jiān)控生產環(huán)境煤塵濃度，對保障從業(yè)工作者身體健康、防范事故的發(fā)生非常關鍵。“陶瓷多管除塵器+噴淋濕法除塵塔”除塵系統(tǒng)在黃陵二號煤礦選煤廠的應用，大大降低了準備車間的煤塵濃度，有效地解決了原煤準備系統(tǒng)煤塵嚴重污染的問題，改善了職工的作業(yè)環(huán)境，保障了職工的生命健康。