潔凈煤干壓生產(chǎn)系統(tǒng)除塵技術(shù)研究與應(yīng)用

毛維龍 孫學(xué)峰 馮 超

（1.兗煤藍(lán)天清潔能源有限公司，山東 鄒城 273500；2.兗州煤業(yè)股份有限公司，山東 鄒城 273500）

1 概述

兗煤藍(lán)天清潔能源潔凈煤項(xiàng)目是優(yōu)化煤炭燃燒三端控制技術(shù)，采用先進(jìn)的干壓成型工藝生產(chǎn)改性潔凈煤，為實(shí)現(xiàn)“高碳能源低碳化、有煙煤炭無煙化、高硫煤炭低硫化、黑色煤炭綠色化”探索出了一條新途徑，對(duì)煙煤清潔高效利用具有重要經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。隨著潔凈煤項(xiàng)目調(diào)試生產(chǎn)的不斷推進(jìn)，在型煤壓制生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了粉塵外溢的突出問題，極大制約了潔凈型煤安全清潔高效生產(chǎn)，同時(shí)對(duì)職工身心健康造成一定危害。為解決試生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的粉塵外溢問題，兗煤藍(lán)天清潔能源有限公司成立了綜合除塵攻關(guān)研究小組，多次召開粉塵分析治理專題會(huì)，認(rèn)真研究生產(chǎn)系統(tǒng)煤粉外溢的現(xiàn)象，找出問題根源，積極研究探索解決方法，目前，基本形成了一套解決粉塵外溢問題的方案。

2 主要問題

潔凈煤廠生產(chǎn)型煤采用煤粉干壓成型工藝，成型工藝系統(tǒng)中由于干壓成型機(jī)轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)較多，各設(shè)備之間連接處難以密封，因此各個(gè)環(huán)節(jié)都存在煤塵外溢的可能，造成工作現(xiàn)場粉塵彌漫，給職工作業(yè)環(huán)境造成很大隱患。潔凈煤項(xiàng)目經(jīng)過幾個(gè)月的試運(yùn)行，通過對(duì)成型車間現(xiàn)場存在的粉塵外溢點(diǎn)進(jìn)行深入細(xì)致的摸排，目前系統(tǒng)中主要存在以下問題。

2.1 成型機(jī)除塵器及管路系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)為3 臺(tái)成型機(jī)使用一臺(tái)收塵器，同時(shí)一臺(tái)成型機(jī)又有多路收塵分支管。主管路及各支管路均無閥門，各管路風(fēng)量風(fēng)速無法調(diào)節(jié)，存在管路風(fēng)速與實(shí)際需求不匹配，且同一收塵器所帶的3 臺(tái)成型機(jī)不同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，造成不運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備收塵管路風(fēng)量浪費(fèi)。

（2）成品小皮帶機(jī)頭無負(fù)壓收塵，造成回程皮帶粘帶的細(xì)煤粉在清掃器和底托滾處落下形成揚(yáng)塵。

（3）部分收塵管道由于受條件限制大都水平布置，部分管路風(fēng)速較低，且部分管路有盲端，存在煤塵堆積堵塞管道和煤塵自燃風(fēng)險(xiǎn)。

（4）收塵器收下的煤粉通過氣力輸送返回其中一個(gè)緩沖倉內(nèi)，當(dāng)接受返料的成型機(jī)停運(yùn)時(shí)，由于停運(yùn)的系統(tǒng)中不能長時(shí)間存料（煤塵易發(fā)生自燃），無法再繼續(xù)返料，影響另外2 臺(tái)成型機(jī)運(yùn)行。

從成型機(jī)系統(tǒng)工藝圖中看出，主要收塵點(diǎn)如圖1。

圖1 成型機(jī)系統(tǒng)工藝圖

2.2 成型車間成型機(jī)系統(tǒng)

（1）10 t 成型機(jī)一次篩分振動(dòng)分級(jí)篩采用鋼絲繩吊掛方式，振動(dòng)篩周圍擋板較低，兩側(cè)及后部做到全密封較困難，振動(dòng)篩落料口處吸風(fēng)罩設(shè)計(jì)不合理，且采用的密封材料強(qiáng)度低，易損壞造成漏料揚(yáng)塵，對(duì)工作環(huán)境污染嚴(yán)重。且該振動(dòng)篩故障率較高。

（2）斗提機(jī)、給料螺旋、返料螺旋等設(shè)備間的軟連接密封材料強(qiáng)度低，極易損壞造成漏料。

（3）成品小皮帶為敞開式運(yùn)輸，在產(chǎn)品轉(zhuǎn)載輸送過程中，溢塵嚴(yán)重，不符合環(huán)保要求。

3 改進(jìn)方法

3.1 煤粉氣力輸送緩沖消塵系統(tǒng)

目前氣力輸送設(shè)計(jì)能力為40 t/h，設(shè)計(jì)輸送氣體壓力為0.3 MPa。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)單罐輸送時(shí)間約240 s，單次消耗壓縮空氣量約50 m3。根據(jù)計(jì)算得出進(jìn)入緩沖倉的常壓氣體的體積為150 m3，短時(shí)間內(nèi)大量氣體進(jìn)入緩沖倉，造成倉內(nèi)正壓。實(shí)際運(yùn)行過程中為減少氣力輸送時(shí)目標(biāo)倉形成的正壓，工藝上采取降低輸送氣體壓力（由0.3 MPa 降低至0.2 MPa）運(yùn)行，降低系統(tǒng)的輸送能力，但仍未能解決正壓冒粉的問題。經(jīng)過研究，擬增加一級(jí)緩沖倉消塵系統(tǒng)。

（1）在原緩沖倉前面增加一個(gè)容積為50 m3的密封鋼制緩沖倉，將氣力輸送煤粉物料管改至此倉，氣力輸送的煤粉首先進(jìn)入此鋼倉暫存。同時(shí)為此鋼倉設(shè)計(jì)增加一路負(fù)壓收塵，合理設(shè)置物料最高倉位，上部保留適度的緩沖倉容（約為總倉位的二分之一）。通過緩沖倉容空間和負(fù)壓收塵吸收氣力輸送氣體，倉體內(nèi)設(shè)置物料和收塵管隔離室，避免過多煤粉直接被負(fù)壓管路吸走，造成物料內(nèi)循環(huán)消耗。

（2）倉下設(shè)置鎖風(fēng)閥，將煤粉與設(shè)備和下級(jí)緩沖倉隔離，通過螺旋給料將煤粉送入成型機(jī)原返料斗提，和返料混合后一并被送入下一級(jí)緩沖倉。由于返料斗提設(shè)計(jì)能力不能同時(shí)滿足進(jìn)料和返料的要求，擬對(duì)斗提機(jī)進(jìn)行產(chǎn)能提升研究。一是增加提料斗容積，根據(jù)斗提機(jī)實(shí)際，20 t/h 成型機(jī)斗提機(jī)料斗優(yōu)化后容積由4.8 L 變?yōu)?.6 L，10 t/h 成型機(jī)斗提機(jī)料斗寬度可由250 mm 增加到300 mm，料斗傾斜角度適當(dāng)增大；二是在現(xiàn)有功率不變的基礎(chǔ)上，更換皮帶輪降低減速比，適當(dāng)提高斗提機(jī)料斗的運(yùn)行速度。通過以上兩個(gè)方案，斗提機(jī)運(yùn)輸能力可以提高約80%以上，可以滿足成型機(jī)連續(xù)運(yùn)行要求。

3.2 成型負(fù)壓除塵系統(tǒng)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 臺(tái)除塵風(fēng)機(jī)服務(wù)3 臺(tái)成型機(jī)，總管路及分支管路均為并聯(lián)式無調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)，按照配風(fēng)設(shè)計(jì)確定管路直徑。由于空間受限，每臺(tái)成型機(jī)的總管路約有10 m 為水平布置，極易出現(xiàn)積塵。實(shí)際運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)3 臺(tái)成型機(jī)中1 臺(tái)運(yùn)行，造成風(fēng)量浪費(fèi)。同時(shí)各分支管路風(fēng)量無法調(diào)節(jié)，存在風(fēng)量分配不合理的問題。

原設(shè)計(jì)主管路中不同的三段內(nèi)風(fēng)量和風(fēng)速分別為：53 700 m3、19 m/s；35 800 m3、12.6 m/s；17 900 m3、6.3 m/s。由此可以看出，第一段內(nèi)滿足粉塵最低風(fēng)速要求，第二段特別是第三段內(nèi)風(fēng)速明顯低于帶走粉塵的最低風(fēng)速，極易造成積塵。同時(shí)管路中彎頭多為直角轉(zhuǎn)彎，系統(tǒng)阻力較大。

根據(jù)各管路所需的最小風(fēng)速重新進(jìn)行配風(fēng)計(jì)算，重新設(shè)計(jì)確定分支管路管徑。經(jīng)驗(yàn)證，收塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的綜合收塵能力偏小，不能滿足3 臺(tái)成型機(jī)同時(shí)生產(chǎn)需求，為此提出以下方案。

（1）根據(jù)原設(shè)計(jì)的“一帶三”負(fù)壓收塵系統(tǒng)實(shí)際，在三條分支管路上分別加裝氣控蝶閥，設(shè)計(jì)一套控制系統(tǒng)安裝在室外的收塵風(fēng)機(jī)處。當(dāng)有成型機(jī)不運(yùn)行時(shí)，可以關(guān)閉該分支管路的閥門，剩余分支管路的風(fēng)量將加大。將該控制信號(hào)上傳至中央控制室，可以實(shí)現(xiàn)就地和遠(yuǎn)程開關(guān)該閥門。每個(gè)支管設(shè)置一個(gè)測風(fēng)速孔，以方便監(jiān)測風(fēng)管風(fēng)速。

（2）針對(duì)主管路積塵的現(xiàn)狀，在主管路原盲端加裝一個(gè)閥門，同時(shí)在主管路內(nèi)底部全長布設(shè)一根2"壓風(fēng)管路。在壓風(fēng)管路上每隔200 mm 均勻鉆5 排2 mm 小孔，設(shè)置壓風(fēng)控制閥門，定時(shí)開啟進(jìn)行分段吹掃，防止煤塵滯留在管道內(nèi)發(fā)生自燃。

（3）室內(nèi)分支管進(jìn)行管徑優(yōu)化，做到風(fēng)量和風(fēng)速配置合理，具備條件的改為倒“V”形布置，防止管內(nèi)積塵，并在550 mm 分支管路末端設(shè)置可用于定期觀察清理的閥門。各支管上分別增加手動(dòng)蝶閥，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)各閥門開度，使各點(diǎn)通風(fēng)量得到合理分配。

（4）成品小皮帶機(jī)頭回程底皮帶下部增加毛刷機(jī)械掃塵裝置，并在下部設(shè)置積塵罩，同時(shí)增加一路收塵管路與每臺(tái)成型機(jī)分支管路相連，可大大減少回程皮帶的帶粉量。

4 效果

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

（1）根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)比消耗原料煤與產(chǎn)出潔凈型煤數(shù)量，除去原料煤干燥水分蒸發(fā)的影響，計(jì)算得出生產(chǎn)系統(tǒng)粉塵損失比率為0.51%。各項(xiàng)方案實(shí)施后，在改善工作場所作業(yè)環(huán)境的同時(shí)，減少煤粉（含添加劑）跑冒漏損失。

（2）項(xiàng)目實(shí)施后，大大減少煤粉在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)數(shù)量，提高設(shè)備運(yùn)行效率，節(jié)省電能5%以上。

4.2 社會(huì)效益

（1）生產(chǎn)場所的煤粉得到有效控制，杜絕生產(chǎn)車間煤粉積聚引發(fā)的自燃和爆炸事故。同時(shí)，生產(chǎn)場所的粉塵濃度符合工作場所有害因素職業(yè)接觸限值相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，大大降低職工患職業(yè)病的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全封閉負(fù)壓運(yùn)行，減少顆粒物無組織排放，降低污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。