原煤風(fēng)選系統(tǒng)除塵系統(tǒng)的改造與應(yīng)用

1、原煤風(fēng)選系統(tǒng)除塵系統(tǒng)的改造與應(yīng)用摘 要 隨著我國經(jīng)濟形勢的不斷發(fā)展，我國對能源的 需求越來越大，在我國的一次性能源結(jié)構(gòu)當中，煤炭資源占 到了將近 70%，同時我國也是世界上煤炭開采量最大的國 家。但是煤炭再開采過程在由于地質(zhì)因素以及工作環(huán)境因 素，會摻入大量的雜質(zhì)， 主要表現(xiàn)為原煤中矸石含量的增加， 水分、灰分以及煤粉含量的增加等，這會大大降低原煤的品 質(zhì)。這就要求我們對原煤進行篩選，除去原煤當中的雜質(zhì)， 對原煤進行合理的劃分從而適應(yīng)不同客戶的需求。在原煤篩 選工藝中風(fēng)選是一種非常重要的選煤工藝，但是在原煤風(fēng)選 系統(tǒng)工作的同時會產(chǎn)生大量的粉塵，導(dǎo)致工作場所的粉塵污 染從而造成一系列安全事故的發(fā)

2、生。本文針對原煤風(fēng)選系統(tǒng) 中存在的粉塵污染問題，概括分析了粉塵防治除塵設(shè)備的基 本方法，并結(jié)合現(xiàn)代除塵技術(shù)的發(fā)展，對風(fēng)選系統(tǒng)中的除塵 技術(shù)進行了改造和展望。關(guān)鍵詞 風(fēng)選系統(tǒng)；除塵技術(shù)；改造；應(yīng)用 中圖分類號： TD922 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-7597（2015）03-0178-03水泉煤礦隸屬于神華集團包頭礦業(yè)有限公司，地處內(nèi)蒙 古自治區(qū)包頭市薩拉旗境內(nèi)大青山山區(qū)中，屬大青山煤田。煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力 120 萬噸 /年，為露天開采。 大青山煤田地層從老至新依次出露有太古界烏拉山群、下古生界寒武奧 陶系、上古生界石炭系上統(tǒng)栓馬樁組、 二疊系下統(tǒng)雜懷溝組、 下石葉灣組、二疊系上統(tǒng)

3、上石葉灣組，腦包溝組、中生界三 疊系下統(tǒng)老窩鋪組、侏羅系下統(tǒng)五當溝組、中統(tǒng)召溝組、長 漢溝組、上統(tǒng)大青山組、新生界第三系及第四系。地層總厚 度 6000 余米。其中露天區(qū)出露地層由老至新主要包括：寒 武奧陶系、石炭系、二疊系、第四系，本區(qū)含煤地層為石 炭系上統(tǒng)拴馬樁組，屬山間內(nèi)陸盆地相沉積，主要由煤層、 砂質(zhì)粘土巖、泥巖及各種粒級的碎屑巖組成，礫巖與碎屑巖 占 70% 以上，相變頻繁，泥炭沼澤相與河流相相互交替，煤 層厚度變化大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤分層難以對比。 Cu2 煤層位于 上石炭統(tǒng)拴馬樁組中上部，本區(qū)地層厚度95 m215 m，平均160 m , Cu2煤層平均總厚18.20 m,含煤系數(shù)1

4、1%，可采 平均厚度12.81 m，可采含煤系數(shù)8%。由于開采煤層復(fù)雜的地質(zhì)關(guān)系，從露天礦中直接開采出 來的原煤含有多種雜質(zhì)，原煤中矸石的含量較大，煤層中煤 質(zhì)的變化也比較大 1 。為了提高煤炭的質(zhì)量，滿足不同客戶 的需求，就需要在煤炭出售之前進行篩選工作。原煤的篩選 主要有幾下幾個作用：1）除去原煤中的雜質(zhì)，提高原煤的質(zhì)量，降低原煤中 的水分和硫份，將原煤分為不同規(guī)格，不同質(zhì)量的產(chǎn)品，從 而適應(yīng)不同客戶的需求。2）原煤經(jīng)過篩選就可以除去原本包含在其中的矸石， 減少了矸石在運輸過程中造成的資源浪費。3）經(jīng)過篩選過的煤炭的減小了燃煤過程中產(chǎn)生的環(huán)境 污染，是潔凈煤技術(shù)的重要一部分。我礦針對自身原

5、煤中夾矸量大，無效運輸嚴重等問題， 對生產(chǎn)原煤進行風(fēng)選排矸。雖然復(fù)合式干選系統(tǒng)中配備有除 塵設(shè)備，但因轉(zhuǎn)運點設(shè)備密封不嚴、除塵設(shè)施配備不完善、 現(xiàn)有除塵設(shè)施運行效果不理想等諸多原因，選煤系統(tǒng)在運行 過程中，產(chǎn)生煤粉塵的點很多，現(xiàn)場粉塵濃度比較大，環(huán)境 比較惡劣，嚴重影響了工作人員的身體健康，及文明生產(chǎn)的 形象 2。1 目前我礦風(fēng)選系統(tǒng)中的粉塵防治1.1 風(fēng)選系統(tǒng)運行流程我礦目前采用復(fù)合式干法選煤技術(shù)進行原煤的分選，它 突破了傳統(tǒng)風(fēng)力選煤的模式，分選效率高，適用于排除各種 煤炭中的矸石雜質(zhì)，脫除高硫煤中的無機硫，是動力煤選煤 廠排矸和高含矸重介質(zhì)選煤廠選前預(yù)排矸理想的分選設(shè)備。 該選煤方法具有不

6、用水，工藝簡單，投資少，生產(chǎn)成本低， 商品煤回收率高，能耗低，勞動效率高，對環(huán)境無污染，占 地面積小，設(shè)備故障率低，建設(shè)周期短等一系列優(yōu)點，該系 統(tǒng)的運行流程示意圖如圖 1。在原煤風(fēng)選系統(tǒng)具體的開機運行過程中，其開機順序如下：1）開機前先發(fā)出開機預(yù)報信號，提醒有關(guān)人員注意即 將開車。2）合上兩個主電柜里面的主電源斷路器儲能按鈕（黃 色），然后按啟動按鈕（綠色） 。合上各分路斷路器，觀察配 電屏前的電壓表指示是否正常。如不正常應(yīng)通知有關(guān)人員。3）手動開車順序：矸石轉(zhuǎn)載皮帶一一矸石皮帶一中煤 皮帶精煤皮帶末煤皮帶上煤皮帶引風(fēng)機一一卸料一一清灰（反吹風(fēng)機，反吹回轉(zhuǎn)）一一關(guān)閉風(fēng) 閥主風(fēng)機輸灰（輸送、落

7、料）打開風(fēng)閥主 選機給煤機破碎機振動篩原煤皮帶 受煤機2受煤機 1。4）停車順序與開車順序相反。原煤首先會經(jīng)過一次初步破碎篩選，末煤會直接進入煤 場，剩余的原煤會借助皮帶傳送裝置進入風(fēng)選系統(tǒng)，經(jīng)過風(fēng) 選系統(tǒng)的篩選原煤會被分為風(fēng)選矸石、風(fēng)選精煤以及風(fēng)選中 煤，進而被分離進入煤場 3 。整個風(fēng)選系統(tǒng)的運行流程如 圖 1，在整個原煤風(fēng)選系統(tǒng)運行過程中，風(fēng)流會不斷對煤粉 粒子進行吹動，這就導(dǎo)致大量煤塵粒子的產(chǎn)生，主要包括皮 帶機、給料機、振動篩、主選機等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。1.2 風(fēng)選系統(tǒng)中的粉塵防治措施 目前我礦針對原煤風(fēng)選系統(tǒng)中皮帶機、 給料機、 振動篩、 主選機等生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在的粉塵粒子污染問題，主要采用灑

8、水 除塵和負壓除塵兩種除塵方式。水噴霧除塵與負壓除塵相 比，具有：系統(tǒng)簡單、操作維護方便、投資小、運行費用低、 除塵效果好等優(yōu)點，無需收集和輸送含塵氣體，也不需進行 粉塵的二次處理，省去了風(fēng)機、風(fēng)管、粉塵回收等設(shè)施，且 不會造成粉塵的二次污染。在干法選煤廠，關(guān)鍵是保證好噴 霧的水量，不影響主選機工作。但在冬季，因選煤廠主廠房 不保溫，又不具備供暖設(shè)施，水噴霧除塵無法正常運行，只 能采用負壓除塵。因此，水泉露天煤礦干法選煤廠粉塵綜合 治理采用水噴霧和負壓兩種除塵并存方式，冬季使用負壓除 塵，其余季節(jié)采用水噴霧除塵。下面針對我礦風(fēng)選系統(tǒng)中的 灑水噴霧除塵技術(shù)和負壓除塵技術(shù)分別進行概括分析。1.2.

9、1 灑水噴霧除塵技術(shù)煤塵粒子在風(fēng)流擾動下會逐漸脫離煤體在風(fēng)流作用下 進行擴散，煤塵粒子本身會在慣性碰撞、靜電等作用下進行 一定程度上的自我沉降，但是對于粉塵防治工作的幫助不 大。灑水噴霧除塵技術(shù)主要是將水霧化從而形成細小水滴并 將其噴射到空氣當中，當細小水滴和煤塵粒子進行碰撞接觸 就會被捕集，被捕集的煤塵粒子在潤濕水滴的作用下逐漸結(jié) 合形成更大的顆粒，從而加速煤塵粒子的沉降。通常來說煤塵粒子主要是在以下幾種作用機理下進行沉降的。1）慣性作用。慣性碰撞是煤塵粒子和水滴之間最基本的除塵機理。噴 出的細小水滴懸浮在空氣中，風(fēng)選除塵系統(tǒng)中的氣流在流動 過程中遇到小水滴會改變自身的流動方向。其中細小的煤

10、塵 粒子會隨著風(fēng)流一起進行繞流，但是粒徑較大密度較大的煤 塵粒子在流動過程中由于自身的慣性就會脫離氣流保持直 線運動，大粒子就有可能與水滴直接碰撞從而被捕集。2）直接攔截。粒子在隨著風(fēng)流流線流動過程中會經(jīng)過水滴，如果煤塵 粒子的半徑大于風(fēng)流流線與水滴之間的距離就會被直接攔 截，從而導(dǎo)致煤塵粒子的逐漸沉降。3）擴散捕集。對于粒徑非常小的煤塵粒子，在氣體分子的作用下，煤 塵粒子就會像氣體分子一樣做無規(guī)則的布朗運動，在隨機的 運動過程中如果煤塵粒子遇到小水滴就會被捕集。我礦原煤風(fēng)選系統(tǒng)中采用的水噴霧除塵系統(tǒng)主要由：供 水管路、過濾器、電磁閥、噴嘴、 PLC 控制箱、轉(zhuǎn)動傳感器、 料流傳感器、手動球閥

11、等組成。灑水噴霧除塵技術(shù)成本小，結(jié)構(gòu)簡單并且操作維修簡 單。但是由于煤塵粒子是疏水性物質(zhì)， 在普通清水的作用下， 煤塵粒子的潤濕效果并不是特別理想，因此加強表面活性劑 的研究，增加煤塵粒子的潤濕效果，對原煤風(fēng)選系統(tǒng)中煤塵 防治工作有很大的幫助。1.2.2 負壓除塵技術(shù)由于冬季氣候的變化，灑水噴霧除塵系統(tǒng)不能正常的工 作，因此只能采用負壓除塵系統(tǒng)。負壓除塵就是將收集的含 塵氣體通過管路輸送至除塵器凈化，分離出來的粗顆粒粉塵 排出除塵器，人工運走，凈化后的氣體排入大氣?？紤]到除 塵器排出粉塵的二次處理，負壓除塵器選用脈沖袋式。2 改進除塵技術(shù)效率的研究粉塵粒子污染問題廣泛存在于各種工業(yè)生產(chǎn)當中，嚴

12、重 的威脅著不同工業(yè)的安全生產(chǎn)。針對不同行業(yè)、不同作業(yè)環(huán) 境下的粉塵粒子污染問題，相關(guān)科研人員已經(jīng)研制出了基于 不同機理的粉塵防治方法。2.1 高效噴霧除塵方式的研究灑水噴霧除塵廣泛應(yīng)用在煤礦開采、選煤工作當中。灑 水噴霧在各類除塵方法中簡便易操作，成本低，除塵效率較 高。灑水噴霧的除塵效率是噴霧布置方式、水的性質(zhì)以及粉 塵粒子等多個因素綜合作用的結(jié)果。通過實驗或者數(shù)值模擬 的方式對不同的影響參數(shù)進行對比研究，包括噴頭的數(shù)量、 布置方式、噴口方向、噴水量等。通過這些研究就會得出一 組除塵效果最優(yōu)的參數(shù)組合，在相關(guān)研究的支持下就可以達 到除塵效果的相對最大化。2.2 表面活性劑研究 濕式作業(yè)是我

13、國一項重要的粉塵防治措施，但是目前還 主要是應(yīng)用廉價易得的清水為主。由于煤塵粒子的物化特 性，單純的清水對煤塵粒子的潤濕性較差，尤其是對于呼吸 性粉塵粒子的捕集效率更低。針對上述問題，許多國家開展 了將表面活性劑用于改善水對煤塵粒子潤濕性能的研究。2.3 復(fù)膜扁布袋除塵技術(shù) 復(fù)膜扁布袋除塵器是基于上世紀的技術(shù)成果“微孔薄膜 復(fù)合濾料”而研制成功的，微孔薄膜復(fù)合濾料具有非常好的 化學(xué)穩(wěn)定性，表面光滑摩擦系數(shù)極低，抗靜電、防老化，耐 高溫低溫，具有良好的憎水性和透氣性 6 。微孔薄膜復(fù)合濾 料的應(yīng)用使氣流中的粉塵全部沉積在濾膜表面，但不會滲透 到濾物的內(nèi)部，具有良好的粉塵防治效果。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般包

14、括風(fēng)機室、過濾室、吸排風(fēng)口、防爆 泄壓門、清灰機構(gòu)以及電器控制箱等部件。風(fēng)機室：配備有防爆電機、 風(fēng)機葉輪、 風(fēng)機蝸殼等組件。 過濾室：裝備微孔薄膜復(fù)合濾袋，并配備相應(yīng)的不銹鋼 網(wǎng)框。清灰機構(gòu)：主要包括奇偶兩大組，驅(qū)動工作時使布袋產(chǎn) 生拍打震動以實現(xiàn)清灰的作用，構(gòu)件下部是直落式清灰。吸排風(fēng)口：吸風(fēng)口和排風(fēng)口分別安裝在不同的位置，吸 風(fēng)口一般安裝在除塵器的下部，口徑面積相對比較大。而排風(fēng)口一般在風(fēng)機室的兩旁。防爆泄壓門：防爆泄壓門一般安裝在過濾室的一側(cè)。 電器控制箱：電器控制箱可以安裝在除塵現(xiàn)場或者附近 的集控室，此系統(tǒng)可以控制整個清灰系統(tǒng)的正常運作。在實際的工作過程中，含塵風(fēng)流從下部被吸入到過

15、濾 室，在過濾室內(nèi)粉塵粒子被過濾袋捕集，新鮮的經(jīng)過凈化的 氣流經(jīng)過風(fēng)機室從排風(fēng)口排出。濾袋表面非常光滑，形成的 積塵達到一定程度就會自動脫落。同時拍打裝置在工作的同 時也會在布面兩側(cè)產(chǎn)生氣壓差從而形成流動氣流保證沉積 的粉塵粒子更快的脫離濾布表面。該設(shè)備可廣泛用于煤炭、 冶金、電力、化工、糧食、建材等行業(yè)當中。3 新的除塵技術(shù)在原煤風(fēng)選系統(tǒng)中的結(jié)合與應(yīng)用3.1 現(xiàn)有技術(shù)的改造 灑水噴霧除塵方式的改進： 基于最新噴霧除塵布置方式的研究，結(jié)合原煤風(fēng)選系統(tǒng) 中的實際情況，要對不同產(chǎn)塵地點的噴霧灑水方式進行改 進。下面以原煤皮帶處灑水噴霧除塵裝置的改進為例進行闡 述。原煤皮帶水噴霧除塵系統(tǒng)設(shè)置包括四個

16、部分：尾部導(dǎo)料 槽、頭部防塵罩、回程皮帶非工作面及回程皮帶清掃。其主 要內(nèi)容如下。1）導(dǎo)料槽加裝擋塵簾。導(dǎo)料槽出口安裝適當數(shù)量的擋塵簾，可有效阻擋粉塵的外溢，提高粉塵治理效果。我公司研制的擋塵簾座密封性能 好，使用壽命長，安裝及更換方便。具體安裝方法：在原有 導(dǎo)料槽出口擋塵簾內(nèi)，再加裝 2 道擋塵簾，使每個導(dǎo)料槽出 口擋塵簾的數(shù)量增至 3 道。2）尾部導(dǎo)料槽內(nèi)噴嘴設(shè)置。在皮帶尾部導(dǎo)料槽出口擋塵簾之間，設(shè)2個1/8-B- 型霧化噴嘴，以消除粉塵自導(dǎo)料槽出口外溢。該噴嘴在供水壓 力 0.6MPa 時，用水量 0.066 m3/h 個，噴霧角度 76。 2 個 噴嘴總用水量 0.132 m3/h 。

17、3.2 新技術(shù)的引進 在對現(xiàn)有的除塵技術(shù)進行改造升級之外，還可以根據(jù)原 煤風(fēng)選系統(tǒng)的具體情況，引進其他行業(yè)內(nèi)應(yīng)用已經(jīng)非常成熟 的除塵技術(shù)。復(fù)膜扁布袋除塵技術(shù)已經(jīng)在多個行業(yè)中得到了 廣泛的應(yīng)用，并且具有良好的除塵效果。適用于不用工作場 所的電除塵技術(shù)已經(jīng)廣泛用應(yīng)用于燃煤電廠除塵、大氣顆粒 污染物治理等多個環(huán)節(jié)當中。針對原煤風(fēng)選系統(tǒng)中粉塵粒子 的污染問題，相關(guān)科研人員可以在原有的電除塵技術(shù)的基礎(chǔ) 上進行改造，研發(fā)出適用于原煤風(fēng)選系統(tǒng)的高效電除塵技 術(shù)。4 結(jié)論 加強對煤炭的有效利用，就需要提高煤炭的品質(zhì)，進行煤炭品質(zhì)的分類銷售，這就需要我們對原煤進行篩選。而我 礦目前現(xiàn)有的原煤風(fēng)選系統(tǒng)在運行過程中會產(chǎn)生大量的煤 塵粒子，并且應(yīng)用灑水噴霧、負壓除塵等方式進行了粉塵防 治工作。基于已有的粉塵防治措施，結(jié)合目前粉塵粒子防治技術(shù) 的發(fā)展，本文對風(fēng)選系統(tǒng)的除塵系統(tǒng)進行了升級改進并建議 嘗試引進新的除塵技術(shù)來提高煤塵粒子除塵效率，希望能對 原煤風(fēng)選系統(tǒng)的粉塵治理工作提供一定的參考。參考文獻1 劉峰我國跨世紀選煤科學(xué)技術(shù)的發(fā)展J.選煤技術(shù)，1999(l)：1-6.2 黃成玉，張全柱，鄧永紅 .煤礦綜合除塵技術(shù)研究 J. 資源節(jié)約與環(huán)保， 2011 (1 )： 63-67.3 趙樹彥，江明東，胡剛，等 .FJC44 型煤用噴射式浮選機的開發(fā)與應(yīng)用J.煤炭加工與綜合利用，20