无动力除尘设备在西铭矿选煤厂的应用

孙佰成

(西山煤电股份有限公司 西铭矿选煤厂，山西 太原 030053)

在破碎、筛分、干燥物料运输和干法分选过程中，都有粉尘伴随发生。微细尘粒受到气流的作用分散在空中并呈悬浮状态，极易在车间内飞扬和向厂房外扩散。若不采取有效的防尘、除尘措施，就会严重污染作业场所和大气环境，给员工的身体健康和环境带来极大的危害。

西铭矿选煤厂隶属于山西焦煤集团西山煤电股份有限公司，位于太原市万柏林区，是一座设计能力为2.1 Mt/a的矿井型动力煤选煤厂。主要入洗西铭矿生产的8号、9号煤和少量2号煤种。采用的工艺为：毛煤重介质浅槽分级预排矸，原煤两产品重介质旋流器分选，粗煤泥螺旋分选，细煤泥压滤回收。

西铭矿选煤厂的主要职责是对矿井生产的所有煤炭进行分级分类洗选与运销。全厂共设毛煤缓冲仓1座、原煤入洗仓2座、矸石缓冲仓2座、原煤外销仓3座、精煤产品仓2座、原煤跨线仓4座。

所有煤仓灌仓均由带式输送机和刮板输送机进行转运，所有的仓下给煤均由振动给煤机和液压闸板给煤机完成。在整体转运、给煤过程中均会产生粉尘。西铭矿选煤厂多年来致力于粉尘的环境治理工作，先后引进袋式除尘器、多管旋风除尘系统和无动力除尘设备等。本文主要介绍西铭矿选煤厂多年来对粉尘的研究与无动力除尘设备的应用情况。

1 粉尘的形成

选煤厂在正常的生产条件下，运动着的粉尘颗粒所受的作用力有机械力、重力、布朗运动以及空气流动的作用力。其中对粉尘的扩散影响最大的是空气流动力。由空气流动而引起的粉尘飞扬，基本上可以分为以下两种情况。

(1)诱导空气流扬尘。在散状物料转运的过程中，由于诱导空气流的作用，粉尘从物料中被带出，对局部区域形成污染。例如，当胶带输送机机头处的煤流进入溜槽时，由于周围空气同物料之间的摩擦从而产生了诱导空气流随着物料流动，使粉尘在下一个设备或落料点向周围逸散，造成粉尘污染。

(2)二次空气流扬尘。在生产过程中，由于室内的空气流动和设备振动等因素，造成了本来已经沉落在设备、地面及建筑物上的粉尘再次被吹起，称为二次扬尘。造成这种二次扬尘的气流称为二次空气流。二次气流扬尘主要是室内无序、无规则的气流或由空间内部的通风设备产生的通风气流造成的扬尘，此外车间内设备振动、胶带运转和人员走动等也会产生粉尘弥漫。图1为物料降落所产生粉尘的示意图。

图1 颗粒降落时的粉尘形成过程

2 无动力除尘技术

2.1 技术含义

无动力除尘技术利用重力除尘、空气动力学和压力平衡原理，打破传统的除尘方式，对各扬尘点进行分散除尘，无需任何外加的动力设备。该技术属于环保干法除尘技术领域，适用于物料输送系统转运站等扬尘点的除尘。

2.2 工作原理

如图2和图3所示，无动力除尘运用空气动力学原理，采用压力平衡和闭环流通方式，最大限度降低物流导管内粉尘空气的压力，使之与外部空间压力趋于平衡。

1—导料槽总成；2—栈桥循环室；3—雾化装置；4—尘气分离室；5—多功能消尘室；6—缓尘回流室；7—潮解装置；8—密封进料室；9—物料干湿传感装置；10—尾缓解室；11—尾密封室；12—清扫投料口；13—检验孔图2 无动力除尘技术原理示意

图3 气尘分离装置室和集尘循环罩原理示意

对于带式运输机，物料在跌落时产生大量负压气流，将空间密闭，使粉尘不能外溢；除尘器设置有一个回流口，将气流引致物料的入口，形成正、负压的平衡空间；粉尘在负压气流的引导下，在密闭空间内循环运动，撞击应力板，改变运动方向，由直线运动变为曲线运动，从而降低粉尘自身的势能，在重力作用下沉降下来，达到消除粉尘的目的。

2.3 工艺流程

如图4所示，粉尘经过多功能消尘室→尘气分离室→栈桥微环室，或经过缓尘汇流室→导流槽，或经过尾缓解室→尾密封室。最终都汇聚到转运站随物料排走。

图4 无动力除尘技术流程示意

3 无动力除尘设备的应用

3.1 应用背景

西铭矿选煤厂主洗车间原煤入洗仓下共8台振动式给煤机和2台带式输送机，负责主厂房原煤的入洗配煤工作，振动给煤机将调整合适大小的煤量由2台给煤带式输送机转运至256配煤带式输送机上。在下落至256带式输送机的过程中由于诱导空气流的原因产生大量粉尘颗粒。表1为无除尘设备状态下对256机尾空间粉尘的测定结果。

表1 无除尘设备时256机尾粉尘检测结果

由表1可以看出，256机尾处粉尘粒度主要在1～50 μm，平均浓度在100～200 mg/m3，有时可达到500 mg/m3以上，严重影响了岗位职工的正常工作，损害了职工的心肺健康，同时也带来了大量的卫生清洁工作，增加了岗位职工的劳动强度。为了营造一个适宜的工作环境，决定对输煤胶带256段的粉尘进行治理。

3.2 无动力除尘设备的引进

西铭矿选煤厂组织专业技术人员先后对袋式除尘器、多管旋风除尘器和无动力除尘设备进行考察与对比后，认为袋式除尘器和多管旋风除尘器的安装空间较大，能耗比较高，需要专业的技术人员维护和调试，并且易损件的更换比较频繁，而且需要专门的排料装置排除粉尘。而256带式输送机机尾处于地下，再无下层空间，上层高度也不够，空间狭小，无法安置大型设备和排料装置。

若采用无动力除尘设备，仅需要在胶带的正上方进行改造，占用空间较小，无运动部件，维护量较低，安装时不影响正常生产，无需专业人员操作，比较适合现场的实际情况。

经过以上对比，针对现场空间狭小、场所封闭和维护力量不足的情况，最终选定鞍山首创无动力除尘环保设备有限公司生产的无动力除尘设备。

鞍山首创无动力除尘环保设备有限公司先后对256机尾进行多次现场数据采集，在总结所有数据之后进行了针对性的设计计算工作，最终确定具体设备参数，并在现场实施安装。

由于256带式输送机属于单系统运转，一旦停机会影响生产。而无动力除尘设备安装简单，安装时无需刻意停机配合，仅占用正常检修时间即可顺利安装。所以整体安装过程中并未影响正常生产。

3.3 实施效果

安装无动力除尘设备后，256机尾空间的粉尘浓度大大降低，专业检测表明，空间粉尘浓度为8 mg/m3以下，符合国家标准(见表2)。后来又在主洗车间301带式输送机机尾加装无动力除尘设备，长时间使用结果表明，除尘效果显著。

3.4 无动力除尘设备的优缺点

优点：安全节能，无运动部件；免维护，全部操作无需人工参与；不占空间；成本较低，一次性投入小，运行及管理成本几乎为零；除尘效果好，可达到国家标准8 mg/m3以内；无二次污染，消除的粉尘回落到物料上，回收了资源；设备有良好的导向作用，可有效防止胶带跑偏；安装简单，不影响正常生产。

缺点：由于整体全部封闭，因此，在清理胶带底部回煤时不方便；由于设备长度的限制导致挡煤皮过长，造成更换不便，因此，需在后续的设计使用中进行改进。

表2 安装除尘设备后256机尾粉尘检测结果

4 结 语

该设备自投入使用以来，除尘效果明显，极具推广价值。但使用该设备的技术关键在于对现场的数据采集和整体设备的参数设计及计算要准确可靠，否则，如稍有偏差，除尘效果会大打折扣。