選煤廠高壓噴霧除塵系統研究

李 欣

（汾西礦業集團洗煤廠，山西 介休 032000）

引言

選煤廠在原煤洗選時受到生產工藝影響會產生大量的粉塵，不僅惡化了選煤廠生產環境，而且給選煤廠作業人員帶來了一定的健康威脅[1-3]。根據現場測試發現，帶式輸送機轉載點、機尾處以及機尾落料管等位置是粉塵的主要產生點，附近粉塵質量濃度最高可達到100 mg/m3以上，遠超國家相關標準要求[4-5]。現階段選煤廠除塵方式主要有干式除塵、濕式除塵兩種方式，其中濕式除塵具有投入小、除塵效率高、適應性強等優點，在粉塵治理中表現出顯著優勢。但是普通的濕式除塵對大顆粒粉塵降塵效果顯著，但是對粒徑在0.7μm以下的呼吸性粉塵治理效果不佳，分析原因主要是降塵用水水滴過大[6-7]。為此，文中提出將高壓霧降塵系統應用到選煤廠粉塵防治中，從而達到提升選煤廠粉塵防治效果的目的。

1 高壓噴霧系統結構

選煤廠采用的高壓細噴霧系統結構見圖1，噴霧系統首先對噴霧用水進行過濾、軟化，通過增壓泵加壓后從噴嘴噴出。

圖1 高壓噴霧系統結構

1）噴霧水過濾及軟化。噴霧系統噴出的水霧粒徑在微米級，采用噴嘴精煤，若噴霧用水中含有較多的雜質不僅容易產生水漬而且容易堵塞噴嘴，從而影響噴霧效果。為此，在噴霧系統中選用5芯前置高精度過濾器對噴霧用水進行過濾。由于水中的鈣、鎂離子等容易引起噴霧系統零部件銹蝕，為此采用軟水機清除噴霧用水中的活性金屬離子。

2）蓄水箱。在噴霧系統中外接長、寬、高均為1.5 m的儲水箱，用以存儲處理好的軟化水，從而為噴霧系統提供足夠的水量。

3）電控箱。電控箱可依據蓄水箱內水位控制高精度過濾器、軟水機運行，確保蓄水箱內軟化水始終在合理范圍內。由于選煤廠粉塵具有爆炸危險性，為此，選用的電控箱應進行隔爆處理。

4）增加泵。增壓泵主要作用是為噴霧降塵系統提供高壓水，根據現場噴霧用水壓力、流量需要，并結合其他選煤廠采用的增壓泵型號，決定采用型號3WZ-180增加泵對噴霧用水進行增加，具體采用的增壓泵技術參數見表1。

表1 增壓泵技術參數

2 高壓噴霧系統關鍵技術參數

高壓噴霧系統中噴霧壓力、噴嘴孔徑、流量等參數直接影響噴霧后粉塵處理效果，應合理選擇噴霧參數，從而達到高效噴霧降塵目的。

2.1 噴嘴

具體噴嘴布置見圖2，將噴嘴均勻地布置在弓形導料槽上，導料槽長、截面寬以及高度分別為10 m、1.0 m、1.6 m，噴霧布置間距為2.0 m。高壓水經過霧化后有效噴霧覆蓋半徑達到1.3 m以上，從而布置的噴嘴間距可實現全覆蓋降塵。

圖2 噴嘴布置示意圖

2.2 噴霧壓力

噴霧壓力是噴霧降塵效果的關鍵之一，若噴霧水壓過低則無法有效捕捉呼吸性粉塵，甚至出現降塵水射流顯現；噴霧壓力過高雖然可達降塵需要，但是對噴霧系統中各承壓結構要求較高。因此，合理地選擇噴霧壓力不僅可達到降塵需要，而且可減少不必要的資源浪費。噴霧系統水壓通過調整增壓泵輸出水壓實現，為此文中對不同噴霧壓力下噴嘴霧化效果進行分析，具體0.5～4.0 MPa下噴霧用水形成的小于10μm的霧滴占比結果見圖3。

圖3 不同壓力下小于10μm霧滴占比變化曲線

從圖3看出，當噴霧水壓在2 MPa以內時，小粒徑水霧占比對水壓變化較為敏感，隨著水壓增加小粒徑水霧占比增加明顯；但當噴霧水壓超過2 MPa后，粒徑小于10μm的小粒徑水霧占比增加不明顯。同時隨著水壓增加，增壓泵在運行時產生的噪音量也顯著加大，設備磨耗以及功率等也呈增加趨勢。為此，文中將供水壓力選擇為2 MPa。

2.3 噴嘴口徑

噴嘴口徑是影響霧化效果的因素之一，口徑越小，形成的霧滴粒徑越小、霧化效果越高，但是當霧滴過小時則容易被風流影響。因此，應根據現場實際需要選擇合理的噴嘴口徑。現場測試時將供水壓力設定為2 MPa、噴嘴流量設定為0.65 L/min，0.1～0.5 mm不同口徑噴嘴形成的小于10μm的霧滴占變化曲線見圖4。

圖4 不同噴嘴口徑下小于10μm霧滴占比變化曲線

從圖4看出，隨著噴嘴口徑縮小，形成的霧滴中粒徑在10μm以下的小顆粒水霧占比呈增加趨勢，同時對噴霧用水流量、壓力等有更高的要求。結合不同口徑噴嘴現場除塵效果，最終選用0.3 mm噴嘴。

2.4 噴霧流量

噴霧流量會直接影響除塵效率，將噴霧壓力設定為2 MPa、噴嘴口徑設定為0.3 mm，對0.2～1.5 L/min時小粒徑水霧占比情況進行分析，具體不同流量下小粒徑霧滴占比情況見圖5。

圖5 不同供水流量下小于10μm霧滴占比變化曲線

從圖5看出，當供水流量超過0.6 L/min時，供水流量對霧滴占比影響明顯減小。主要是由于供水流量過大時對供水系統供水水質有較高要求。綜合分析，將供水流量設定為0.6 L/min。

3 現場應用分析

在選煤廠機尾落料管等產塵點采用高壓噴霧降塵系統進行降塵，系統噴嘴孔徑為0.3 mm、噴嘴供水流量0.6 L/min、供水壓力2 MPa。具體高壓噴霧降塵系統應用前后產塵點附近粉塵質量濃度測定結果見表2。從表中看出，采用高壓噴霧降塵系統后產塵點附近粉塵濃度顯著降低，取得了顯著的噴霧降塵效果。

表2 粉塵質量濃度測定結果 mg/m3

4 結論

為了提高選煤廠粉塵治理效果，提出采用高壓噴霧降塵系統進行濕式除塵，并通過現場測試得到將噴霧壓力設定為2 MPa，噴嘴口徑設定為0.3 mm、流量為0.6 L/min時，可取得較好的噴霧降塵效果。現場應用后選煤廠各產塵點粉塵濃度均降低至國家相關標準以內，取得了顯著的除塵效果。