選煤廠高壓噴霧除塵系統(tǒng)研究

李 欣

（汾西礦業(yè)集團洗煤廠，山西 介休 032000）

引言

選煤廠在原煤洗選時受到生產工藝影響會產生大量的粉塵，不僅惡化了選煤廠生產環(huán)境，而且給選煤廠作業(yè)人員帶來了一定的健康威脅[1-3]。根據現場測試發(fā)現，帶式輸送機轉載點、機尾處以及機尾落料管等位置是粉塵的主要產生點，附近粉塵質量濃度最高可達到100 mg/m3以上，遠超國家相關標準要求[4-5]?，F階段選煤廠除塵方式主要有干式除塵、濕式除塵兩種方式，其中濕式除塵具有投入小、除塵效率高、適應性強等優(yōu)點，在粉塵治理中表現出顯著優(yōu)勢。但是普通的濕式除塵對大顆粒粉塵降塵效果顯著，但是對粒徑在0.7μm以下的呼吸性粉塵治理效果不佳，分析原因主要是降塵用水水滴過大[6-7]。為此，文中提出將高壓霧降塵系統(tǒng)應用到選煤廠粉塵防治中，從而達到提升選煤廠粉塵防治效果的目的。

1 高壓噴霧系統(tǒng)結構

選煤廠采用的高壓細噴霧系統(tǒng)結構見圖1，噴霧系統(tǒng)首先對噴霧用水進行過濾、軟化，通過增壓泵加壓后從噴嘴噴出。

圖1 高壓噴霧系統(tǒng)結構

1）噴霧水過濾及軟化。噴霧系統(tǒng)噴出的水霧粒徑在微米級，采用噴嘴精煤，若噴霧用水中含有較多的雜質不僅容易產生水漬而且容易堵塞噴嘴，從而影響噴霧效果。為此，在噴霧系統(tǒng)中選用5芯前置高精度過濾器對噴霧用水進行過濾。由于水中的鈣、鎂離子等容易引起噴霧系統(tǒng)零部件銹蝕，為此采用軟水機清除噴霧用水中的活性金屬離子。

2）蓄水箱。在噴霧系統(tǒng)中外接長、寬、高均為1.5 m的儲水箱，用以存儲處理好的軟化水，從而為噴霧系統(tǒng)提供足夠的水量。

3）電控箱。電控箱可依據蓄水箱內水位控制高精度過濾器、軟水機運行，確保蓄水箱內軟化水始終在合理范圍內。由于選煤廠粉塵具有爆炸危險性，為此，選用的電控箱應進行隔爆處理。

4）增加泵。增壓泵主要作用是為噴霧降塵系統(tǒng)提供高壓水，根據現場噴霧用水壓力、流量需要，并結合其他選煤廠采用的增壓泵型號，決定采用型號3WZ-180增加泵對噴霧用水進行增加，具體采用的增壓泵技術參數見表1。

表1 增壓泵技術參數

2 高壓噴霧系統(tǒng)關鍵技術參數

高壓噴霧系統(tǒng)中噴霧壓力、噴嘴孔徑、流量等參數直接影響噴霧后粉塵處理效果，應合理選擇噴霧參數，從而達到高效噴霧降塵目的。

2.1 噴嘴

具體噴嘴布置見圖2，將噴嘴均勻地布置在弓形導料槽上，導料槽長、截面寬以及高度分別為10 m、1.0 m、1.6 m，噴霧布置間距為2.0 m。高壓水經過霧化后有效噴霧覆蓋半徑達到1.3 m以上，從而布置的噴嘴間距可實現全覆蓋降塵。

圖2 噴嘴布置示意圖

2.2 噴霧壓力

噴霧壓力是噴霧降塵效果的關鍵之一，若噴霧水壓過低則無法有效捕捉呼吸性粉塵，甚至出現降塵水射流顯現；噴霧壓力過高雖然可達降塵需要，但是對噴霧系統(tǒng)中各承壓結構要求較高。因此，合理地選擇噴霧壓力不僅可達到降塵需要，而且可減少不必要的資源浪費。噴霧系統(tǒng)水壓通過調整增壓泵輸出水壓實現，為此文中對不同噴霧壓力下噴嘴霧化效果進行分析，具體0.5～4.0 MPa下噴霧用水形成的小于10μm的霧滴占比結果見圖3。

圖3 不同壓力下小于10μm霧滴占比變化曲線

從圖3看出，當噴霧水壓在2 MPa以內時，小粒徑水霧占比對水壓變化較為敏感，隨著水壓增加小粒徑水霧占比增加明顯；但當噴霧水壓超過2 MPa后，粒徑小于10μm的小粒徑水霧占比增加不明顯。同時隨著水壓增加，增壓泵在運行時產生的噪音量也顯著加大，設備磨耗以及功率等也呈增加趨勢。為此，文中將供水壓力選擇為2 MPa。

2.3 噴嘴口徑

噴嘴口徑是影響霧化效果的因素之一，口徑越小，形成的霧滴粒徑越小、霧化效果越高，但是當霧滴過小時則容易被風流影響。因此，應根據現場實際需要選擇合理的噴嘴口徑?，F場測試時將供水壓力設定為2 MPa、噴嘴流量設定為0.65 L/min，0.1～0.5 mm不同口徑噴嘴形成的小于10μm的霧滴占變化曲線見圖4。

圖4 不同噴嘴口徑下小于10μm霧滴占比變化曲線

從圖4看出，隨著噴嘴口徑縮小，形成的霧滴中粒徑在10μm以下的小顆粒水霧占比呈增加趨勢，同時對噴霧用水流量、壓力等有更高的要求。結合不同口徑噴嘴現場除塵效果，最終選用0.3 mm噴嘴。

2.4 噴霧流量

噴霧流量會直接影響除塵效率，將噴霧壓力設定為2 MPa、噴嘴口徑設定為0.3 mm，對0.2～1.5 L/min時小粒徑水霧占比情況進行分析，具體不同流量下小粒徑霧滴占比情況見圖5。

圖5 不同供水流量下小于10μm霧滴占比變化曲線

從圖5看出，當供水流量超過0.6 L/min時，供水流量對霧滴占比影響明顯減小。主要是由于供水流量過大時對供水系統(tǒng)供水水質有較高要求。綜合分析，將供水流量設定為0.6 L/min。

3 現場應用分析

在選煤廠機尾落料管等產塵點采用高壓噴霧降塵系統(tǒng)進行降塵，系統(tǒng)噴嘴孔徑為0.3 mm、噴嘴供水流量0.6 L/min、供水壓力2 MPa。具體高壓噴霧降塵系統(tǒng)應用前后產塵點附近粉塵質量濃度測定結果見表2。從表中看出，采用高壓噴霧降塵系統(tǒng)后產塵點附近粉塵濃度顯著降低，取得了顯著的噴霧降塵效果。

表2 粉塵質量濃度測定結果 mg/m3

4 結論

為了提高選煤廠粉塵治理效果，提出采用高壓噴霧降塵系統(tǒng)進行濕式除塵，并通過現場測試得到將噴霧壓力設定為2 MPa，噴嘴口徑設定為0.3 mm、流量為0.6 L/min時，可取得較好的噴霧降塵效果?，F場應用后選煤廠各產塵點粉塵濃度均降低至國家相關標準以內，取得了顯著的除塵效果。