安家岭矿干法选煤厂车间煤尘的治理研究

杨晓东，贺 斌，苗新福

(朔州市平朔矿联煤炭有限责任公司，山西 朔州 036000)

煤尘是影响选煤厂高效安全洁净生产的主要因素之一，尤其是10 μm 以下的浮尘，不仅对职工健康极为有害[1]，同时也会加快设备的磨损，破坏电气绝缘性能；最重要的是煤尘存在较大的安全隐患，当其浓度达到一定限度时，容易引起爆炸事故，严重影响选煤厂安全生产工作的正常开展[2]。所以，无论从安全生产角度，还是从环保角度考虑，粉尘污染治理工作都显得极为重要。

1 安家岭干法选煤厂产尘点分析

1.1 原煤场地溜筛

在原煤场地，原煤经溜筛初步筛选后进入原煤胶带。在筛选过程中，由于煤块相互撞击、煤块与筛板相互撞击，以及筛后落料口至胶带的高度差，都会产生大量粉尘。

1.2 原煤破碎、筛选

原煤在准备车间从原煤胶带机头经溜槽落料至80溜筛，小于80 mm粒级原煤经溜筛下料斗落至上煤胶带，80 mm粒级以上原煤经溜筛尾部料斗送至颚式破碎机破碎后汇流至上煤胶带。在此过程中，原煤在机头溜槽、溜筛、破碎机、溜筛料斗、破碎机出料口等部位由于碰撞摩擦产生大量粉尘，尤其在封密的溜槽、料斗中，随着内部气流的增大，粉尘会随气流向外快速逸散。

1.3 干选车间

干选车间主要由上煤胶带将破碎后的原煤经给料机送入复合式干选机，产出的精煤、中煤与矸石分别由精煤胶带、中煤胶带和矸石胶带运至成品场地；干选机配置的布袋除尘器及旋风除尘器排出的灰尘，由灰尘胶带运至集灰区。在此过程中，上煤胶带机头溜槽，给料机、干选机及输出各胶带机头溜槽因落差或震动原因，煤料间碰撞摩擦产生大量粉尘。虽在车间内布置了布袋除尘器及旋风除尘器，但以上产尘部位仍有大量粉尘逸出。

1.4 精煤胶带栈桥及露天精煤胶带

精煤自复合式干选机落料口落入精煤胶带后，在栈桥内经犁料器卸料至分级筛，然后按粒度分别从两条露天胶带机头卸料至精煤堆场。在此系统中，犁料器卸料口、分级筛、筛下落料口、露天胶带机机头处都是产尘点。

1.5 中煤转载胶带栈桥

中煤经胶带机头溜槽转载至中煤转载胶带，该转载胶带布置于中煤栈桥内，转载胶带顶部中段布置一犁料器，转载胶带机头下为中煤主落料点。栈桥内犁料器及转载胶带机机头在落料过程中产生大量煤尘。

1.6 矸石转载胶带栈桥

矸石转载胶带栈桥产尘原理及产尘点与中煤转载胶带栈桥类似。

2 超声雾化(干雾)除尘系统及除尘原理

目前，山西平朔安家岭矿干法选煤厂车间内使用的粉尘治理设备为布袋除尘器与旋风除尘器，两种除尘器设备体积大，对产尘点密封要求较高，管路布置多，维护检修工作量较大。长时间使用后，布袋除尘器带来的问题与其他选煤厂类似，布袋滤下的煤尘易吸收空气中的水分引起粘袋，阻碍了正常通风，导致抽风量减小，含尘空气大量外溢；并且煤尘易在通风管道内集聚，使得通风量进一步减少，除尘效果十分不佳[3]。因此，必须结合现场条件和设备除尘机理，选择合适的除尘系统对煤尘进行治理，以保证整条生产线的煤尘能够得到有效抑制[4]。

超声雾化除尘技术是国际上近年来发展起来的新型除尘技术，是应用空气动力学、云物理学原理的一种新型除尘装置。这种超声雾化装置产生的水雾直径比普通水雾小10倍，相较常规雾化效率提高 1 000倍左右，因此仅用少量水就可获得极高的除尘效率，故其也被称为超声干式捕尘技术[5]。

作为新型除尘设备的超声雾化(干雾)除尘系统，依据飘浮粉尘的特性，采用特制工艺的喷嘴，使分配合理的液体和气体在喷头震动处交汇，产生高频率的机械超声波，在气液界面处形成表面张力波，在超声空气作用下使液体分子作用力破坏，从液体表面脱出形成雾滴，从而液体被连续雾化为气溶胶状态的1～10 μm大小的干雾。干雾雾滴喷射速度低，所需载气的流量小，极易与飘浮粉尘产生碰撞吸附，而后凝结沉降，最终达到降尘除尘。

图1 干雾颗粒除尘原理示意

3 超声雾化(干雾)除尘系统配置

根据干法选煤厂生产车间内产尘点的分布情况，在每个除尘点配置1套超声雾化除尘系统，包括就地喷雾主机、干雾执行箱、水气分配器等，借助现有管道桥架和电缆桥架铺设管路和电缆。车间内配置一套独立的动力源和控制系统，其中动力源配备 1 台螺杆式空压机、1个储气罐、1套增压泵组、1 台控制箱；配置一台PLC控制柜，可以采集现场设备的缺水、缺气信号(如有)，实现缺水、缺气报警并保护停机。同时对现场安装的干雾机总管路电磁阀/电动球阀进行控制。PLC控制柜与各区域内安装的就地控制箱通讯，对其进行远程监控；配置1台干雾主机，将气、水过滤后，以设置的气压、水压、气流量、水流量经过管道输送到各就地执行分配箱中，驱动超声雾化喷嘴实现喷雾抑尘。

原煤准备车间在原煤胶带机头、原煤溜筛、上煤胶带机尾溜筛落料口、破碎机密封罩、上煤胶带破碎机落料口5个起尘点各布置一套超声雾化除尘系统；在干选车间上煤胶带机头溜槽、缓冲仓下给料机、干选机平台四周、精煤胶带落料口、中煤胶带落料口、矸石胶带落料口、布袋除尘器落灰口、中煤胶带机头溜槽/中煤转载胶带机尾导料槽、矸石胶带机头溜槽/矸石转载胶带机尾导料槽、灰尘胶带机头溜槽10个起尘点各布置一套超声雾化除尘系统；产品煤转载胶带栈桥分别在各落料口共计8个起尘点布置超声雾化除尘系统。

4 超声雾化(干雾)除尘系统主要特点

(1)可实现全自动化运行，可方便进行远程/就地控制，可与选煤厂集控系统互联互通，满足现代化选煤厂集中控制要求。

(2)对10 μm以下的干雾颗粒抑尘效果好，除尘效率在90%以上。

(3)资源节约效果明显，与普通湿式除尘技术相比，用水量只有1/1000；可将物料含水量控制在0.05%以内，不存在物料热值损失的问题。

(4)在产尘源头进行粉尘治理，且无须清灰，避免了二次污染，极大改善了除尘管理人员的工作条件。

(5)系统仅布置供气、供水连接管路(沿墙布置不占用工作空间)，不需布置抽风管道，对生产空间及设备没有任何影响。

(6)系统自带停机吹扫功能及电伴热装置，即使在冬季严寒气候下使用，也不会因管路存水造成管路结冰冻裂，确保该系统在冬季也能正常运行。

(7)产生的干雾对各产尘环节的煤尘进行包覆，并使其沉降在原有煤料中，煤料损失减小，明显提高经济效益。

(8)可减少消防设备投入。

(9)系统后期运行维护费用低，不存在大批量的替换耗材。

5 结 论

相对于传统喷雾除尘、布袋式除尘等除尘技术，超声雾化除尘技术具有雾化效果好、耗水量低、降尘效果好、检修方便、维护成本低、不增加产品煤含水量等优点。此项技术值得在干法选煤厂生产系统中推广使用。