王衛(wèi)星，任學禹

(1.山西汾西礦業(yè)(集團)有限責任公司 煤質處， 山西 介休 032000； 2.山西汾西礦業(yè)(集團)有限責任公司 柳灣煤礦選煤廠， 山西 呂梁 032300)

柳灣煤礦選煤廠隸屬于山西焦煤集團，為一座礦井型選煤廠，位于山西省呂梁地區(qū)孝義市西南約25 km，設計能力為380萬t/a，下設兩個生產車間，其中一車間設計能力為180萬t/a，二車間設計能力為200萬t/a. 當前生產工藝均為：有壓脫泥三產品重介分選—TBS粗煤泥分選—浮選分選的聯(lián)合工藝。50～1 mm粒級采用有壓脫泥三產品重介旋流器分選，1～0.25 mm粒級采用TBS粗煤泥分選機分選，0.25～0 mm粒級采用浮選及壓濾機脫水的工藝流程。

該選煤廠運行期間經多次改建、擴建、設備升級，存在現(xiàn)場空間較小、部分設備老舊、除塵設施缺失等情況，除塵改造達標難度大。輸煤系統(tǒng)是整個系統(tǒng)中產生粉塵的最大污染源之一,原除塵設施老舊、檢修維護量大，控制方式落后，起不到應有的除塵效果，無法達到國家標準要求。因此,必須結合現(xiàn)場情況對輸煤系統(tǒng)的煤塵進行治理，滿足國家最新環(huán)保要求，并達到選煤廠智能化、綠色化、清潔化的治理目的。

1 粉塵治理目標

1) 環(huán)保目標。除塵設備使用后廠房粉塵濃度需滿足《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》(GBZ1-2010)中《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值GBZ2.1-2007》要求：總粉塵濃度小于4 mg/m3、呼吸性粉塵濃度小于2.5 mg/m3.

2) 合理化目標。因地制宜，不增加基建，不影響生產運營；水、電耗低；使用簡潔、方便，后期運行維護成本低。

2 除塵方案選擇

2.1 除塵器現(xiàn)狀分析

輸料系統(tǒng)中設備分散度較高并且空間跨度大，料流在運輸、轉載、篩分、破碎等生產環(huán)節(jié)中產塵量較大，因此要重點治理。柳灣煤礦選煤廠產塵點主要分布在一車間、二車間以及動篩車間。產塵設備有筒倉下振動式給煤機、轉載皮帶機頭、機尾、振動篩、刮板機等。

對輸料系統(tǒng)粉塵的治理，主要是通過各種除塵器或抑塵裝置來實現(xiàn)。除塵器的種類繁多，按照除塵方式的不同，主要分為兩大類:濕式除塵器，如水膜除塵、泡沫除塵、高壓霧化除塵，以及最近興起，應用越來越廣泛的超聲霧化(干霧)抑塵器、濕式負壓誘導等；干式除塵器，如脈沖布袋除塵器、靜電除塵器、濾筒除塵器、振動扁布袋除塵器等，還有慣性沉降(無動力)抑塵裝置等。這些除塵器在使用過程中均存在一定的優(yōu)、缺點[1-2]，雖能一定程度上滿足除塵要求，但是不能完全適應該廠的所有設備及工況條件，各類除塵方式的優(yōu)缺點分析見表1.

表1 常見除塵器主要優(yōu)缺點對比表

2.2 綜合除塵方案

根據(jù)對各除塵方式原理和優(yōu)缺點的分析，結合該廠設備產塵機理和特點，考慮現(xiàn)場環(huán)境和安裝條件，確定了“控塵、抑塵、除塵”粉塵治理思想，采用“慣性沉降控塵+超聲霧化抑塵+濕式負壓誘導除塵”的綜合除塵方式，以達到除塵系統(tǒng)建設投資小、除塵效果好、運營成本低的目的。

綜合除塵原理見圖1. 通過慣性沉降裝置從源頭減少粉塵的產生量，減少皮帶撒料、漏料及落料不正導致的跑偏現(xiàn)象；通過高壓超聲霧化除塵方式將產生的粉塵就地抑制，并回到料流中，不造成二次污染并達到國家環(huán)保要求；對產塵點嚴重和不易于噴霧過多的地方，采用濕式負壓誘導除塵器裝置進行除塵。

圖1 綜合除塵原理圖

慣性沉降裝置的核心是通過一定的技術方式有效降低粉塵的慣性力，使得粉塵在單一的空氣阻力作用下，在有限的空間內得到快速沉降。不同的產塵點具有不同的慣性沉降裝置形式，但基本思路是一致的。一般是在產塵點全面密封的基礎上，由降低慣性力裝置、擴容緩阻裝置、釋壓循環(huán)裝置、阻尼抑塵簾等組成。

超聲霧化抑塵技術是國際上最新發(fā)展起來的新型除塵技術，其原理是應用壓縮空氣沖擊共振腔產生超聲波，超聲波把水霧激化成濃密的、達到直徑只有1～10 μm的微細霧滴，霧滴在局部密閉的空間內捕獲、凝聚微細粉塵，使粉塵迅速沉降實現(xiàn)就地抑塵。

超聲霧化抑塵裝置設計原理：特定壓力的水和特定壓力的空氣分別由管路輸送至超聲共振霧化組件相應入口，進入共振腔體后，水、氣的固有頻率隨即發(fā)生諧振，為初次諧振，其諧振為高頻段，此時水流在腔體內被激蕩為高速旋轉流噴出并進入共振杯，在共振杯腔體內再次發(fā)生諧振，該諧振頻率處于超聲波段，由于超聲諧振的結果，高速流體再次被激化，產生微米級水霧顆粒從超聲霧化共振頭前端擴散開來[3].

濕式誘導除塵器是通過風機建立誘導負壓源，通過引風管將粉塵卷吸進除塵器腔體，再通過加濕手段實現(xiàn)粉塵與空氣的分離，達到凈化目的。

3 綜合除塵主要設備

3.1 慣性沉降裝置

該廠所使用的慣性沉降裝置包括密閉導料槽、快速夾緊密封裝置。

密閉導料槽高度比同型號普通導料槽的高度有所增加，用以增大導料槽容積，緩解導料槽正壓，降低導料槽內部粉塵運動的速度，同時配置慣性降塵裝置能更大地降低風速，達到降塵效果。

密閉導料槽為雙層密封擴容阻尼式結構，由導料槽頂板、導料槽側板、耐磨側板、支架、多道橡膠擋塵簾和導料槽雙層密封裝置組成。導料槽截面圖見圖2.

1—蓋板 2—側板 3—支撐角鋼 4—快速夾持器 5—雙層防溢裙板 6—耐磨板圖2 導料槽截面圖

1) 密閉導料槽耐磨襯板。

密閉導料槽耐磨襯板為通用規(guī)格，可使用在任一處導料槽上，互換性好，同時耐磨側板采用了可調整結構形式，可在現(xiàn)場進行位置調整，滿足現(xiàn)場安裝需求。主要技術參數(shù)：適用帶寬B=1 000/1 200 mm，側板厚度δ8 mm為Q235 A材質，蓋板厚度δ6 mm為Q235 A材質，耐磨厚度δ12 mm為16Mn材質，蓋板形式為矩形和弧形，循環(huán)裝置為Q235 A材質，理論帶面至導料槽頂面高度810 mm.

2) 導料槽雙層密封。

導料槽雙層密封裝置包括雙密封防溢裙板、夾持器、圓頭角鋁等。其主要技術參數(shù)：裙板為聚氨酯與天然橡膠復合材質，裙板高度200 mm，橡膠板厚度15 mm，角鋁截面尺寸為40 mm×40 mm，螺栓為304不銹鋼材質。

3) 雙密封防溢裙板。

雙密封防溢裙板采用夾持器和圓頭角鋁配合安裝，夾持器采用手柄式快速夾持器，無需工具即可進行拆卸，維護方便。夾具與固定角鋼彼此連結不會脫落，夾持器與圓頭角鋁配合使用，夾持器間隔500 mm. 圓頭角鋁為鋁合金擠壓成型，每段長度1～2 m. 快速夾持器組合安裝圖見圖3.

圖3 快速夾持器組合安裝圖

安裝時，導料槽每側防溢裙板按要求做通長，與全部導料槽的總長同長，不拼接，防止接頭處粉塵外溢。

4) 阻尼抑塵簾。

阻尼抑塵簾可降低含塵氣流的運行速度，并使粉塵黏附在橡膠條上，具有“塵降料走”的功能，便于安裝和更換。阻尼抑塵簾采用阻燃(阻燃值40以上)、耐酸堿、抗微生物、高耐磨、柔性、抗沖擊、防撕裂、抗老化的柔性耐磨材質制作，厚度不小于6 mm，應具有表面光滑、優(yōu)異的介電性能，不易起靜電黏接等特性。主要參數(shù)：抑塵簾為三元乙丙橡膠條材質，橡膠條d6 mm，阻燃值為40以上，使用壽命為3年以上。

阻尼抑塵簾裝置布置原則：

1) 除塵器吸入口與無動力抑塵裝置出口間至少布置1道。2) 無動力抑塵裝置的除塵器吸入口處與第一個落料點之間至少布置2道。3) 兩個落料點之間至少布置1道。4) 無動力抑塵裝置尾部端口與尾部第一個落料點之間至少布置2道。

阻尼抑塵簾布置遵循上述原則的同時，需考慮與無動力抑塵裝置其他附屬設備的關系，靈活調整阻尼抑塵簾裝置的間距。

3.2 超聲霧化抑塵裝置

超聲霧化抑塵裝置主要由霧化噴嘴、水增壓系統(tǒng)、空氣增壓系統(tǒng)、管道及過濾系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。超聲霧化抑塵裝置組成見圖4.

圖4 超聲霧化抑塵裝置組成圖

對于可密閉產塵點，如皮帶機頭、落料點、振動篩、給煤機等，在產塵點加裝集塵罩及密封，并在集塵罩上布置若干超聲霧化抑塵共振組件，通過對噴霧角度及霧量的預調節(jié)整定，使生產過程中霧量與粉塵量達到合理配比，隨煤流就地沉降，獲得最佳除塵效果。

3.3 濕式負壓誘導除塵器

濕式負壓誘導除塵器由煤礦用防爆抽出式局部通風機與濕式振弦捕塵器組成。配裝的風機可選用軸流式、離心式、混流式系列防爆型抽出式局部通風機,其工作原理圖見5. 在產塵點上方設置合理的集塵罩，風機將粉塵通過引風管持續(xù)不斷的吸入，通過內部設置的振弦過濾板時，在來流方向上設置的水噴霧器向振弦過濾板上噴霧，附有水幕的纖維能使粉塵濕潤增重、凝并或滯留，同時由于通過的含塵氣體使纖維在氣流沖擊下產生振動，強化了水霧霧粒與含塵氣體中粉塵的沖突，提高了對微細粉塵的捕獲率，振動也提高了振弦過濾板自身纖維的自凈能力[4].

圖5 濕式負壓誘導除塵器工作原理圖

由于水噴霧器不斷向振弦過濾板噴霧，經過振弦過濾板的含塵氣體變成含有水霧與濕潤粉塵粒子和粉塵團的混合物，部分塵?；驂m團被捕獲，因水幕的加厚或其自重而隨水流下降，同時自潔清洗振弦過濾板上的積塵；其余粉塵及微粒經水幕碰撞變成濕潤的粉塵、塵團進入脫水裝置分離，被分離的煤泥水經排污口排出，凈化后的空氣從排風口排出，達到處理粉塵的目的。

4 使用效果

綜合除塵系統(tǒng)正常使用后，在煤塵較大的皮帶機尾、皮帶走廊處，振動篩處對空氣中煤塵濃度進行測定，總粉塵濃度及呼吸性粉塵濃度均達到了《選煤廠安全規(guī)程》及《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》的要求。

5 結 語

實際應用證明柳灣選煤廠綜合除塵系統(tǒng)較好地改善了選煤廠的空氣質量和勞動環(huán)境，達到了環(huán)保要求標準，具有很好的經濟和社會效益。在對選煤廠粉塵治理時應根據(jù)塵源特性、現(xiàn)場情況，采用綜合治理方式，因地制宜地選擇除塵設施。