洗煤过程中的煤尘控制

洗煤过程中的煤尘控制采用连续生产方式进行生产的选煤厂在各个生产环节都会不同程度地产生煤尘,这些弥散在厂房内外的煤尘不但造成了环境污染,而且还直接危害到安全生产及职工的身体健康。随着选煤厂现代化管理的发展和愈来愈高的环保要求,对选煤厂煤尘进行防治的重要性日益凸现。1选煤厂煤尘分析1.1煤尘来源选煤厂产尘的主要设备有给煤机、筛分机、破碎机和输送机的转载溜槽等。产尘量与厂区位置、气候条件、选煤方法、设备选型以及入厂原煤性质(主要是水分)、产尘设备的封闭状况、溜槽倾角和落差等因素有关。通过对选煤厂输煤系统的调查和分析,发现造成输煤系统粉尘污染严重的主要原因有如下几点。(1)来煤水分含量低。实际运行表明,当煤的含水量低于7%时,煤尘飞扬严重。煤中水分越低,粉尘飞扬越严重。(2)产尘点若没有安装通风除尘设备或设备除尘效果不佳,粉尘难以得到有效控制。(3)无法清扫转载点、栈桥地面产生的落煤堆积,这些落煤造成二次粉尘飞扬污染。(4)原煤带式输送机的机头、机尾转载站的高差落煤;各种原煤给料机及筛分破碎设备在运行时的本体粉尘外溢;胶带机运行不正常(跑偏、倒煤、密闭不严)所造成的胶带严重撒煤等都会出现大量粉尘,直接危害人身健康和安全生产。上述粉尘来源中,危害最为严重的是来煤水分低造成的及各转载点高差落煤所产生的大量扬尘;其次是筛子、破碎机本体粉尘外溢及转运点、栈桥地面积煤产生的二次粉尘飞扬。1.2尘况分析选煤厂煤尘主要是在煤的加工过程中形成的,分为沉积煤尘和浮游煤尘。煤尘从静止到悬浮称为一次尘化作用,包括剪切压缩、诱导气流、热气流及综合作用4种类型。尘化后含尘气团被其他气流输送至车间其他部分称为二次尘化作用。通常选煤厂的煤尘尘化是由多种作用共同造成的。由于煤尘的沉降末速远小于车间内空气的湍流脉动速度,所以一旦煤尘由于某种原因形成悬浮状态,就可以较长时间地停留在车间空气中。生产过程中车间内的空气湍流脉动速度往往大于0.5m/s,而10μm煤尘在静止空气中沉降末速约在cm/s水平。因此,只有停机相当一段时间后,悬浮在厂内空间的煤尘才能最终由于自重按对数曲线沉降在距尘源15～20m范围内的地面和设备表面上形成积尘。仅靠风力作用,这种地面积尘是不可能被吹起的。只有在风力和人为作用力的联合作用下地面积尘才可能再次飞扬。积尘主要由细粒组成,发生二次扬尘对车间的污染是不可低估的。煤尘具有吸湿性、分散性、吸附性、悬浮性、凝聚性、荷电性和燃爆性等特点,成分以碳为主,含有少量的硫、磷和矿物质。我们可利用煤尘的这些性质达到降尘的目的。1.3选煤厂除尘存在的主要问题(1)喷雾除尘技术管理差。在实际运行中,大部分选煤厂喷雾除尘系统运行都不正常,这主要是由于所用水的水质没有保证,或者在设计中遗漏了过滤器,或者现场对过滤器操作运行不当,喷头堵塞后没有及时清理而造成整个系统瘫痪。(2)局部通风除尘系统设计有待改善。集气罩设计和布置不当,目前设计中常见的问题是:外部集气罩位置布置不当,密闭罩抽风口位置不当,没有采取消除罩内局部正压措施等;除尘系统设计和选择不当;除尘器与选用的风机不匹配;除尘系统设计中选用2种风管直径D1和D2,使管路阻力h1和h2发生很大变化;缺乏对室内热量补偿的考虑。寒冷地区室内外存在较大温差,选用中、低效除尘器时,由于净化后的空气不符合卫生标准而必须外排,必然损失很多热量。在冬季供暖有限的情况下必然造成除尘系统停开,影响除尘效果。(3)运行管理质量偏低。有下列普遍存在的运行管理问题:旋风除尘器或旋风水膜除尘器底部排料阀气密性得不到维护和保证;湿式除尘器供水很少调节;水管堵塞得不到及时处理;密闭罩漏风严重、不能定期处理水平管路内沉积粉尘等。这些问题致使煤尘控制效果差和除尘效率低。此外,目前选煤厂运行管理中存在的最大问题是几乎都没有岗位煤尘控制定量指标,除尘系统风量风压、罩口风速及分布、喷雾水耗量、除尘降尘效果等心中无数,无法进行有效控制。部分选煤厂设备老化,采用的还是20世纪60年代的除尘器,排灰底阀锁气性能非常差,更有甚者,某些选煤厂根本就没有除尘设施。2选煤厂煤尘防治2.1防治原则从煤流的始端入手,依次考虑下道工序的防尘措施,控制尘源,避免恶性循环,同时做好煤尘作业点的个人防护工作。2.2防治措施(1)抑尘。减少原煤中可以尘化的微细粒含量,或直接防止尘化作用的发生是一种经济有效的方法。如改进工艺;减少原煤中微细粒含量;采用洒水或适当添加润湿剂提高入厂毛煤水分等。(2)降尘。对一次尘化作用产生的含尘气流直接喷雾,可使90%以上刚形成的煤尘或已扩散的浮游煤尘从空气中沉降。这种方法与局部通风除尘相比,能源消耗低,系统简单,但对细尘捕集效果稍差,现场卫生条件也受到影响。(3)除尘。即局部通风除尘方法,是对已经一次尘化作用产生的含尘气流进行控制和净化,防止扩散。它利用各类集气罩捕收尘源处含尘气流,送至除尘器净化后排空。(4)防尘。在输煤系统及其工艺设备中采取有效的密闭措施是防止煤尘外溢的好办法。例如,可在计算地下缝式煤槽容积时保留不少于20%的封底煤,从而避免因空斗卸煤而造成煤尘外溢;为防止斗内原煤通过煤槽缝隙流出,可在其缝隙处加装链条或橡胶挡帘;对于煤流落差大于4m的转载点,可在落煤管的适当位置安装缓冲锁气器等等。对于运行中由于撒煤现象而引起的粉尘问题,可根据不同撒煤原因采取相应措施。例如,通过在落煤管端部安装导流板,增加导煤槽长度并使之与带速相适应;加密托辊;采用带人字形沟槽的胶面滚筒及前倾槽形托辊等。(5)排尘。采取排尘措施,就是把生产环节中散落在建筑物地板、输煤走廊上的粉尘用水冲洗,同时对形成的煤泥水进行收集和相应处理。当然,在冲洗粉尘的同时也起到了加湿空气的作用,抑制了粉尘的飞扬扩散,使空气得到进一步净化。2.3防治技术煤尘治理是系统工程,每个环节都不可忽视。2.3.1加湿原煤除尘实践经验表明,当原煤表面水分控制在8%～10%时,基本上无扬尘现象发生。在实际运行中,可根据原煤性质、制粉系统形式、输煤系统的防堵能力、当地气候特点以及对锅炉燃烧效率的影响等因素确定具体加湿量。当入场原煤水分低,粉煤含量大时,可采用混料机加湿解决原煤粉尘污染。为防止堵仓、堵溜槽,要求煤的最终水分不大于8%。因此,在现场实际运行中,应通过准确计算确定混料机的主要参数。此外,根据现场实际情况,还可用车辆专用注水机向煤车实施搅拌注射加水、向皮带机上的原煤喷水或在转运点、翻车机处加水,这些方法都不失为有效的除尘技术。2.3.2混煤输送由溜槽改为管道潞安王庄矿选煤厂是1座年生产能力为460万t的大型现代化动力煤选煤厂,采用重介斜轮选煤工艺,入洗25mm的块煤。工艺中等厚筛下25mm的混煤产品采用敞开式胶带运输机运输,生产中煤尘污染严重,且撒煤现象、胶带运输机机头溜槽堵塞现象经常发生,不但使现场环境堪忧,而且增大了工人的劳动强度。该厂根据现场实际情况,实施了全新的混煤管道输送技术,在生产过程中,定期将钢管溜槽在一定范围内旋转,防止了钢管的局部磨损。生产实践表明,这种改造不仅在混煤运输过程中实现了流程优化,减少了设备数量,降低了材料和电力消耗,而且整段钢管输送途中夹角少,不易产生堵煤现象。更为重要的是,管道输送技术的采用在降噪、除尘方面取得了明显的效果,大大改善了现场作业环境,保证了安全生产。2.3.3喷雾除尘在各转载站皮带的机头、机尾处和给料机出口及煤仓给料口等处加设喷头除尘,是最简单、经济、实用的方法。但要达到良好的除尘效果,必须设计合理,施工正确,严格按操作规程使用和维护。目前市场上有3种规格的喷头,用途分别为:①煤尘加湿和降温;②物料流动和除尘;③场地堆料除尘。在使用过程中,应根据现场实际情况合理选用喷头规格。选择喷头位置时要便于检修与维护,在运行中要注意经常观察,并严格按操作规程调整水压,保证喷头处于较佳状态。2.3.4超高压静电除尘超高压静电除尘是指在尘源上空架设几根电晕线,通入经高压发生器整流升压输出的直流高压,利用电晕线与地之间形成静电场的作用,抑制尘源外溢,实现就地净化。峰峰马头选煤厂将该技术运用于受煤坑下除尘,取得了显著效果。他们在受煤坑下架设4根50m长的电晕线,通过超高压静电电源及控制柜对电晕线施加50mA、180kV超高压静电,使其周围工作区域的空气电离,促使煤尘荷电,在电场力的作用下,粉尘迅速凝聚,并抵返尘源,起到粉尘就地抑制的作用。同时在该胶带输送机转载点加设一根电晕线,该电晕线由受煤坑下高压发生器带动,与转载点下部胶带距离800mm,两侧装有集尘挡板,工作原理同上。采用该技术后,马头选煤厂受煤坑下及其胶带机转载点工作区域内的粉尘含量由163mg/m3降低到1.62mg/m3,除尘效率达到99.62%。由于该设备采用高灵敏度的过流保护装置,当人触电时,设备可在20ms内把输出电压、电流降到零值左右,待20s后装置才开始逐渐恢复正常运行,这段时间能使触电人判断触电原因,并安全离开。该装置可以连续动作5次。2.3.5设置机械除尘设施适用于选煤厂的除尘设备有旋风、袋式、静电、水浴和泡沫除尘器,应根据选煤厂的粉尘特点慎重选择。目前,选煤厂中得到广泛应用的是水浴除尘器,该设备只要本体结构设计合理,水位控制好,就能长期稳定运行。而且,该设备对煤种的适用范围广,结构简单、便于制造,造价和运行费用低,维护管理工作量小。此外,由于高压静电除尘装置造价低、结构简单、上马快,只要维护得当,也不失为一种较好的除尘设备。2.3.6国外先进的除尘技术为了解决含尘量高煤种及活动尘源的煤尘治理问题,我国从国外陆续引进了泡沫除尘、加药喷雾抑尘等先进除尘技术。泡沫除尘的主要机理为借助泡沫本身所形成的大表面,粘附、过滤、润湿煤尘,从而使含尘气流得到净化。捕集煤尘后的泡沫,覆盖在煤尘的表面上,防止了因皮带机抖动造成的煤尘二次飞扬,同时也较好地解决了煤尘的回收问题。加药喷雾抑尘的机理是在水中加入定量的表面活性剂,将1%浓度的水溶液打入雾化系统,由于此时水的表面张力已大大降低,从而提高了煤尘的润湿性能,从而有效防止了煤尘的扩散。从选煤厂多年的运行实践来看,对转运点、破碎机室及各类煤仓等固定尘源点采用机械除尘方式较为有效;对卸煤沟的地上及地下部分、翻车机的地上部分等不宜密封或移动的尘源点,则宜采用水内加表面活性剂的喷雾抑尘方式。选煤厂粉尘综合治理的效果是由多种因素决定的,如设计方案和相关专业的配合、洗选煤的性质、设备选型、安装水平以及管理水平等,只有把环境保护列为首位,层层把关,才能最终使选煤厂的粉尘污染得到有效控制。(责任编辑康淑云)参考文献1王知仁.选煤厂受煤系统用混料机加湿解决原煤粉尘污染.煤炭加工与综合利用,1995(5)2韩学增、李志明.准格尔露天矿选煤厂粉尘研究与治理.煤炭工程,2000(4)3王传兴、惠中良.选煤厂煤尘及其防治.选煤技术,2000(5)4环保型选煤厂落户苏州.煤炭加工与综合利用,2000(6)5顾强、刘炳江.改进选煤厂防尘技术的有效途径探讨.6徐世伟、陈文元.超高压静电除尘在选煤厂的应用.选煤技术,1994(1)7杨晓梅.选煤厂粉尘综合治理.山西煤炭,1999(4