選煤廠粉塵治理工藝的探索

梁 明

(山西國(guó)辰建設(shè)工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000)

1 粉塵治理的背景

目前，環(huán)境保護(hù)越來越受到人們的重視和關(guān)注，煤炭工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染主要是水和大氣，尤其是粉塵污染問題。原煤在篩分、破碎、儲(chǔ)裝運(yùn)等過程中，產(chǎn)生大量的煤粉，粉塵肆意飛揚(yáng)，超過煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，既污染了周圍的環(huán)境，也嚴(yán)重影響了職工的身體健康，導(dǎo)致塵矽病幾率大大增加。更嚴(yán)重的是，煤塵濃度達(dá)到一定值時(shí)，遇火極易發(fā)生爆炸事故。為此，生態(tài)環(huán)保部在秋冬大氣污染治理方案中對(duì)選煤廠粉塵治理提出了要求。

(1)《京津冀及周邊地區(qū)2019—2020年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)方案》中提到“山西省煤炭洗選企業(yè)較多的城市應(yīng)制定專項(xiàng)整治方案，全面提升煤炭?jī)?chǔ)存、裝卸、輸送以及篩選、破碎等環(huán)節(jié)無(wú)組織排放控制水平?！?/p>

(2)《山西省打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)2019年行動(dòng)計(jì)劃》中提到推進(jìn)煤炭(含洗煤)重點(diǎn)行業(yè)物料(含廢渣)運(yùn)輸、裝卸、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和工藝過程等無(wú)組織排放深度治理，做到物料密閉存儲(chǔ)堆放、密閉傳輸、密閉運(yùn)輸。

對(duì)選煤廠的粉塵治理已經(jīng)提升到了前所未有的高度。粉塵治理可以改善選煤廠環(huán)境，提高職工的健康水平，并對(duì)社會(huì)及地區(qū)的環(huán)境改善有積極的意義。在日益嚴(yán)格的環(huán)保排放要求下，選煤廠煤塵治理勢(shì)在必行，也是煤企可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

2 粉塵治理規(guī)范及排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)粉塵治理的規(guī)定

(1)AQ 1010—2005《選煤廠安全規(guī)程》(下同)規(guī)定：煤倉(cāng)和原煤準(zhǔn)備、干選、干燥車間等煤塵比較集中的地點(diǎn)，空氣中煤塵含量不得超過10 mg/m3。

(2)GB 20426—2006《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(下同)規(guī)定：原煤篩分、破碎、轉(zhuǎn)載點(diǎn)等除塵設(shè)備大氣污染物排放限值為顆粒物小于80 mg/m3或設(shè)備去除率大于98%。

(3)一些省市的地方標(biāo)準(zhǔn)，如《陽(yáng)泉市大氣污染防治工作領(lǐng)導(dǎo)辦公室關(guān)于在全市工業(yè)企業(yè)開展大氣污染防治千企千策服務(wù)企業(yè)“春風(fēng)”行動(dòng)的通知》(陽(yáng)大氣辦[2019]16號(hào))中要求選煤廠顆粒物尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)是10 mg/m3。

上述幾項(xiàng)規(guī)定中，《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》與《選煤廠安全規(guī)程》相比指標(biāo)偏高，存在執(zhí)行矛盾問題。兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布距今已有10多年，其規(guī)定指標(biāo)已低于近幾年發(fā)布的地方標(biāo)準(zhǔn)，已不適應(yīng)當(dāng)前的環(huán)保要求，亟待修改。與最新發(fā)布的其他行業(yè)規(guī)范相比，《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的排放限值偏高，如燃煤電廠超低排放顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)是10 mg/m3，各地發(fā)布的顆粒物限值均按照從嚴(yán)執(zhí)行，因此選煤廠室內(nèi)和室外尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)均按照10 mg/m3確定。

3 選煤廠粉塵治理工藝

3.1 噴霧除塵或干霧抑塵

目前，選煤廠最常用的除塵工藝是噴霧除塵或干霧抑塵。噴霧除塵是由高效霧化噴嘴向塵源噴射水霧，含塵氣體在霧化區(qū)相互接觸，使水霧顆粒與粉塵顆粒相互碰撞、粘結(jié)、聚結(jié)增大，并在自身重力作用下沉降，達(dá)到抑塵的作用。干霧抑塵裝置是由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)聲波震蕩器，通過高頻聲波的音爆作用在噴頭共振室處將水高度霧化。干霧抑塵裝置產(chǎn)生的水霧粒徑小，霧化效果好。

噴霧除塵、干霧抑塵主要作用力是重力，對(duì)于小于50 μm的粉塵沉降緩慢，需要水霧和顆粒凝結(jié)成較大顆粒，才有較好的沉降效果。這種工藝僅僅是降塵、抑塵措施，但是生產(chǎn)過程中并不能使空氣中煤塵含量小于10 mg/m3。因此，筆者認(rèn)為這項(xiàng)常用的措施不符合《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《選煤廠安全規(guī)程》的規(guī)定，面對(duì)嚴(yán)苛的環(huán)保要求，煤炭行業(yè)需要尋求更好的除塵工藝。

3.2 袋式除塵

袋式除塵器是一種利用織物將粉塵從氣流中過濾分離出來的高效除塵設(shè)備，效率可達(dá)99%以上。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠，對(duì)負(fù)荷變化適應(yīng)性好，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，特別適宜捕集細(xì)微而干燥的粉塵，所收干塵便于處理和回收利用。

袋式除塵器不適于凈化含油、水及粘結(jié)性強(qiáng)的粉塵，也不適用于凈化有爆炸危險(xiǎn)或帶有火花的含塵氣體。選煤廠尾氣排放要達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)采用精細(xì)濾料、清灰效果好的脈沖噴吹清灰方式的袋式除塵器。

目前選煤廠廣泛使用袋式除塵器，尾氣治理后顆粒物濃度多為10～30 mg/m3。筆者認(rèn)為，這種傳統(tǒng)的袋式除塵器并不能穩(wěn)定保證“空氣中煤塵含量不得超過10 mg/m3”，需對(duì)該工藝進(jìn)行改進(jìn)。

3.3 旋風(fēng)除塵器

旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流的離心力使塵粒從氣流中分離出來。該方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。該方法中旋轉(zhuǎn)氣流速度很高，離心力遠(yuǎn)大于重力，重力對(duì)于旋風(fēng)除塵器的影響可以忽略，只是重點(diǎn)部位必須采用耐磨內(nèi)襯，不適合粘結(jié)性和纖維性粉塵，通常用于分離粒徑大于5 μm的塵粒。普通的旋風(fēng)除塵器效率一般在70%～90%。選煤廠主要用于干選車間和烘干車間尾氣凈化，常用于多級(jí)除塵的預(yù)除塵。

3.4 文丘里洗滌器

這是一種高效濕式洗滌器，常用于除塵和高溫?zé)煔饨禍?，也可以用于吸收氣態(tài)污染物，具有體積小、效率高、沖洗方便等優(yōu)點(diǎn)；對(duì)0.5～5 μm的塵粒，除塵效率可達(dá)90%～98%，但阻力較大，運(yùn)行費(fèi)用略高。捕集的煤塵進(jìn)入煤泥水，凈化后的空氣排入大氣，煤泥水處理可利用選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)。該設(shè)備在濟(jì)二礦選煤廠取得了較好的粉塵治理效果。

4 選煤廠粉塵治理原則

(1)治理后空氣中和尾氣中顆粒物含量不得超過10 mg/m3。

(2)原煤篩分前，盡量避免采用噴霧除塵、干霧抑塵除塵器，該工藝會(huì)增加原煤水分。當(dāng)原煤外水大于7%時(shí)，原煤篩分效率迅速下降，尤其是3 mm/6 mm干法篩分時(shí)，會(huì)大大降低篩分效率，導(dǎo)致采用脫粉入選工藝的選煤廠處理能力降低，甚至影響選煤廠的正常運(yùn)行。

(3)洗選后產(chǎn)品轉(zhuǎn)載、破碎等環(huán)節(jié)盡量避免采用袋式除塵器，洗選后的煤炭含有大量水分，對(duì)于高濕氣體，容易引起布袋糊袋，凈化效率迅速下降。

5 粉塵治理工藝的可行性方案

對(duì)于空氣和尾氣中顆粒物含量不超過10 mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)，目前選煤廠常用的除塵工藝基本難以達(dá)到，因此需要采用新材料、新工藝或多級(jí)凈化除塵工藝。

5.1 袋式除塵器二級(jí)凈化工藝

目前選煤廠廣泛使用袋式除塵器，尾氣治理后的顆粒物濃度多為10～30 mg/m3。要想達(dá)到10 mg/m3，只需再增加一級(jí)袋式除塵器，目前干選車間的尾氣凈化普遍采用該工藝。

5.2 精細(xì)濾料袋式除塵器

袋式除塵器的核心是濾袋，濾袋材質(zhì)常采用新型超細(xì)纖維過濾層，并覆以微孔薄膜，以表面過濾方式凈化尾氣。同時(shí)濾袋要有一定的機(jī)械強(qiáng)度和抗磨、抗拉性能，同時(shí)要容易清灰。該濾袋由于價(jià)格昂貴，加之國(guó)內(nèi)選煤廠對(duì)尾氣治理不重視，所以選煤廠很少使用。隨著環(huán)保部門加大對(duì)選煤廠無(wú)組織排放的治理力度，以及企業(yè)對(duì)員工職業(yè)健康的重視，選煤廠精細(xì)濾料袋式除塵器會(huì)有較大的發(fā)展。

5.3 濕式旋風(fēng)洗滌器和文丘里洗滌器組合凈化工藝

濕式旋風(fēng)洗滌器是在旋風(fēng)除塵器的基礎(chǔ)上加裝噴水裝置，濕式旋風(fēng)洗滌器中心設(shè)1個(gè)噴霧用多孔管，含塵氣體由下部沿切向?qū)搿Ｖ饕龎m機(jī)制包括中心區(qū)水滴的碰撞作用、旋轉(zhuǎn)氣流的離心力以及水滴甩向器壁后形成水膜的黏附作用。對(duì)于大于0.5 μm的粉塵，除塵效率可達(dá)90%以上。選煤廠尾氣先通過濕式旋風(fēng)洗滌器，凈化后的尾氣再通過文丘里洗滌器。文丘里洗滌器是一種高效除塵器，主要凈化0.5～5 μm的塵粒，除塵效率可達(dá)90%～98%。文丘里洗滌器和濕式旋風(fēng)洗滌器2種除塵器的共同組合疊加作用，對(duì)于選煤廠粉塵有著較好的凈化效果。

濕式旋風(fēng)洗滌器和文丘里洗滌器捕集的煤塵進(jìn)入煤泥水，凈化后的空氣排入大氣。煤泥水處理可利用選煤廠煤泥水處理系統(tǒng)，不存在更換濾袋問題。該方法整體運(yùn)行成本較低，在選煤廠尾氣治理方面有較大的前景。

6 結(jié) 論

選煤廠的粉塵治理越來越受到人們的重視和關(guān)注，生態(tài)環(huán)保部也提出要推進(jìn)選煤廠粉塵無(wú)組織排放的深度治理，地方政府也出臺(tái)了相關(guān)政策要求，這些舉措將極大地促進(jìn)煤塵治理新技術(shù)、新材料等的研究、開發(fā)與推廣，加速推動(dòng)煤塵治理的力度。