黄陵二号煤矿选煤厂新式除尘系统的应用

路龙波，王江波，马正乾

(陕西黄陵二号煤矿有限公司，陕西 延安 727307)

0 引言

黄陵二号煤矿选煤厂起原煤体系分成原煤上仓胶带机、原煤给煤体系、原煤筹备体系。原煤上仓胶带机同产品转载胶带机承接起来，原设置里没有除尘设备，且为预防冬天气温低限制设施运行，对胶带机走廊借助密封举措增加了煤尘污染，特别是在运转起初及卫生清理时，扬尘污染显得更加严重，煤尘污染最严重时可达20～30 mg/m3左右。原煤给煤体系因为141回煤暗道胶带机运转、201进厂胶带机机头的卸料以及给煤机卸料，导致了煤尘污染，最严重时可以达到25～35 mg/m3。原煤筹备体系因为破碎机的破碎、原煤分级筛的振动，导致了煤尘污染，最严重时可以达到20～30 mg/m3。为解决煤尘问题，对原煤系统进行了整体分析，归纳总结出造成煤尘污染的主要原因，并探寻合适的降尘方法。

1 煤尘的产生及除尘工艺

1.1 煤尘的产生

原煤体系煤尘主要是原煤在落下历程里出现的，可以分成浮游煤尘以及沉积煤尘。煤尘自静态至悬浮实现一次尘化的过程包括热气流、诱导气流、剪切压缩以及综合情况4类[1-3]。尘化之后的含尘气团被别的气流运送到胶带机走廊，别的模块叫做二次尘化情况。一般选煤厂煤尘尘化属于由多类情况整体导致的，这是由于煤尘的沉降速率远远地比走廊里面气体的湍流脉动速率要小，因此，如果煤尘因为某一因素出现悬浮状态，就能够在走廊气体里长时间滞留。在产出过程中，车间里的气体湍流脉动速率常常大于0.5 m/s，而10 μm煤尘在静态气体里沉降速率不到0.1 m/s，所以唯有停机很长某段时间之后，悬浮于厂内的煤尘才可以最后因为自身重量根据对数曲线沉降在距离尘源15～20 m的地面以及设备表层上构成积尘。而胶带机走廊属于狭窄安排，沉降间距常常会远超这一范围。这一地面积尘靠风力作用很难被吹动，唯有在人为作用力以及风力的共同影响下才会到处飞扬。

1.2 除尘工艺分析

降尘原理：煤尘存在荷电性吸湿性、分散性、凝聚性、燃爆性、悬浮性以及吸附性等特征，成分主要是碳，包含较少的磷、硫以及矿物质[4-6]。因此，可以应用煤尘的此类特征实现降尘、除尘的目的。

降尘方法：目前国内在选煤厂煤尘治理一般采用一级旋风收尘、袋式收尘、电收尘、沉降室法等方法[7-10]。①一级旋风收尘法。收尘效率低，不能满足净化要求，用在忽冷忽热、含湿量大的环境中收尘易结露积灰，堵塞后效率极低，还会造成含尘气体排不走，工作环境恶化；②袋式收尘法。收尘效率高，设备体积大，维修费用高。为避免结露须加热保温，能耗高；③电除尘。可以获得满意的效果，但价格昂贵，操作维修费用也高，同时也必须采取防止结露的保温措施，否则容易造成极板结皮和腐蚀，影响收尘效果和使用寿命；④沉降室法。设备简单、投资节省，但只适用于大颗粒灰尘收集。

2 “陶瓷多管除尘器+喷淋湿法除尘塔”除尘系统

通过几种除尘工艺的对比，经过多方现场实地考察、论证，并结合黄陵二号煤矿选煤厂实际情况，最终选用湖北中冶环境工程有限公司研发的“陶瓷多管除尘器+喷淋湿法除尘塔”除尘系统。

2.1 陶瓷多管除尘器

主要技术参数：“陶瓷多管除尘器+喷淋湿法除尘塔”除尘系统主要由陶瓷多管除尘器、喷淋湿法除尘塔和喷淋循环水系统组成。陶瓷多管除尘器处理能力为3 000～270 000 m3/h，工作阻力小于1 000 Pa，除尘效率不小于85%。

工作原理：该除尘系统通过引风机产生的负压将各个密封的产尘点产生的煤尘进行抽排，利用陶瓷多管除尘器对大颗粒煤尘进行收集，细颗粒煤尘进入喷淋湿法除尘塔通过多层喷水进行集中灭尘。对于陶瓷多管除尘器而言，它属于旋风除尘器，除尘器的排气管系、机芯(导向器)以及旋风子借助优良陶瓷材质，当包含煤尘空气涌进除尘器进口，经过陶瓷导向器，在旋风子之内转动，在离心力效果下，大颗粒煤尘同空气剥离开来，煤尘下降于集尘箱里面，再通过锁气阀外排。

优点分析：①处理风量非常大，荷载适应性相当强；陶瓷机芯非常光滑，相当耐用，不会出现堵塞情况；占地面积非常小，可以依照用户场所现状，根据实际情况，有效地进行安装，放在露天、房间里都可以；②管理方便、维护简单，陶瓷多管除尘器属无动力源设备，不存在机械故障，基本上可以达到免维护的效果；③一次性投入非常少，跟静电除尘器比起来，整体投入仅仅有静电除尘器的1/10。跟水膜式除尘器比起来，用不着水，并无二次扬尘，并无废水外排，用不着添加水处理的设施；④节约能源，这一除尘器属于节能型除尘器，跟水膜式除尘、电除尘相同，均要求消除烟气外涌阻力耗费部分电能，然而它自身无需耗费能源，而电除尘器却需要耗费电能才可以运转。

2.2 喷淋湿法除尘塔

主要技术参数：系统阻力不超1 500 Pa，喷淋循环水用量约2 400 m3/h，除尘效率不低于90%。喷淋塔湿法除尘塔属于大液气比的除尘设施，尤其适合对特大煤矿的煤尘进行处理，可以除去φ0.3 μm之上的吸水性颗粒物，去除实效达到了90%。

工作原理：通过陶瓷管除尘器预除尘处理的煤尘气涌进喷淋塔湿法除尘塔后，其具体的工作理论如下。①除尘塔均流板。塔内下方安装一层均流板，均流板把进塔的煤尘在除尘塔中进行分配，使煤尘在塔体内能够均匀分布；②除尘塔喷淋层。除尘塔内的煤尘在负压的作用下沿除尘塔上行，塔中部合理布置多层喷淋层，喷淋水由螺旋喷嘴喷出形成空间雾态，生成的水气层与煤尘中的颗粒物结合，使煤尘产生亲水性，从而除去煤尘中的细粒煤尘；③气流除湿除雾。纯化后的气流涌进顶端除雾层，除雾层里面装配2层双折流板式除雾器，除雾器的上下层面分别装配一层面的冲洗喷嘴，喷嘴根据设计的时间对除雾器进行有效冲洗，从而预防煤泥凝结。气流经过除雾除湿之后，沿着湿烟囱排进大气之内。

2.3 喷淋循环水系统

循环水由选煤厂复用水代替，无需再进一步净化，喷淋塔洗涤煤尘气后含有煤尘的煤泥水沿排污管流入喷淋塔湿法除尘塔旁边的浓缩池，经浓缩池沉淀净化后的水再复用到喷淋塔湿法除尘塔。这样既可以达到除尘的目的，又节约了纯净水的投入，也可以实现煤泥水闭路循环的效果。陶瓷多管除尘+喷淋塔除尘工艺程序简略图，如图1所示。

图1 陶瓷多管除尘+喷淋塔除尘工艺程序简略图

2.4 创新点及除尘效果

创新点：①针对选煤厂煤尘的易燃、易爆、颗粒细小特性，选用陶瓷多管除尘器除尘效率高，可捕捉粒径0.3 μm的细小煤尘，除尘率高达90%以上；②陶瓷多管除尘器应用灵便，对风量进行处理可以从每小时几百立方米至几十万立方米，能够当做径直设在房间、机床周围的小型机组，也可以当做特大的除尘室，也就是“袋房”；③陶瓷多管除尘器构造非常简易，运转相当平稳，初期投入相当少(相较电除尘器)，维修便利。因此陶瓷多管除尘器普遍运用在除去煤尘污染、收回废料、改善环境等；④陶瓷多管除尘器极易处理煤尘，多管陶瓷除尘器属于某一干式纯化设施，无需用水，因此没有泥浆处理或者污水处理需求，搜集的煤尘极易收回应用；⑤湿式喷淋塔能够合理地把直径是0.1～20 μm的固态或者液态粒子自气流里剔除，与之同步也可以脱离一些气态污染物。它具有构造简洁、占地面积非常小、运作及修理便利及纯化实效率高等一系列优势。可以对高湿、高温的气流进行处理，把易爆、易燃的或然性下降到最小。但采用湿式喷淋塔时要特别注意设备和管道腐蚀及污水和污泥的处理等问题；⑥该喷淋塔对粒径小于5 μm煤尘的除尘效率高，使用寿命长达5～8年，结构紧凑，占用空间小，耗水量小，每秒处理5～7 m3含尘气流的占地面积约为4 m3，耗水约1 t/h。

除尘效果：通过对原煤系统各个产尘点除尘系统投运前后煤尘浓度(全尘)的监测，该除尘系统除尘效果较好，除尘平均效率为82%，最高可达到94%，详见表1。

表1 煤尘浓度(全尘)监测结果

3 结语

煤尘污染的生产背景极度损害工人的身体健康，可以导致肺部病变；悬浮的煤尘也属于导致煤爆炸的危险因素，且高浓度煤尘还会加速器械损伤，降低精密器材的应用寿限。因此，有效控制煤尘的出现，监控生产环境煤尘浓度，对保障从业工作者身体健康、防范事故的发生非常关键。“陶瓷多管除尘器+喷淋湿法除尘塔”除尘系统在黄陵二号煤矿选煤厂的应用，大大降低了准备车间的煤尘浓度，有效地解决了原煤准备系统煤尘严重污染的问题，改善了职工的作业环境，保障了职工的生命健康。