寺河選煤廠(chǎng)超聲霧化除塵系統(tǒng)應(yīng)用分析

侯鎮(zhèn)鋒

晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦選煤廠(chǎng),山西 晉城 048204

前言

煤塵是一種即污染環(huán)境又嚴(yán)重危害崗位職工的身體健康的有害物質(zhì)，是從事煤炭生產(chǎn)工作人員必須隨時(shí)防備的可怕“殺手”。人體吸入煤塵后，可刺激呼吸道，引起鼻炎、咽炎、支氣管炎等上呼吸道炎癥，嚴(yán)重的可發(fā)展成為塵肺病，而塵肺病作為一種慢性職業(yè)病，一旦發(fā)病往往難以治愈，嚴(yán)重影響煤礦工人的身體健康甚至危及其生命安全[1]。因此，除塵問(wèn)題成了煤炭行業(yè)最重要課題，同時(shí)形成了很多種除塵方法，比如電除塵、布袋除塵、沉降除塵、噴霧除塵等。

山西省晉城市晉煤集團(tuán)寺河礦選煤廠(chǎng)作為一個(gè)年入洗量達(dá)1600多萬(wàn)噸的大型煤礦生產(chǎn)單位，在治理煤炭粉塵，降低煤塵對(duì)職工的健康影響，改善職工的工作環(huán)境方面采取了眾多措施，比如之前原煤車(chē)間一直使用布袋除塵系統(tǒng)，但布袋除塵器帶來(lái)的問(wèn)題正如其他選廠(chǎng)的使用情況類(lèi)似，布袋上濾下的煤塵易吸收空氣中的水分引起粘袋，阻礙通風(fēng)的正常運(yùn)行，抽風(fēng)量減小，含塵空氣大量外溢，并且煤塵易在通風(fēng)管道內(nèi)集聚使得通風(fēng)量進(jìn)一步減少，除塵效果十分不佳[2]。有實(shí)驗(yàn)室研究表明超聲霧化除塵效果十分明顯，超聲霧化除塵器是1977年美國(guó)新澤西聲能發(fā)展公司率先開(kāi)發(fā)出的一種能?chē)娂ぜ?xì)水霧的超聲波霧化器，這種超聲霧化產(chǎn)生的水霧的直徑比普通水霧小10倍，相較常規(guī)霧化效率提高了1000倍，因此僅用少量的水就可獲得極高的除塵效率，故其也被稱(chēng)為超聲干式捕塵技術(shù)[3]，而且有研究指出微細(xì)水霧有利于呼吸性粉塵的捕集[4]，因此，我選煤廠(chǎng)特采用徐州某公司的超聲霧化除塵系統(tǒng)對(duì)原煤分級(jí)車(chē)間除塵系統(tǒng)進(jìn)行了改造并取得了良好效果。

1 分級(jí)車(chē)間塵源分析

寺河礦選煤廠(chǎng)原煤分級(jí)車(chē)間的煤塵源主要集中在兩個(gè)方面，一是溜槽轉(zhuǎn)載點(diǎn)，二是高頻振動(dòng)分級(jí)篩。

一是原煤分級(jí)車(chē)間共有16條皮帶輸送機(jī)和4臺(tái)刮板輸送機(jī)，煤炭在各輸送設(shè)備之間都是依靠溜槽來(lái)完成的，溜槽高度一般都在兩米以上，濺落高度大，在濺落過(guò)程中煤流和空氣相互作用，煤流中的粉塵會(huì)因?yàn)榧羟凶饔帽痪砣肟諝庵袚P(yáng)出；同時(shí)，皮帶輸送機(jī)具有一定的速度，當(dāng)皮帶輸送機(jī)上的煤流進(jìn)入溜槽時(shí)會(huì)因?yàn)閼T性而撞擊溜槽入口，此時(shí)煤炭會(huì)產(chǎn)生擠壓剪切摩擦等作用力，使得煤塊產(chǎn)生一定的破碎，并濺起大量煤塵，這一現(xiàn)象在塊煤皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)載中更為突出。

二是原煤分級(jí)車(chē)間有7臺(tái)高頻振動(dòng)分級(jí)篩，在分級(jí)篩振動(dòng)時(shí)，煤流在分級(jí)篩上振動(dòng)松散并與空氣相互作用，使得大量煤流中的粉塵被空氣卷入空氣中，并通過(guò)密封罩的空隙進(jìn)入設(shè)備外部，污染周?chē)ぷ鳝h(huán)境。

而且，由于煤炭形勢(shì)嚴(yán)峻，為了確保產(chǎn)品煤水分的更高要求，原煤入選時(shí)含水量更低。煤塵污染更為突出，嚴(yán)重威脅著職工的身心健康。

2 超聲霧化除塵的主要原理

超聲霧化除塵系統(tǒng)主要是利用了空氣動(dòng)力學(xué)和云物理學(xué)原理實(shí)現(xiàn)除塵?？諝鈩?dòng)力學(xué)表明含塵氣流繞過(guò)霧滴時(shí)，塵粒由于慣性會(huì)從繞流的氣流中偏離而與霧滴相撞被捕捉，其被捕捉的概率與霧滴直徑有關(guān)。當(dāng)霧滴直徑較大時(shí)，粉塵易繞過(guò)而難被捕捉，塵粒易被與其直徑相近的霧滴捕捉，有研究表明：霧滴直徑與塵粒直徑之比在1. 25～5之間時(shí)，捕塵效果最佳[2]。“云”物理學(xué)原理顯示，由于超聲霧化的霧滴微細(xì)，與空氣接觸面積大，蒸發(fā)迅速，使含塵區(qū)的水蒸氣很快達(dá)到飽和，當(dāng)其與煤塵結(jié)合，會(huì)使得飽和水蒸汽以煤塵為核凝成“云”，并逐漸增大為“雨滴”落下來(lái)。

3 超聲霧化除塵系統(tǒng)的主要設(shè)備及工作原理

該除塵系統(tǒng)主要通過(guò)對(duì)輸送皮帶及分級(jí)篩的揚(yáng)塵處進(jìn)行密封的基礎(chǔ)上外加噴霧除塵裝置進(jìn)行降塵。它的主要設(shè)備組成包括：動(dòng)力源含空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐、增壓泵站；管道；執(zhí)行控制箱；PLC控制系統(tǒng)；轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；料流檢測(cè)器；防爆電接點(diǎn)壓力表；集塵罩及密封；分配閥；超聲霧化共振總成。

動(dòng)力源為噴霧除塵裝置提供所需的氣體及氣壓和水量，氣體、氣壓和水通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的管道輸送到各個(gè)噴霧裝置上。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制與保持噴霧裝置上的水壓與氣壓符合工作要求，在中間加了執(zhí)行控制箱，執(zhí)行控制箱主要由氣、水減壓閥，及其相對(duì)應(yīng)的電磁閥組成。在各個(gè)執(zhí)行控制箱旁都設(shè)置了相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換。在各個(gè)管道末端主要由分配閥和超聲霧化共振總成組成，它們的作用就是將來(lái)自執(zhí)行控制箱的壓力水和壓力氣分配在同一位置上的不同的共振頭處，確保該除塵器統(tǒng)一效果，并通過(guò)超聲霧化共振總成將壓力水與壓力氣轉(zhuǎn)化為霧狀水汽，同時(shí)可以通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)閥即共振閥芯來(lái)調(diào)節(jié)噴霧量的大小。為了實(shí)現(xiàn)噴霧裝置的自動(dòng)控制及設(shè)備的正常運(yùn)行，在該系統(tǒng)中添加了料流檢測(cè)器和防爆電接點(diǎn)壓力表，它們將獲得的信號(hào)發(fā)送到PLC控制系統(tǒng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)噴霧裝置的自動(dòng)控制與啟停，并且當(dāng)氣、水壓力不足，達(dá)不到工作所需壓力時(shí)，其將在PLC控制系統(tǒng)上的組態(tài)控制畫(huà)面上顯示氣、水壓力故障報(bào)警信號(hào)。為了進(jìn)一步降低粉塵的危害，在各設(shè)備上都添加了集塵罩及密封布，用來(lái)隔離設(shè)備內(nèi)粉塵進(jìn)入工作環(huán)境。

4 結(jié)果分析與討論

1)通過(guò)安裝這一除塵系統(tǒng)，取得了非常好的除塵效果，尤其是當(dāng)原煤含水量較低的情況下，效果十分明顯。

2)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)某些噴霧裝置的成霧狀態(tài)不佳，霧粒增大，形成明顯的細(xì)水顆粒，除塵效果降低，同時(shí)增大原煤的含水量，影響篩分效果，尤其在原煤濕度較大的情況下會(huì)加劇原煤分級(jí)篩糊篩的程度，嚴(yán)重影響篩分。針對(duì)這一情況，可以通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)控制噴霧量，增強(qiáng)成霧狀態(tài)，但是調(diào)節(jié)閥位于噴霧設(shè)備的共振閥上，共振閥處于各密封罩上方，且密封罩一般較高，引起調(diào)節(jié)不便；當(dāng)調(diào)節(jié)噴霧量不容易觀察到噴霧效果時(shí)，就需要連同安裝座及共振閥一起取下進(jìn)行調(diào)節(jié)，這大大增加了崗位司機(jī)的工作強(qiáng)度和操作復(fù)雜性。為改善這一現(xiàn)狀，通過(guò)在調(diào)節(jié)閥上加一驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)電氣控制，為今后自動(dòng)化控制提供基礎(chǔ)與可能，這一措施進(jìn)一步擴(kuò)大了該除塵系統(tǒng)的適用范圍。

3)PLC控制系統(tǒng)在自動(dòng)控制條件下，通過(guò)料流檢測(cè)器的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)煤流情況自動(dòng)控制噴霧裝置進(jìn)行啟停，但是在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中由于煤流對(duì)物料檢測(cè)器的觸板摩擦的作用，使得觸板很快出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，造成觸板變短，并引起煤流量減小時(shí)，觸板無(wú)法接觸到煤流，使得自動(dòng)噴霧裝置無(wú)法正常啟動(dòng)。針對(duì)這一情況，并結(jié)合我們選煤廠(chǎng)的設(shè)備現(xiàn)狀，即料流檢測(cè)器測(cè)試煤流的輸送皮帶上均有我們選煤廠(chǎng)已安裝的皮帶秤，所以將皮帶秤所得到的煤流信號(hào)替代料流傳感器的信號(hào)來(lái)控制噴霧裝置的啟停，這根本上解決了料流檢測(cè)器觸板磨損失效的問(wèn)題，并通過(guò)拆除料流檢測(cè)器，減少設(shè)備維護(hù)量。而且，將企業(yè)各獨(dú)立控制監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)信息共享，也是未來(lái)企業(yè)系統(tǒng)改造的重要研究與發(fā)展方向。

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