马脊梁洗煤厂生产系统粉尘治理技术研究

权春阳

（大同煤矿集团有限责任公司技术中心山西省大同市037003）

原煤洗选是煤炭采出后提高煤炭质量进入市场前重要的生产环节，是提高销售价格的重要技术手段。原煤洗选是一个由许多作业环节组成的连续机械加工过程，在这个工艺过程中产生的粉尘广泛分布于工作空间，不仅严重危害职工的健康，降低生产劳动效率，而且粉尘还会导致机电设备故障发生率的增加，因此对洗煤厂生产系统产生的粉尘进行研究和治理具有十分重要的意义。

1 马脊梁矿洗煤厂概况

马脊梁洗煤厂是一座设计能力600万吨/年的大型动力煤洗煤厂，由原煤准备系统、主洗系统、压滤系统和产品储运系统等四大部分组成，洗煤厂主要设备379台套，装机总容量9 471.37 kW，采用块煤浅槽、末煤三产品重介旋流、煤泥压滤回收的经典联合工艺进行洗选，工艺成熟、设备先进、自动化程度高。但洗煤厂车间内，尘源点多而且分散，各个尘源点的情况各不相同，粉尘治理难度大，对选煤厂的粉尘进行治理，已成为一个亟待解决的问题。

2 粉尘来源分析

洗煤厂的粉尘产生主要包含入洗前既有粉尘和洗选工艺粉尘：

（1）入洗前既有粉尘：洗煤厂入洗原煤含水量低，原煤失水后，在入洗前自然干燥状态下，细颗粒不能有效的吸附导致脱落，产生粉尘；

（2）洗选工艺粉尘：原煤破碎、皮带运输、转载点、振动筛、滑坡煤仓等工作环节会产生大量的粉尘，没有进行有效的封闭和喷雾降尘处理，造成粉尘向外逸散。

3 洗煤厂粉尘物性测试分析

为了制定针对性的除尘技术方案，需要对洗煤厂车间内的粉尘物性进行测试分析。

3.1 洗煤厂粉尘浓度测定

测定采用的是CCHZ-1000全自动粉尘测定仪，适用于工矿企业检测煤尘和其它粉尘的快速检测。粉尘测试点布置在以距离洗煤厂不同产尘源的近点、中等距离点、远点，中远程扩散点、远远程扩散点、易于形成风流聚集的窗口附近、通道口附近等，以及车间内上下不同层位可能形成尘流通过、停留的主要部位采样，并在相应采样点同时测试其温度及相对湿度。并重点选择测试工人经常工作地点呼吸带附近的悬浮粉尘。车间内的呼吸性粉尘浓度占总尘浓度的比例超过了50%，细微颗粒粉尘悬浮在车间内很难依靠自身重力自然沉降，同时也加大了粉尘治理的难度。

3.2 粉尘浸润性测定

粉尘颗粒与液体相互附着的性质称为粉尘的浸润性。根据粉料被水浸润的难易程度，将其划分为亲水性粉料和疏水性粉料。各种湿式技术中，粉尘的润湿性是选择除尘设备的主要依据之一。实验采用粉尘浸润性装置对洗煤厂车间内粉尘的浸润性进行测定，取两个平行样品的平均观测值为测定结果。测试结果表明洗煤厂粉尘浸润速度为3.5 mm/min，属于中等亲水性粉尘，对该粉尘的治理可以使用湿式除尘的方法。

3.3 粉尘吸湿性测定

将称重后的干燥粉尘置于相对湿度控制在某范围的保湿器中，若干时间后再称重，粉尘增重即为其在该段时间内从温度和相对湿度在某范围的周围空气中吸收的水分量；吸收的水分量与干燥粉尘本身质量之比率，表征粉尘的吸湿率。洗煤厂粉尘的吸湿性为70.17%，对粉尘的吸湿能力较好，对于该洗煤厂车间内的粉尘可以采用考虑采用湿式除尘的方法。

3.4 粉尘粒径测定

粉尘的颗粒大小不同,不但对人体和环境的危害不同,而且对粉尘的吸捕方法以及除尘器的除尘机理和性能都有很大的影响，只有空气动力学直径小于7.1μm的粉尘才能进入人体肺部，对人体健康造成危害。采用BT-1600型图像颗粒分析系统对洗煤厂车间内的粉尘粒径进行测定。

表1 粉尘分散度测量记录表

由表1可知，该洗煤厂车间内的呼吸性粉尘浓度占总尘浓度的比例超过了60%，细微颗粒粉尘悬浮在车间内很难依靠自身重力自然沉降，对工人的危害极为严重，也加大了粉尘治理难度。

4 除尘方法选择

前述测试分析表明，洗煤厂粉尘粉尘属于中等亲水性粉尘，可以采用湿式除尘的方法，鉴于呼吸性粉尘浓度占总尘浓度的比例大，结合洗煤厂尘源点多源、分散、尘源点空间有限的特点，提出采用气雾湿式除尘方法同时配套除尘罩控尘抑尘治理技术方案，以满足呼吸性粉尘浓度占比较高的特殊环境粉尘治理要求。

5 洗煤厂除尘关键技术研究

5.1 气水雾化涡旋除尘影响因素研究

气水雾化涡旋除尘喷头的水压气压配比对除尘效率具有关键作用。喷雾压力是喷雾降尘技术的关键参数，喷雾压力决定水雾本身的雾滴粒径、雾化角、雾通量、雾滴初速度、雾滴存活时间，同时也影响水雾的有效作用域、负压卷吸作用区的分布等。

喷雾降尘实验研究得出，喷雾介质为清水，当供水压强一定时，随着供气压强的增大，除尘效率先增大后减小，而且每一供水压强均存在一个最优的供气压强，即最优水压气压配比。供水压力及水流量对除尘效率有显著的积极影响，这是因为水流量的增大使空间内的液滴数量增多，增加了粉尘颗粒与液滴的接触机会；而水压强上升为0.4 MPa之后除尘效率变化趋于平缓，这是因为水流量接近饱和，水流量增加幅度变缓，雾场中单位体积内雾粒的分布密度很大，不利于雾滴继续破碎，部分雾滴相互碰撞聚合，此时聚合效应大于破碎效应。因此，可分析确定气水雾化涡旋除尘喷头的最优除尘效率喷头供气压强为0.4 MPa，供水压强为0.5 MPa。

5.2 密闭罩体积对除尘效率的影响分析

在洗煤厂中，由于产尘点与下一工作环节相连接，无法将粉尘密闭于一定空间内；因此选用喷雾除尘与密闭罩相结合的方式对洗煤厂内的尘源点进行降尘。由于洗煤厂内的尘源点大小不一，密闭罩的规格也不相同。

喷雾降尘主要是通过尘粒与雾滴间的相互碰撞作用实现的，其作用在于增加雾滴的碎化程度以及增大雾滴的移动距离。为研究密闭罩空间体积对除尘效率的影响，将抑尘降尘区域体积分别设置为1.4 m3、1.6 m3、1.8 m3、2.0 m3，喷雾介质为清水供水压强为0.4 MPa，供气压力为0.2 MPa、0.4 MPa、0.6 MPa分别进行喷雾降尘实验。随着实验密闭空间体积的改变，在同样的水压气压下除尘效率表现出明显差异。实验表明，一定的水压气压条件与一定的喷雾除尘体积空间存在最佳配合时效，本实验条件下，当喷雾除尘体积空间达到2.0 m3，气压在0.4 MPa～0.6 MPa变动，除尘效率都表现出最高值，高于85%。

6 洗煤厂车间除尘系统设计

马脊梁洗煤厂的产尘点主要为皮带和皮带之间的转载点，其中转载点为主要尘源点。因此采用密闭罩将转载点密闭，然后加装喷雾除尘，将粉尘控制在在尘源点处。气水雾化除尘装置采用模块化设计，由上位机、除尘装置总成、水气分配器、除尘单元、螺杆式空气压缩机、水气连接管线、储气罐、配电箱、控制信号线等组成。

采用现场原有的水源、气源条件。计算最高用气量为5.0 m3/min；现场3.3 m3/min、工作压力为0.7 MPa的螺杆压缩机作为辅助气源设备。就地使用煤泥复用水循环用水，可满足水压0.25 MPa～0.6 MPa的要求。通过气水雾化高效除尘流体为除尘动力源，对原有工艺及装备没有任何影响前提下实施尘源点除尘。以主洗车间引入低压压力气作为主用气设备和控制用气设备主气源，就地使用煤泥复用水循环用水。

监控方式为电气间通过常开触点方式，取到与每个尘源点产生的输送皮带或振动筛或破碎机等设备的启停逻辑接点信号，使得尘生成的同时开始除尘作业。计算机管理系统对除尘单元实现智能监控，每个尘源点布置一组智能除尘单元，分别装有4～10个智能喷头。通过安装于现场的传感器实施监测智能除尘单元的工作状态，根据现场情况实时调节工作状态使得除尘系统始终处于最佳工作状态。

7 洗煤厂粉尘治理效果分析

在洗煤厂原煤车间进行粉尘治理后，对洗煤厂车间粉尘浓度进行测定，治理后洗煤厂车间内粉尘浓度低于国家标准，达到了预期的目标保证了安全生产，提高了车间空气质量，降低了环境污染，改善了工人工作环境。粉尘治理后的技术指标如表2。

表2 粉尘治理后的技术指标

8 结语

（1）通过对洗煤厂粉尘物性测试得出，洗煤厂粉尘的吸湿性为70.17%，吸湿能力较好，浸润速度3.5 mm/min，为中等亲水性粉尘，洗煤厂粉尘治理可以采用湿式除尘的方法；鉴于呼吸性粉尘浓度占总尘浓度的比例大于60%，并且洗煤厂尘源点多源、分散、尘源点空间有限的特点，提出气雾湿式除尘结合除尘罩控尘抑尘洗煤厂粉尘治理技术方法

（2）通过实验研究了喷雾除尘系统的不同水压气压配比，得出当供水压强为0.4 MPa供气压强为0.5 MPa时，除尘效果最佳。

（3）通过实验研究发现一定的水压气压条件与一定的喷雾除尘体积空间存在最佳配合时效，当喷雾除尘体积空间达到2.0 m3，气压在0.4 MPa～0.6 MPa，除尘效率最高。