综合除尘系统在柳湾煤矿选煤厂的应用

2020-02-03王卫星任学禹

山西焦煤科技 2020年12期

王卫星，任学禹

(1.山西汾西矿业(集团)有限责任公司煤质处，山西介休 032000； 2.山西汾西矿业(集团)有限责任公司柳湾煤矿选煤厂，山西吕梁 032300)

柳湾煤矿选煤厂隶属于山西焦煤集团，为一座矿井型选煤厂，位于山西省吕梁地区孝义市西南约25 km，设计能力为380万t/a，下设两个生产车间，其中一车间设计能力为180万t/a，二车间设计能力为200万t/a. 当前生产工艺均为：有压脱泥三产品重介分选—TBS粗煤泥分选—浮选分选的联合工艺。50～1 mm粒级采用有压脱泥三产品重介旋流器分选，1～0.25 mm粒级采用TBS粗煤泥分选机分选，0.25～0 mm粒级采用浮选及压滤机脱水的工艺流程。

该选煤厂运行期间经多次改建、扩建、设备升级，存在现场空间较小、部分设备老旧、除尘设施缺失等情况，除尘改造达标难度大。输煤系统是整个系统中产生粉尘的最大污染源之一,原除尘设施老旧、检修维护量大，控制方式落后，起不到应有的除尘效果，无法达到国家标准要求。因此,必须结合现场情况对输煤系统的煤尘进行治理，满足国家最新环保要求，并达到选煤厂智能化、绿色化、清洁化的治理目的。

1 粉尘治理目标

1) 环保目标。除尘设备使用后厂房粉尘浓度需满足《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2010)中《工作场所有害因素职业接触限值GBZ2.1-2007》要求：总粉尘浓度小于4 mg/m3、呼吸性粉尘浓度小于2.5 mg/m3.

2) 合理化目标。因地制宜，不增加基建，不影响生产运营；水、电耗低；使用简洁、方便，后期运行维护成本低。

2 除尘方案选择

2.1 除尘器现状分析

输料系统中设备分散度较高并且空间跨度大，料流在运输、转载、筛分、破碎等生产环节中产尘量较大，因此要重点治理。柳湾煤矿选煤厂产尘点主要分布在一车间、二车间以及动筛车间。产尘设备有筒仓下振动式给煤机、转载皮带机头、机尾、振动筛、刮板机等。

对输料系统粉尘的治理，主要是通过各种除尘器或抑尘装置来实现。除尘器的种类繁多，按照除尘方式的不同，主要分为两大类:湿式除尘器，如水膜除尘、泡沫除尘、高压雾化除尘，以及最近兴起，应用越来越广泛的超声雾化(干雾)抑尘器、湿式负压诱导等；干式除尘器，如脉冲布袋除尘器、静电除尘器、滤筒除尘器、振动扁布袋除尘器等，还有惯性沉降(无动力)抑尘装置等。这些除尘器在使用过程中均存在一定的优、缺点[1-2]，虽能一定程度上满足除尘要求，但是不能完全适应该厂的所有设备及工况条件，各类除尘方式的优缺点分析见表1.

表1 常见除尘器主要优缺点对比表

2.2 综合除尘方案

根据对各除尘方式原理和优缺点的分析，结合该厂设备产尘机理和特点，考虑现场环境和安装条件，确定了“控尘、抑尘、除尘”粉尘治理思想，采用“惯性沉降控尘+超声雾化抑尘+湿式负压诱导除尘”的综合除尘方式，以达到除尘系统建设投资小、除尘效果好、运营成本低的目的。

综合除尘原理见图1. 通过惯性沉降装置从源头减少粉尘的产生量，减少皮带撒料、漏料及落料不正导致的跑偏现象；通过高压超声雾化除尘方式将产生的粉尘就地抑制，并回到料流中，不造成二次污染并达到国家环保要求；对产尘点严重和不易于喷雾过多的地方，采用湿式负压诱导除尘器装置进行除尘。

图1 综合除尘原理图

惯性沉降装置的核心是通过一定的技术方式有效降低粉尘的惯性力，使得粉尘在单一的空气阻力作用下，在有限的空间内得到快速沉降。不同的产尘点具有不同的惯性沉降装置形式，但基本思路是一致的。一般是在产尘点全面密封的基础上，由降低惯性力装置、扩容缓阻装置、释压循环装置、阻尼抑尘帘等组成。

超声雾化抑尘技术是国际上最新发展起来的新型除尘技术，其原理是应用压缩空气冲击共振腔产生超声波，超声波把水雾激化成浓密的、达到直径只有1～10 μm的微细雾滴，雾滴在局部密闭的空间内捕获、凝聚微细粉尘，使粉尘迅速沉降实现就地抑尘。

超声雾化抑尘装置设计原理：特定压力的水和特定压力的空气分别由管路输送至超声共振雾化组件相应入口，进入共振腔体后，水、气的固有频率随即发生谐振，为初次谐振，其谐振为高频段，此时水流在腔体内被激荡为高速旋转流喷出并进入共振杯，在共振杯腔体内再次发生谐振，该谐振频率处于超声波段，由于超声谐振的结果，高速流体再次被激化，产生微米级水雾颗粒从超声雾化共振头前端扩散开来[3].

湿式诱导除尘器是通过风机建立诱导负压源，通过引风管将粉尘卷吸进除尘器腔体，再通过加湿手段实现粉尘与空气的分离，达到净化目的。

3 综合除尘主要设备

3.1 惯性沉降装置

该厂所使用的惯性沉降装置包括密闭导料槽、快速夹紧密封装置。

密闭导料槽高度比同型号普通导料槽的高度有所增加，用以增大导料槽容积，缓解导料槽正压，降低导料槽内部粉尘运动的速度，同时配置惯性降尘装置能更大地降低风速，达到降尘效果。

密闭导料槽为双层密封扩容阻尼式结构，由导料槽顶板、导料槽侧板、耐磨侧板、支架、多道橡胶挡尘帘和导料槽双层密封装置组成。导料槽截面图见图2.

1—盖板 2—侧板 3—支撑角钢 4—快速夹持器 5—双层防溢裙板 6—耐磨板图2 导料槽截面图

1) 密闭导料槽耐磨衬板。

密闭导料槽耐磨衬板为通用规格，可使用在任一处导料槽上，互换性好，同时耐磨侧板采用了可调整结构形式，可在现场进行位置调整，满足现场安装需求。主要技术参数：适用带宽B=1 000/1 200 mm，侧板厚度δ8 mm为Q235 A材质，盖板厚度δ6 mm为Q235 A材质，耐磨厚度δ12 mm为16Mn材质，盖板形式为矩形和弧形，循环装置为Q235 A材质，理论带面至导料槽顶面高度810 mm.

2) 导料槽双层密封。

导料槽双层密封装置包括双密封防溢裙板、夹持器、圆头角铝等。其主要技术参数：裙板为聚氨酯与天然橡胶复合材质，裙板高度200 mm，橡胶板厚度15 mm，角铝截面尺寸为40 mm×40 mm，螺栓为304不锈钢材质。

3) 双密封防溢裙板。

双密封防溢裙板采用夹持器和圆头角铝配合安装，夹持器采用手柄式快速夹持器，无需工具即可进行拆卸，维护方便。夹具与固定角钢彼此连结不会脱落，夹持器与圆头角铝配合使用，夹持器间隔500 mm. 圆头角铝为铝合金挤压成型，每段长度1～2 m. 快速夹持器组合安装图见图3.

图3 快速夹持器组合安装图

安装时，导料槽每侧防溢裙板按要求做通长，与全部导料槽的总长同长，不拼接，防止接头处粉尘外溢。

4) 阻尼抑尘帘。

阻尼抑尘帘可降低含尘气流的运行速度，并使粉尘黏附在橡胶条上，具有“尘降料走”的功能，便于安装和更换。阻尼抑尘帘采用阻燃(阻燃值40以上)、耐酸碱、抗微生物、高耐磨、柔性、抗冲击、防撕裂、抗老化的柔性耐磨材质制作，厚度不小于6 mm，应具有表面光滑、优异的介电性能，不易起静电黏接等特性。主要参数：抑尘帘为三元乙丙橡胶条材质，橡胶条d6 mm，阻燃值为40以上，使用寿命为3年以上。

阻尼抑尘帘装置布置原则：

1) 除尘器吸入口与无动力抑尘装置出口间至少布置1道。2) 无动力抑尘装置的除尘器吸入口处与第一个落料点之间至少布置2道。3) 两个落料点之间至少布置1道。4) 无动力抑尘装置尾部端口与尾部第一个落料点之间至少布置2道。

阻尼抑尘帘布置遵循上述原则的同时，需考虑与无动力抑尘装置其他附属设备的关系，灵活调整阻尼抑尘帘装置的间距。

3.2 超声雾化抑尘装置

超声雾化抑尘装置主要由雾化喷嘴、水增压系统、空气增压系统、管道及过滤系统、控制系统等组成。超声雾化抑尘装置组成见图4.

图4 超声雾化抑尘装置组成图

对于可密闭产尘点，如皮带机头、落料点、振动筛、给煤机等，在产尘点加装集尘罩及密封，并在集尘罩上布置若干超声雾化抑尘共振组件，通过对喷雾角度及雾量的预调节整定，使生产过程中雾量与粉尘量达到合理配比，随煤流就地沉降，获得最佳除尘效果。

3.3 湿式负压诱导除尘器

湿式负压诱导除尘器由煤矿用防爆抽出式局部通风机与湿式振弦捕尘器组成。配装的风机可选用轴流式、离心式、混流式系列防爆型抽出式局部通风机,其工作原理图见5. 在产尘点上方设置合理的集尘罩，风机将粉尘通过引风管持续不断的吸入，通过内部设置的振弦过滤板时，在来流方向上设置的水喷雾器向振弦过滤板上喷雾，附有水幕的纤维能使粉尘湿润增重、凝并或滞留，同时由于通过的含尘气体使纤维在气流冲击下产生振动，强化了水雾雾粒与含尘气体中粉尘的冲突，提高了对微细粉尘的捕获率，振动也提高了振弦过滤板自身纤维的自净能力[4].

图5 湿式负压诱导除尘器工作原理图

由于水喷雾器不断向振弦过滤板喷雾，经过振弦过滤板的含尘气体变成含有水雾与湿润粉尘粒子和粉尘团的混合物，部分尘粒或尘团被捕获，因水幕的加厚或其自重而随水流下降，同时自洁清洗振弦过滤板上的积尘；其余粉尘及微粒经水幕碰撞变成湿润的粉尘、尘团进入脱水装置分离，被分离的煤泥水经排污口排出，净化后的空气从排风口排出，达到处理粉尘的目的。