孫佰成

(西山煤電股份有限公司 西銘礦選煤廠，山西 太原 030053)

在破碎、篩分、干燥物料運(yùn)輸和干法分選過(guò)程中，都有粉塵伴隨發(fā)生。微細(xì)塵粒受到氣流的作用分散在空中并呈懸浮狀態(tài)，極易在車(chē)間內(nèi)飛揚(yáng)和向廠房外擴(kuò)散。若不采取有效的防塵、除塵措施，就會(huì)嚴(yán)重污染作業(yè)場(chǎng)所和大氣環(huán)境，給員工的身體健康和環(huán)境帶來(lái)極大的危害。

西銘礦選煤廠隸屬于山西焦煤集團(tuán)西山煤電股份有限公司，位于太原市萬(wàn)柏林區(qū)，是一座設(shè)計(jì)能力為2.1 Mt/a的礦井型動(dòng)力煤選煤廠。主要入洗西銘礦生產(chǎn)的8號(hào)、9號(hào)煤和少量2號(hào)煤種。采用的工藝為：毛煤重介質(zhì)淺槽分級(jí)預(yù)排矸，原煤兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，粗煤泥螺旋分選，細(xì)煤泥壓濾回收。

西銘礦選煤廠的主要職責(zé)是對(duì)礦井生產(chǎn)的所有煤炭進(jìn)行分級(jí)分類(lèi)洗選與運(yùn)銷(xiāo)。全廠共設(shè)毛煤緩沖倉(cāng)1座、原煤入洗倉(cāng)2座、矸石緩沖倉(cāng)2座、原煤外銷(xiāo)倉(cāng)3座、精煤產(chǎn)品倉(cāng)2座、原煤跨線倉(cāng)4座。

所有煤倉(cāng)灌倉(cāng)均由帶式輸送機(jī)和刮板輸送機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，所有的倉(cāng)下給煤均由振動(dòng)給煤機(jī)和液壓閘板給煤機(jī)完成。在整體轉(zhuǎn)運(yùn)、給煤過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生粉塵。西銘礦選煤廠多年來(lái)致力于粉塵的環(huán)境治理工作，先后引進(jìn)袋式除塵器、多管旋風(fēng)除塵系統(tǒng)和無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備等。本文主要介紹西銘礦選煤廠多年來(lái)對(duì)粉塵的研究與無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備的應(yīng)用情況。

1 粉塵的形成

選煤廠在正常的生產(chǎn)條件下，運(yùn)動(dòng)著的粉塵顆粒所受的作用力有機(jī)械力、重力、布朗運(yùn)動(dòng)以及空氣流動(dòng)的作用力。其中對(duì)粉塵的擴(kuò)散影響最大的是空氣流動(dòng)力。由空氣流動(dòng)而引起的粉塵飛揚(yáng)，基本上可以分為以下兩種情況。

(1)誘導(dǎo)空氣流揚(yáng)塵。在散狀物料轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程中，由于誘導(dǎo)空氣流的作用，粉塵從物料中被帶出，對(duì)局部區(qū)域形成污染。例如，當(dāng)膠帶輸送機(jī)機(jī)頭處的煤流進(jìn)入溜槽時(shí)，由于周?chē)諝馔锪现g的摩擦從而產(chǎn)生了誘導(dǎo)空氣流隨著物料流動(dòng)，使粉塵在下一個(gè)設(shè)備或落料點(diǎn)向周?chē)萆ⅲ斐煞蹓m污染。

(2)二次空氣流揚(yáng)塵。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于室內(nèi)的空氣流動(dòng)和設(shè)備振動(dòng)等因素，造成了本來(lái)已經(jīng)沉落在設(shè)備、地面及建筑物上的粉塵再次被吹起，稱為二次揚(yáng)塵。造成這種二次揚(yáng)塵的氣流稱為二次空氣流。二次氣流揚(yáng)塵主要是室內(nèi)無(wú)序、無(wú)規(guī)則的氣流或由空間內(nèi)部的通風(fēng)設(shè)備產(chǎn)生的通風(fēng)氣流造成的揚(yáng)塵，此外車(chē)間內(nèi)設(shè)備振動(dòng)、膠帶運(yùn)轉(zhuǎn)和人員走動(dòng)等也會(huì)產(chǎn)生粉塵彌漫。圖1為物料降落所產(chǎn)生粉塵的示意圖。

圖1 顆粒降落時(shí)的粉塵形成過(guò)程

2 無(wú)動(dòng)力除塵技術(shù)

2.1 技術(shù)含義

無(wú)動(dòng)力除塵技術(shù)利用重力除塵、空氣動(dòng)力學(xué)和壓力平衡原理，打破傳統(tǒng)的除塵方式，對(duì)各揚(yáng)塵點(diǎn)進(jìn)行分散除塵，無(wú)需任何外加的動(dòng)力設(shè)備。該技術(shù)屬于環(huán)保干法除塵技術(shù)領(lǐng)域，適用于物料輸送系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)站等揚(yáng)塵點(diǎn)的除塵。

2.2 工作原理

如圖2和圖3所示，無(wú)動(dòng)力除塵運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)原理，采用壓力平衡和閉環(huán)流通方式，最大限度降低物流導(dǎo)管內(nèi)粉塵空氣的壓力，使之與外部空間壓力趨于平衡。

1—導(dǎo)料槽總成；2—棧橋循環(huán)室；3—霧化裝置；4—塵氣分離室；5—多功能消塵室；6—緩塵回流室；7—潮解裝置；8—密封進(jìn)料室；9—物料干濕傳感裝置；10—尾緩解室；11—尾密封室；12—清掃投料口；13—檢驗(yàn)孔圖2 無(wú)動(dòng)力除塵技術(shù)原理示意

圖3 氣塵分離裝置室和集塵循環(huán)罩原理示意

對(duì)于帶式運(yùn)輸機(jī)，物料在跌落時(shí)產(chǎn)生大量負(fù)壓氣流，將空間密閉，使粉塵不能外溢；除塵器設(shè)置有一個(gè)回流口，將氣流引致物料的入口，形成正、負(fù)壓的平衡空間；粉塵在負(fù)壓氣流的引導(dǎo)下，在密閉空間內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，撞擊應(yīng)力板，改變運(yùn)動(dòng)方向，由直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍€運(yùn)動(dòng)，從而降低粉塵自身的勢(shì)能，在重力作用下沉降下來(lái)，達(dá)到消除粉塵的目的。

2.3 工藝流程

如圖4所示，粉塵經(jīng)過(guò)多功能消塵室→塵氣分離室→棧橋微環(huán)室，或經(jīng)過(guò)緩塵匯流室→導(dǎo)流槽，或經(jīng)過(guò)尾緩解室→尾密封室。最終都匯聚到轉(zhuǎn)運(yùn)站隨物料排走。

圖4 無(wú)動(dòng)力除塵技術(shù)流程示意

3 無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用背景

西銘礦選煤廠主洗車(chē)間原煤入洗倉(cāng)下共8臺(tái)振動(dòng)式給煤機(jī)和2臺(tái)帶式輸送機(jī)，負(fù)責(zé)主廠房原煤的入洗配煤工作，振動(dòng)給煤機(jī)將調(diào)整合適大小的煤量由2臺(tái)給煤帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至256配煤帶式輸送機(jī)上。在下落至256帶式輸送機(jī)的過(guò)程中由于誘導(dǎo)空氣流的原因產(chǎn)生大量粉塵顆粒。表1為無(wú)除塵設(shè)備狀態(tài)下對(duì)256機(jī)尾空間粉塵的測(cè)定結(jié)果。

表1 無(wú)除塵設(shè)備時(shí)256機(jī)尾粉塵檢測(cè)結(jié)果

由表1可以看出，256機(jī)尾處粉塵粒度主要在1～50 μm，平均濃度在100～200 mg/m3，有時(shí)可達(dá)到500 mg/m3以上，嚴(yán)重影響了崗位職工的正常工作，損害了職工的心肺健康，同時(shí)也帶來(lái)了大量的衛(wèi)生清潔工作，增加了崗位職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。為了營(yíng)造一個(gè)適宜的工作環(huán)境，決定對(duì)輸煤膠帶256段的粉塵進(jìn)行治理。

3.2 無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備的引進(jìn)

西銘礦選煤廠組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員先后對(duì)袋式除塵器、多管旋風(fēng)除塵器和無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備進(jìn)行考察與對(duì)比后，認(rèn)為袋式除塵器和多管旋風(fēng)除塵器的安裝空間較大，能耗比較高，需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員維護(hù)和調(diào)試，并且易損件的更換比較頻繁，而且需要專(zhuān)門(mén)的排料裝置排除粉塵。而256帶式輸送機(jī)機(jī)尾處于地下，再無(wú)下層空間，上層高度也不夠，空間狹小，無(wú)法安置大型設(shè)備和排料裝置。

若采用無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備，僅需要在膠帶的正上方進(jìn)行改造，占用空間較小，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，維護(hù)量較低，安裝時(shí)不影響正常生產(chǎn)，無(wú)需專(zhuān)業(yè)人員操作，比較適合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。

經(jīng)過(guò)以上對(duì)比，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)空間狹小、場(chǎng)所封閉和維護(hù)力量不足的情況，最終選定鞍山首創(chuàng)無(wú)動(dòng)力除塵環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)的無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備。

鞍山首創(chuàng)無(wú)動(dòng)力除塵環(huán)保設(shè)備有限公司先后對(duì)256機(jī)尾進(jìn)行多次現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，在總結(jié)所有數(shù)據(jù)之后進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì)計(jì)算工作，最終確定具體設(shè)備參數(shù)，并在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施安裝。

由于256帶式輸送機(jī)屬于單系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦停機(jī)會(huì)影響生產(chǎn)。而無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，安裝時(shí)無(wú)需刻意停機(jī)配合，僅占用正常檢修時(shí)間即可順利安裝。所以整體安裝過(guò)程中并未影響正常生產(chǎn)。

3.3 實(shí)施效果

安裝無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備后，256機(jī)尾空間的粉塵濃度大大降低，專(zhuān)業(yè)檢測(cè)表明，空間粉塵濃度為8 mg/m3以下，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)。后來(lái)又在主洗車(chē)間301帶式輸送機(jī)機(jī)尾加裝無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備，長(zhǎng)時(shí)間使用結(jié)果表明，除塵效果顯著。

3.4 無(wú)動(dòng)力除塵設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：安全節(jié)能，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件；免維護(hù)，全部操作無(wú)需人工參與；不占空間；成本較低，一次性投入小，運(yùn)行及管理成本幾乎為零；除塵效果好，可達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)8 mg/m3以內(nèi)；無(wú)二次污染，消除的粉塵回落到物料上，回收了資源；設(shè)備有良好的導(dǎo)向作用，可有效防止膠帶跑偏；安裝簡(jiǎn)單，不影響正常生產(chǎn)。

缺點(diǎn)：由于整體全部封閉，因此，在清理膠帶底部回煤時(shí)不方便；由于設(shè)備長(zhǎng)度的限制導(dǎo)致?lián)趺浩み^(guò)長(zhǎng)，造成更換不便，因此，需在后續(xù)的設(shè)計(jì)使用中進(jìn)行改進(jìn)。

表2 安裝除塵設(shè)備后256機(jī)尾粉塵檢測(cè)結(jié)果

4 結(jié) 語(yǔ)

該設(shè)備自投入使用以來(lái)，除塵效果明顯，極具推廣價(jià)值。但使用該設(shè)備的技術(shù)關(guān)鍵在于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和整體設(shè)備的參數(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算要準(zhǔn)確可靠，否則，如稍有偏差，除塵效果會(huì)大打折扣。