选煤厂粉尘治理工艺的探索

梁 明

(山西国辰建设工程勘察设计有限公司，山西 阳泉 045000)

1 粉尘治理的背景

目前，环境保护越来越受到人们的重视和关注，煤炭工业对环境的污染主要是水和大气，尤其是粉尘污染问题。原煤在筛分、破碎、储装运等过程中，产生大量的煤粉，粉尘肆意飞扬，超过煤炭工业污染物排放标准中的规定，既污染了周围的环境，也严重影响了职工的身体健康，导致尘矽病几率大大增加。更严重的是，煤尘浓度达到一定值时，遇火极易发生爆炸事故。为此，生态环保部在秋冬大气污染治理方案中对选煤厂粉尘治理提出了要求。

(1)《京津冀及周边地区2019—2020年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》中提到“山西省煤炭洗选企业较多的城市应制定专项整治方案，全面提升煤炭储存、装卸、输送以及筛选、破碎等环节无组织排放控制水平。”

(2)《山西省打赢蓝天保卫战2019年行动计划》中提到推进煤炭(含洗煤)重点行业物料(含废渣)运输、装卸、储存、转移和工艺过程等无组织排放深度治理，做到物料密闭存储堆放、密闭传输、密闭运输。

对选煤厂的粉尘治理已经提升到了前所未有的高度。粉尘治理可以改善选煤厂环境，提高职工的健康水平，并对社会及地区的环境改善有积极的意义。在日益严格的环保排放要求下，选煤厂煤尘治理势在必行，也是煤企可持续发展的必然选择。

2 粉尘治理规范及排放标准对粉尘治理的规定

(1)AQ 1010—2005《选煤厂安全规程》(下同)规定：煤仓和原煤准备、干选、干燥车间等煤尘比较集中的地点，空气中煤尘含量不得超过10 mg/m3。

(2)GB 20426—2006《煤炭工业污染物排放标准》(下同)规定：原煤筛分、破碎、转载点等除尘设备大气污染物排放限值为颗粒物小于80 mg/m3或设备去除率大于98%。

(3)一些省市的地方标准，如《阳泉市大气污染防治工作领导办公室关于在全市工业企业开展大气污染防治千企千策服务企业“春风”行动的通知》(阳大气办[2019]16号)中要求选煤厂颗粒物尾气排放标准是10 mg/m3。

上述几项规定中，《煤炭工业污染物排放标准》与《选煤厂安全规程》相比指标偏高，存在执行矛盾问题。两项标准发布距今已有10多年，其规定指标已低于近几年发布的地方标准，已不适应当前的环保要求，亟待修改。与最新发布的其他行业规范相比，《煤炭工业污染物排放标准》规定的排放限值偏高，如燃煤电厂超低排放颗粒物排放标准是10 mg/m3，各地发布的颗粒物限值均按照从严执行，因此选煤厂室内和室外尾气排放标准均按照10 mg/m3确定。

3 选煤厂粉尘治理工艺

3.1 喷雾除尘或干雾抑尘

目前，选煤厂最常用的除尘工艺是喷雾除尘或干雾抑尘。喷雾除尘是由高效雾化喷嘴向尘源喷射水雾，含尘气体在雾化区相互接触，使水雾颗粒与粉尘颗粒相互碰撞、粘结、聚结增大，并在自身重力作用下沉降，达到抑尘的作用。干雾抑尘装置是由压缩空气驱动声波震荡器，通过高频声波的音爆作用在喷头共振室处将水高度雾化。干雾抑尘装置产生的水雾粒径小，雾化效果好。

喷雾除尘、干雾抑尘主要作用力是重力，对于小于50 μm的粉尘沉降缓慢，需要水雾和颗粒凝结成较大颗粒，才有较好的沉降效果。这种工艺仅仅是降尘、抑尘措施，但是生产过程中并不能使空气中煤尘含量小于10 mg/m3。因此，笔者认为这项常用的措施不符合《煤炭工业污染物排放标准》和《选煤厂安全规程》的规定，面对严苛的环保要求，煤炭行业需要寻求更好的除尘工艺。

3.2 袋式除尘

袋式除尘器是一种利用织物将粉尘从气流中过滤分离出来的高效除尘设备，效率可达99%以上。其结构简单、性能稳定可靠，对负荷变化适应性好，运行管理简单，特别适宜捕集细微而干燥的粉尘，所收干尘便于处理和回收利用。

袋式除尘器不适于净化含油、水及粘结性强的粉尘，也不适用于净化有爆炸危险或带有火花的含尘气体。选煤厂尾气排放要达到超低排放标准要求，应采用精细滤料、清灰效果好的脉冲喷吹清灰方式的袋式除尘器。

目前选煤厂广泛使用袋式除尘器，尾气治理后颗粒物浓度多为10～30 mg/m3。笔者认为，这种传统的袋式除尘器并不能稳定保证“空气中煤尘含量不得超过10 mg/m3”，需对该工艺进行改进。

3.3 旋风除尘器

旋风除尘器是利用旋转气流的离心力使尘粒从气流中分离出来。该方法具有结构简单、体积小、占地面积小等优点。该方法中旋转气流速度很高，离心力远大于重力，重力对于旋风除尘器的影响可以忽略，只是重点部位必须采用耐磨内衬，不适合粘结性和纤维性粉尘，通常用于分离粒径大于5 μm的尘粒。普通的旋风除尘器效率一般在70%～90%。选煤厂主要用于干选车间和烘干车间尾气净化，常用于多级除尘的预除尘。

3.4 文丘里洗涤器

这是一种高效湿式洗涤器，常用于除尘和高温烟气降温，也可以用于吸收气态污染物，具有体积小、效率高、冲洗方便等优点；对0.5～5 μm的尘粒，除尘效率可达90%～98%，但阻力较大，运行费用略高。捕集的煤尘进入煤泥水，净化后的空气排入大气，煤泥水处理可利用选煤厂煤泥水处理系统。该设备在济二矿选煤厂取得了较好的粉尘治理效果。

4 选煤厂粉尘治理原则

(1)治理后空气中和尾气中颗粒物含量不得超过10 mg/m3。

(2)原煤筛分前，尽量避免采用喷雾除尘、干雾抑尘除尘器，该工艺会增加原煤水分。当原煤外水大于7%时，原煤筛分效率迅速下降，尤其是3 mm/6 mm干法筛分时，会大大降低筛分效率，导致采用脱粉入选工艺的选煤厂处理能力降低，甚至影响选煤厂的正常运行。

(3)洗选后产品转载、破碎等环节尽量避免采用袋式除尘器，洗选后的煤炭含有大量水分，对于高湿气体，容易引起布袋糊袋，净化效率迅速下降。

5 粉尘治理工艺的可行性方案

对于空气和尾气中颗粒物含量不超过10 mg/m3的标准，目前选煤厂常用的除尘工艺基本难以达到，因此需要采用新材料、新工艺或多级净化除尘工艺。

5.1 袋式除尘器二级净化工艺

目前选煤厂广泛使用袋式除尘器，尾气治理后的颗粒物浓度多为10～30 mg/m3。要想达到10 mg/m3，只需再增加一级袋式除尘器，目前干选车间的尾气净化普遍采用该工艺。

5.2 精细滤料袋式除尘器

袋式除尘器的核心是滤袋，滤袋材质常采用新型超细纤维过滤层，并覆以微孔薄膜，以表面过滤方式净化尾气。同时滤袋要有一定的机械强度和抗磨、抗拉性能，同时要容易清灰。该滤袋由于价格昂贵，加之国内选煤厂对尾气治理不重视，所以选煤厂很少使用。随着环保部门加大对选煤厂无组织排放的治理力度，以及企业对员工职业健康的重视，选煤厂精细滤料袋式除尘器会有较大的发展。

5.3 湿式旋风洗涤器和文丘里洗涤器组合净化工艺

湿式旋风洗涤器是在旋风除尘器的基础上加装喷水装置，湿式旋风洗涤器中心设1个喷雾用多孔管，含尘气体由下部沿切向导入。主要除尘机制包括中心区水滴的碰撞作用、旋转气流的离心力以及水滴甩向器壁后形成水膜的黏附作用。对于大于0.5 μm的粉尘，除尘效率可达90%以上。选煤厂尾气先通过湿式旋风洗涤器，净化后的尾气再通过文丘里洗涤器。文丘里洗涤器是一种高效除尘器，主要净化0.5～5 μm的尘粒，除尘效率可达90%～98%。文丘里洗涤器和湿式旋风洗涤器2种除尘器的共同组合叠加作用，对于选煤厂粉尘有着较好的净化效果。

湿式旋风洗涤器和文丘里洗涤器捕集的煤尘进入煤泥水，净化后的空气排入大气。煤泥水处理可利用选煤厂煤泥水处理系统，不存在更换滤袋问题。该方法整体运行成本较低，在选煤厂尾气治理方面有较大的前景。

6 结 论

选煤厂的粉尘治理越来越受到人们的重视和关注，生态环保部也提出要推进选煤厂粉尘无组织排放的深度治理，地方政府也出台了相关政策要求，这些举措将极大地促进煤尘治理新技术、新材料等的研究、开发与推广，加速推动煤尘治理的力度。