選煤廠裝載點(diǎn)粉塵治理技術(shù)參數(shù)優(yōu)化和治理效果分析

王池延

（晉神能源有限公司沙坪洗煤廠，山西 忻州 036500）

選煤廠為對(duì)煤炭進(jìn)行分選，從而能夠?qū)γ禾抠|(zhì)量進(jìn)行分類的場(chǎng)所。選煤廠在實(shí)際生產(chǎn)過程中，除了重介車間、跳汰車間外，其余車間均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的粉塵污染。選煤廠現(xiàn)場(chǎng)的粉塵污染不僅會(huì)嚴(yán)重影響作業(yè)人員的身心健康，而且還容易引發(fā)煤塵爆炸，存在極大的安全隱患。雖然在實(shí)際選煤過程中采取了一定的降塵措施和方法，但是對(duì)應(yīng)的實(shí)際降塵效果并不是很理想，即除塵效果還有極大的提升空間[1]。本文重點(diǎn)對(duì)選煤廠裝載點(diǎn)粉塵濃度超標(biāo)的問題進(jìn)行解決，并對(duì)相關(guān)治理技術(shù)涉及到的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最后對(duì)治理效果進(jìn)行分析。

1 選煤廠裝載點(diǎn)粉塵濃度的測(cè)定

本節(jié)將依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試儀器對(duì)選煤廠裝載點(diǎn)的粉塵濃度進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)選煤廠裝載點(diǎn)粉塵濃度的測(cè)定結(jié)果對(duì)后續(xù)相關(guān)治理參數(shù)的優(yōu)化提供依據(jù)；同時(shí)也對(duì)治理效果的改善進(jìn)行量化對(duì)比研究。

1.1 測(cè)試儀器及方法

選煤廠中的粉塵以煤塵為主，其主要成分為處于游離狀態(tài)的二氧化硅。煤塵濃度的大小直接決定了其爆炸特性、自燃傾向性等參數(shù)[2]。本次測(cè)試的主要對(duì)象為煤塵和粉塵。對(duì)于煤塵而言，主要對(duì)其游離的二氧化硅、爆炸特性以及自燃傾向性進(jìn)行測(cè)試，不同測(cè)試項(xiàng)所參照的標(biāo)準(zhǔn)及涉及到的相關(guān)設(shè)備如表1 所示。

表1 煤塵性質(zhì)參數(shù)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備

針對(duì)粉塵濃度的測(cè)試，主要參照《作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵測(cè)定方法》的相關(guān)要求執(zhí)行。涉及到的測(cè)試儀器包括AQF-1 粉塵采樣器、過氯乙烯纖維濾膜、干燥器以及電子天平。

針對(duì)粉塵或者煤塵分散度的測(cè)試，主要參照《粉塵濃度和分散度測(cè)定方法》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。涉及到的測(cè)試儀器包括有AQF-1 粉塵采樣器、過氯乙烯纖維濾膜、載玻片、計(jì)數(shù)器、顯微鏡等[3]。

1.2 測(cè)試結(jié)果

針對(duì)選煤廠轉(zhuǎn)載點(diǎn)處粉塵濃度的測(cè)試，結(jié)果如表2 所示，本次測(cè)試主要對(duì)篩分破碎車間、301 轉(zhuǎn)載點(diǎn)中間位置以及104 下轉(zhuǎn)載點(diǎn)機(jī)尾處的粉塵濃度進(jìn)行測(cè)定。

表2 轉(zhuǎn)載點(diǎn)粉塵濃度測(cè)定結(jié)果mg/m3

2 轉(zhuǎn)載點(diǎn)粉塵濃度治理及控制

2.1 轉(zhuǎn)載點(diǎn)粉塵濃度治理方案的初步設(shè)計(jì)

結(jié)合上述針對(duì)選煤廠轉(zhuǎn)載點(diǎn)處粉塵濃度、分散性以及自燃傾向性和爆炸特性測(cè)試結(jié)果，本節(jié)重點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)載點(diǎn)處粉塵濃度的治理進(jìn)行研究，并制定如下粉塵治理方案：

1）針對(duì)裝載點(diǎn)粉塵濃度和部分呼吸性粉塵濃度超標(biāo)的問題，在轉(zhuǎn)載點(diǎn)加裝專門設(shè)計(jì)的弓形導(dǎo)料槽；同時(shí)，在弓形導(dǎo)料槽的孔口位置安裝擋塵簾。

2）在距離弓形導(dǎo)料槽一定距離處加裝扁膜除塵器。對(duì)于扁膜除塵器而言，需根據(jù)裝載點(diǎn)處落煤及其管道的不同進(jìn)行對(duì)應(yīng)性設(shè)計(jì)。

3）在弓形導(dǎo)料槽的孔口位置安裝自動(dòng)噴霧裝置，在噴出水霧的作用下避免粉塵的二次飛揚(yáng)。

注：上述三項(xiàng)舉措需具體結(jié)合實(shí)際情況合理采用，并非三項(xiàng)措施均采用就可達(dá)到最佳的降塵效果。

2.2 轉(zhuǎn)載點(diǎn)粉塵治理具體方案及優(yōu)化

以104 下轉(zhuǎn)載點(diǎn)機(jī)尾處為例，首先在轉(zhuǎn)載點(diǎn)處加裝了導(dǎo)料槽。通過仿真分析可知，在104 下轉(zhuǎn)載點(diǎn)機(jī)尾處安裝導(dǎo)料槽后，該位置的粉塵質(zhì)量濃度從135 mg/m3～175 mg/m3降低為27 mg/m3～60 mg/m3；說明加裝導(dǎo)料槽后對(duì)轉(zhuǎn)載點(diǎn)處的粉塵具有明顯的治理效果。

但是，由于導(dǎo)料槽本身結(jié)構(gòu)存在不可避免的縫隙，部分粉塵通過縫隙向空間中輻射，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)載點(diǎn)處的粉塵濃度仍大于國家標(biāo)準(zhǔn)的最低限值20 mg/m3。因此，在加裝導(dǎo)料槽的基礎(chǔ)上還需加裝除塵器對(duì)空間中的粉塵進(jìn)行處理[4]。實(shí)踐表明，加裝除塵器后現(xiàn)場(chǎng)空間的粉塵質(zhì)量濃度由27 mg/m3～60 mg/m3降低為10 mg/m3～23 mg/m3。

從理論上講，對(duì)于轉(zhuǎn)載點(diǎn)加裝的導(dǎo)料槽而言，其長度是影響最終粉塵治理效果的參數(shù)；而對(duì)于除塵器而言，其安裝位置是影響最終粉塵治理效果的參數(shù)。因此，可通過對(duì)導(dǎo)料槽長度和除塵器安裝位置的合理設(shè)置達(dá)到最佳的治理效果。

2.2.1 除塵器安裝位置的優(yōu)化

當(dāng)轉(zhuǎn)載點(diǎn)安裝導(dǎo)料槽后，轉(zhuǎn)載點(diǎn)處煤炭下落所產(chǎn)生的沖擊波可將導(dǎo)料槽內(nèi)氣流速度達(dá)到0.35 m/s；粉塵在上述氣流的作用下仍可通過導(dǎo)料槽本身結(jié)構(gòu)的縫隙傳輸至空間中。因此，有必要通過安裝除塵器消除上述氣流造成的正壓作用。

通過測(cè)試可知，以小料管和導(dǎo)料槽的交點(diǎn)為起點(diǎn)算起，沿著導(dǎo)料槽4 m 的范圍之內(nèi)可形成正壓作用；同時(shí)，為保證除塵器避開氣流高速區(qū)，應(yīng)當(dāng)將除塵器安裝在沿導(dǎo)料槽1.6 m～4 m 的區(qū)域內(nèi)。通過仿真分析可知：當(dāng)除塵器安裝于沿導(dǎo)料槽1.6 m～2.7 m 的區(qū)域內(nèi)可有效解決正壓作用的問題；且在沿導(dǎo)料槽2.3 m處處于負(fù)壓狀態(tài)，可避免粉塵泄露于空間中[5]。

2.2.2 導(dǎo)料槽長度的優(yōu)化

目前，導(dǎo)料槽的長度為20 m，此時(shí)存在粉塵通過縫隙外漏的情況。因此，本次仿真對(duì)不同導(dǎo)料長度下其內(nèi)部壓力和速度的分布情況進(jìn)行模擬；即當(dāng)導(dǎo)料槽內(nèi)部的壓力為負(fù)壓或0 時(shí)即防治粉塵外漏。

經(jīng)仿真分析，當(dāng)導(dǎo)料槽長度為9.2 m～11.5 m 時(shí)均可解決正壓作用導(dǎo)致粉塵外漏的問題。

3 結(jié)語

實(shí)踐表明，選煤廠中除了重介車間、跳汰車間外，其他車間在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的粉塵污染，并以轉(zhuǎn)載點(diǎn)處的粉塵濃度最高，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)人員的身心健康造成損害的同時(shí)也對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及生產(chǎn)的安全性造成隱患。本文以104 下轉(zhuǎn)載點(diǎn)為例對(duì)改善粉塵濃度效果的措施進(jìn)行研究，并結(jié)合該轉(zhuǎn)載點(diǎn)的實(shí)際情況確定出最佳的治理方案，并總結(jié)如下：

1）在常規(guī)粉塵治理舉措的基礎(chǔ)上，還應(yīng)在轉(zhuǎn)載點(diǎn)處通過加裝導(dǎo)料槽、擋塵簾和除塵器等裝達(dá)到改善粉塵治理效果的目的；

2）以104 下轉(zhuǎn)載點(diǎn)機(jī)尾處的粉塵治理為例，其對(duì)應(yīng)的導(dǎo)料槽的長度最優(yōu)為9.2 m～11.5 m，除塵器的最佳安裝位置為沿導(dǎo)料槽的1.6 m～2.7 m 之間。