浅谈矿山破碎筛分工序中除尘设计改进建议

2024-06-02尹计修

中国设备工程 2024年10期

尹计修

（功力机器有限公司，山东淄博 255100）

矿山破碎筛分工序的高效运行对于矿石的加工和生产具有至关重要的作用。然而，工序中产生的大量粉尘却成为限制其可持续发展的一个瓶颈。这些细小颗粒的粉尘不仅会造成空气污染，还可能对工作人员的健康造成危害。因此，如何有效地控制和减少粉尘排放，成为矿山工业迫切需要解决的问题。

1 除尘设备选型

在矿山破碎筛分工序中，选取适当的除尘设备是确保有效除尘的首要步骤。根据矿石的特性和工序要求，常见的除尘设备包括湿式除尘器、干式除尘器和电除尘器等。在选择除尘设备时，必须综合考虑以下关键因素。

（1）粉尘特性。矿石产生的粉尘具有多样性，包括粒径、湿度和化学成分等。某些粉尘可能易于湿化，而其他粉尘则更适合通过干式处理。因此，必须进行详细的粉尘特性分析，以便选择最适合的除尘设备类型。（2）处理能力。除尘设备的处理能力需要与破碎筛分工序的产量相匹配。选择处理能力过小的除尘设备可能导致处理不足，粉尘无法有效去除，影响工作环境和粉尘排放达标；而过大的处理能力则可能造成资源浪费。因此，必须确保除尘设备的处理能力与工序需求相符。（3）能耗和运维成本。除尘设备的能耗和运维成本直接影响整体经济效益。在选型过程中，应考虑设备的能耗水平以及维护、更换滤材等方面的成本。寻找能效较高且维护成本较低的除尘解决方案，有助于实现经济可行性和可持续性。图1 是一种环保型除尘设备工作原理的示意图。

图1

2 系统设计优化

除尘系统的设计是确保矿山破碎筛分工序中粉尘控制效果的关键。通过充分考虑整个工序的流程和布局，可以实现最佳的除尘效果，从而降低粉尘排放，改善工作环境质量。

2.1 合理布局

在矿山破碎筛分工序的除尘系统设计中，合理的设备布局是确保除尘效果的关键因素。通过将除尘设备放置在粉尘产生较为集中的区域，能够最大程度地捕捉和处理粉尘，从而降低粉尘对环境和人员健康的影响。精确定位除尘设备，重点关注粉尘产生点，能够迅速捕获粉尘，减少其在空气中扩散。此外，覆盖工序中的关键区域是确保除尘效果的重要保证，通过考虑流动路径和物料传输，确保每个粉尘产生点都得到有效控制。通过合理的布局，除尘设备能够快速响应粉尘产生，减少粉尘在工作区域的传播，从而改善工作环境和除尘效率。

2.2 气流设计

除尘器风量计算公式是指计算除尘器所需的风量大小的公式，其通用公式为：Q=V×n，[Q 为风量（m3/时），V 为气体体积(m3)，n 为气体量(次/时)] 。合理计算风量有助于确保除尘器能够有效处理产生的气体体积，从而实现粉尘的捕捉和清除。气流设计在矿山破碎筛分工序的除尘系统中具有关键作用。通过优化气流路径，精确捕捉和输送粉尘至除尘设备，可以有效地遏制粉尘扩散，实现高效的粉尘控制。合理的气流设计能够确保粉尘在产生点附近被捕获，避免其再次飘散，保护周围环境和人员健康。同时，合理的输送气流能够将粉尘有效送达除尘设备，减少二次扬尘的发生，提高除尘效率。

2.3 管道设计

除尘管道风量计算公式的核心是根据管道的尺寸和风速来计算风量，其通用公式为：F=Q/3600V，[F 为界面积(米2)，Q 为风量(米3/时)，V 为风速(米/秒)] 。通过适当的界面积设计，可以最大程度地增加粉尘与气流的接触，从而提高捕捉效率。管道设计在矿山破碎筛分工序的除尘系统中扮演着重要角色。合理匹配管道尺寸与气流量，能够确保气流的稳定性和粉尘捕捉效果。管道尺寸过小或过大都可能影响气流速度，从而影响粉尘的沉降和输送效率。通过精确计算和匹配管道尺寸，可以实现稳定的气流运行，避免涡流和湍流等现象的出现。

2.4 监控系统

在矿山破碎筛分工序的除尘系统设计中，引入实时监控系统具有重要意义。监控系统能够全面监测除尘设备的工作状态和粉尘排放浓度，为确保系统稳定运行提供关键支持。通过实时监测工作状态，监控系统能够及早发现并响应设备的异常情况，避免潜在故障影响除尘效果。同时，实时监测排放浓度有助于保证粉尘排放符合环保要求，降低对环境的不良影响。监控系统不仅能够提供实时数据，还具备及时预警和干预的功能。一旦系统检测到异常情况，警报会迅速发出，使操作人员可以迅速采取措施，确保问题得以及时处理。这有效降低了故障风险，保障了除尘系统的持续高效运行。

3 技术创新和改进

除尘领域的技术不断演进，通过不断创新和改进，可以提升矿山破碎筛分工序中的除尘效果，实现更好的环境保护和资源利用效率。

3.1 高效过滤材料

在矿山破碎筛分工序中，技术创新的一个关键方向是研发和应用高效过滤材料，以有效改善除尘效果。传统的过滤材料在捕捉细小粉尘颗粒方面可能存在一定的局限性，因此，引入新型过滤材料能够显著提高捕捉效率，从而减少粉尘排放浓度，降低对环境的不良影响。

（1）纳米纤维材料。纳米纤维材料因其超细微观结构和高比表面积而备受关注。这种材料具有较小的孔隙尺寸，可以更有效地捕捉细小的粉尘颗粒，阻止它们进入大气中。通过在除尘设备中应用纳米纤维材料作为过滤介质，粉尘的捕捉效率得以显著提升，从而减少排放的粉尘量。（2）活性炭滤材料。活性炭作为一种吸附材料，具有出色的吸附性能，可以有效去除空气中的颗粒物和有机污染物。在除尘过程中引入活性炭滤材料，可以使粉尘中的有害化学物质被吸附并固定在材料表面，减少这些物质对环境和人体的危害。（3）综合效益。这些高效过滤材料的应用将显著改善除尘系统的性能。通过捕捉更多细小的粉尘颗粒，粉尘排放浓度得以降低，工作环境质量得以提升。此外，这种技术创新还能够促进环境保护和可持续发展目标的实现，为企业赢得环保形象，有助于满足严格的排放标准。

3.2 智能控制系统

引入智能控制技术是优化除尘系统的关键一步。在矿山破碎筛分工序中，粉尘的产生量和环境条件可能会随时变化，因此，传统的静态控制模式难以满足实际需求。通过引入智能控制系统，可以实现实时动态调整，提高除尘效率，优化能耗利用，从而实现更智能和高效的除尘过程。在智能控制系统中，传感器起到了关键作用。这些传感器可以实时监测粉尘的产生量、粒径分布、环境湿度等多个参数，将这些数据反馈给控制系统。基于这些数据，智能控制系统能够对除尘设备的运行状态进行实时分析和判断，从而实现更加精准的控制。

根据传感器获取的实时数据，智能控制系统能够自动调整除尘设备的运行模式。例如，在粉尘产生量较高的时候，系统可以自动增加风机的转速，提高气流速度，从而更快捕捉和输送粉尘至除尘设备。而在粉尘产生量较低的时候，系统可以减少能耗，降低风机转速，达到节能效果。

3.3 排放标准重要性

根据《煤矿安全规程》和《生产性粉尘作业危害程度分级》，矿山开采粉尘排放标准要求如下：全尘粉尘浓度不超过10mg/m3，呼吸性粉尘的粉尘浓度不超过2mg/m3。严格遵守排放标准不仅是法律法规的要求，更是实现环境保护和可持续发展的基本前提。通过确保粉尘排放在可控范围内，不仅可以保护周围的生态环境，还能够维护员工的健康和安全。

（1）排放标准的重要性。排放标准作为环保法规的具体化体现，设定了粉尘等污染物的排放上限，以保障空气质量和生态平衡。严格遵循排放标准有助于降低粉尘对空气和土壤的污染，减少颗粒物对呼吸道健康的危害，为社会营造更健康的生活环境。（2）技术创新与法规要求的结合。在追求更好的除尘效果时，技术创新不应忽视对法规要求的遵循。技术创新应该在保持符合法规要求的前提下，寻求更高效、更环保的解决方案。例如，在选用新型过滤材料时，需要确保其达到法规规定的排放标准，同时优化粉尘捕捉效率。这种技术与法规的结合有助于在合法合规的前提下，推动除尘技术不断进步。

3.4 能源效率改进

在现代工业生产中，节能减排已成为一个迫切的课题，除尘系统作为一个能耗较大的环节，其能源效率的改进具有重要意义。技术创新可以在多个方面集中应用，以降低除尘设备的能耗，提高系统的能源利用效率，从而实现可持续发展的目标。一种关键的能源效率改进策略是采用节能型风机。风机在除尘系统中的运行所需能量占据了相当大的比重。通过选择高效能、低能耗的风机，可以在维持正常运行的前提下降低能耗。此外，也可以利用变频调速技术，根据实际工况需求调整风机的运行速度，避免不必要的能耗浪费。

优化气流设计是另一个能源效率提升的重要方向。合理的气流设计可以降低系统内的气流阻力，减少能源损耗。通过对管道布局、弯头、收尘器等元件的优化，可以降低气流阻力，降低风机的功耗。此外，优化气流设计还能够提高除尘效率，减少需要处理的粉尘量，从而降低整体的能耗。能源回收技术的引入也是实现能源效率改进的重要途径之一。在除尘系统中，排放的废气中携带着一定的热能。通过引入热交换器或热回收装置，可以将排放废气中的热能回收利用，为其他工艺提供热能，降低整体的能源消耗。

3.5 数据分析和预测

在矿山破碎筛分工序的除尘设计中，数据分析和预测技术的应用正逐渐成为实现优化的关键一环。通过利用大数据分析和预测技术，可以更加深入地了解除尘设备的运行状况、粉尘排放情况以及系统性能，从而为改进方案提供实时且准确的信息。

（1）数据分析。大量的数据积累在除尘系统的运行过程中，这些数据蕴含着有价值的信息。通过数据分析技术，可以对除尘设备的运行参数、粉尘捕捉效率、能耗等方面进行详细分析。通过对数据的统计、趋势分析和关联性探索，可以识别出运行过程中可能存在的问题、异常情况或者改进的空间。例如，数据分析可以帮助判断何时需要更换滤材、清洁设备或者进行维护，从而避免设备运行不稳定或者损坏。（2）预测技术。基于历史数据和趋势分析，预测技术能够预测除尘设备未来的运行状况和粉尘排放趋势。通过建立模型，预测技术可以提前预测可能出现的问题，例如，设备故障、性能下降或者排放浓度上升等。这使得维护人员可以提前采取措施，防范问题的发生，从而保障除尘系统的稳定运行。此外，预测技术还可以根据实时数据进行调整，以优化设备的运行模式，进一步提高除尘效率。（3）持续改进。数据分析和预测技术不仅可以帮助识别问题，还能够为持续改进提供指导。通过不断监测和分析数据，可以对除尘系统的性能和效果进行评估，确定改进措施的实施效果。这使得除尘系统的优化变得更加科学和可持续，从而在长期内保持高效的运行状态。