综合除尘技术在选煤厂的应用

华岁喜，郑均笛，卢艳峰

(1.徐州博源科技有限公司，江苏 徐州 221112； 2.中煤西安设计工程有限责任公司，陕西 西安 710054)

煤炭在开采、运输、转载、加工、储存等各主要环节，均伴随有大量粉尘产生，给环境及安全生产带来较为严重的影响，同时对职工身心健康也有较大危害。为了防止煤尘对环境的影响，国家及相关部门对选煤厂除尘提出了明确要求。其中《选煤厂安全规程》(AQ 1010—2005)规定：火力干燥、原煤准备车间等粉尘作业点，必须安装除尘设备。除尘系统与工艺设备无联锁装置时，除尘系统应在工艺设备启动之前启动，在工艺设备停止5 min之后关闭。除尘管道、易积存煤尘的设备和地面必须定期清扫。《煤炭工业污染物排放标准》(GB 20426—2006)指出：选煤厂原煤筛分、破碎、转载点等除尘设备，排放浓度不大于80 mg/m3。劳动卫生有关规定要求作业场所粉尘含量保证值为10 mg/m3。

近年来，选煤厂的粉尘治理已经引起设计、生产、研发制造部门的高度重视，一些除尘新技术、新工艺、新设备不断涌现。作为除尘设备的专业研发单位——徐州博源科技有限公司与东南大学、中国矿业大学等单位合作，从过滤选材入手，通过多年的除尘技术研究、除尘工程EPC总承包，提出了“因地制宜、技术领先、综合治理、本安达标”的选煤厂除尘理念，取得了良好的应用效果。

严重的粉尘排放会直接污染大气环境，危害现场工人的身体健康，甚至可能引起煤尘爆炸，给生产带来重大安全隐患。因此，对选煤厂的粉尘进行综合治理，已成为一个亟待解决的问题。因此，开发研制除尘新技术、新工艺、新材料、新设备，显得尤为重要。

1 选煤厂工艺点产尘机理分析

选煤厂产尘点大致上有两类：一类是室内产尘点，如带式输送机转载及落料点、给煤机、振动筛、破碎机等；另一类是室外产尘点，如快速装车站下溜槽处等。煤流在带式输送机转载处、给煤机改向处，伴随着摩擦与碰撞产尘；在落料点处主要是冲击、碰撞产尘；在振动筛处主要是摩擦与碰撞产尘；在破碎机处主要是挤压冲击、碰撞产尘。由于生产线较长，煤炭经过长距离的颠簸与翻腾，原来固有的自由水分会部分蒸发，其裂隙毛细中存在的水分因压力不均致使煤块崩裂成末煤，末煤率增加又进一步加大了粉尘飞扬的程度，如此循环往复。在除尘设计中，还要重视下述煤质及工艺特点：

(1)外在水分低的露天矿来煤煤尘量大，除尘系统性强。我国露天开采原煤量约占煤炭总产量的14%，其特点是全部作为动力煤，外在水分低，干法筛分量大，加工过程中产尘量大，除尘系统设计要更加全面。

(2)褐煤除尘难度大、制约因素多。褐煤具有水分大、挥发分高、发热量低、化学反应性强、易风化碎裂、易氧化自燃等特性，具有更高的末煤率，在转载、冲击、下落、振动等生产过程中，比其他煤种更易产尘，粉尘治理既要防止粉尘扩散，又要考虑防爆自燃。

(3)原生煤泥含量大的原煤除尘设备能力要富裕。我国部分矿区煤极易碎，有些煤田由于矿压影响，原生煤泥含量大于20%，如韩城煤田、郑州煤田等。这类煤在除尘设备选型中，选型系数要大于正常的除尘设计。

(4)储配煤系统局部产尘面积大。有些选煤厂有外来煤系统，由于煤炭倒运次数多，汽车受煤坑下除尘战线长、除尘难度大。如新疆某选煤厂EPC总包，受煤坑除尘验收不达标，反复修改，经济损失较大。由此引申到煤化工、电厂的受煤系统，如果采用技术不合理或除尘点覆盖不完善，除尘效果难以达标。

(5)大运量、高带速输送系统除尘战线长。由于近年来新建千万吨级及其以上的特大型矿井及选煤厂较多，加之铁路快速装车系统运量大，带式输送机输煤系统带速配置多在4 m/s左右，有的甚至达到6 m/s，由于其运距长、带速高，扬尘现象严重，在除尘设计时，要和选煤工艺、机制等专业密切配合，从工艺布置、设备设计、除尘设计等方面，综合考虑除尘。

(6)智能化选煤厂除尘设计及效果应引起重视。智能化的目的是采用互联网+、大数据、云计算、网络化及高度自动化，实现无人操作的系统自我闭环优化运行，达到减人提效、优化运行的效果。但是除尘设计不完善、卫生条件差、环保不达标，仍不能按智能化选煤厂验收。因此，对于智能化选煤厂的建设，除尘完善化、智能化也是非常关键的指标。

2 治理技术探讨

近年来，国内外在煤尘污染的控制措施和研究方法上都取得了较快的发展，主要技术包括：

(1)喷雾降尘：该技术主要是向空气中的浮游粉尘喷射水雾，通过增加粉尘的质量达到降尘目的。其关键是根据粉尘粒径寻找匹配的雾滴，从而形成具有良好降尘效果的雾流，改善粉尘的亲水性。目前采用喷雾降尘技术的主要有超声雾化除尘、高压喷雾除尘等。

(2)除尘器除尘：包括采用干式布袋除尘器和湿式纤维除尘器等。这种技术除尘效率较高，但要求较大的设备体积和较大的风量，安装困难，且控制复杂。

(3)泡沫除尘：该技术除尘效率可达90%以上，对粒径在5 μm以下的呼吸性粉尘，除尘效率也达80%以上，但必须要有符合安全卫生和使用要求的廉价发泡剂，还要根据不同的尘源要求配套不同型号的泡沫除尘设备。

上述除尘技术有其适用场合和使用条件，都有其自身的优缺点，没有一种除尘技术能够适用所有场合。徐州博源公司经过多年的工程实践和技术研发，本着“因地制宜、技术领先、综合治理、本安达标”的除尘设计治理理念，相继开发了系列超声雾化除尘器、湿式负压诱导除尘器、干式负压诱导除尘器、惯性沉降装置等专利产品；并结合褐煤的特点及生产工艺，针对不同类型的产尘点配置不同类型的除尘设备，保证了较好的投资经济性、较佳的除尘效果、合理的使用及维护成本等要求。该公司的主要除尘技术装置如下：

(1)带式输送机机头、带式输送机机尾(落料点落差不大于3 m)、给料机：采用超声雾化抑尘+惯性沉降装置。惯性沉降装置包括定制的集尘罩、阻尼沉降室、抑尘密封帘、磁性软密封、耐磨防溢裙板等，将这些部件进行综合配置和有机结合，设置在产尘点上方，将产尘点的粉尘最大限度的进行局部密封，阻止粉尘的扩散逃逸，并且使粉尘在密封空间内受自身重力作用逐步分级沉降；同时粉尘在密封空间内随气流作用流经阻尼沉降室和抑尘密封帘，加速了粉尘沉降过程并有效缩短了沉降距离。超声雾化抑尘装置包括超声雾化喷嘴、低压供水设备及管路、低压空压机及管路、控制设备等。其原理是：特定压力的水和压缩空气进入超声雾化喷嘴内，发生机械共振，共振频率位于超声波频率范围内，在超声波、机械共振的作用下，可喷出1～10 μm的超细水雾。将若干超声雾化喷嘴设置于惯性沉降装置的集尘罩上，对惯性沉降装置密封的产尘点空间持续雾化；超细水雾可与各种粒度的粉尘有效吸附、粘结(尤其对5 μm以下呼吸性粉尘)，达到一定重量后快速沉降到物料中，随物料带走，不需要二次处理；超声雾化的用水量极小，对物料的增重小于0.02%。

(2)振动筛：不建议采用湿式抑尘装置，因其易对筛网造成粘堵；在干旱缺水地区，宜采用干式负压诱导除尘器+惯性沉降装置；在非干旱地区，可采用湿式负压诱导除尘器+惯性沉降装置。通过设置惯性沉降装置对振动筛上部进行密封，形成局部密闭空间，再通过负压诱导除尘器对筛面产尘进行吸收过滤处理。

(3)破碎机下带式输送机机尾、其他带式输送机机尾(落料点落差大于3 m)：由于此类产尘点具有较大的落料冲击气流，在干旱缺水地区，宜采用干式负压诱导除尘器+惯性沉降装置；在非干旱地区，可采用湿式负压诱导除尘器+惯性沉降装置。通过设置惯性沉降装置，对高落差落料冲击气流进行疏导，减缓扬尘速度，并通过负压诱导除尘器对局部空间进行泄压形成负压，对含尘气流进行吸收过滤处理。

3 结 语

选煤厂除尘不仅是环境保护、职业安全与劳动保护的要求，也是智能化选煤厂建设、质量标准化选煤厂考核的重要内容。传统的选煤厂除尘设计，只重视原煤干法筛分环节，对选煤厂全工艺流程的梳理及除尘设计重视不够。徐州博源公司提出的选煤厂除尘理念，将有助于推进我国选煤厂(包括电厂及煤化工的输煤系统)除尘设计、施工及使用效果更上一个新台阶。