東歡坨選煤廠干選系統及配套設施粉塵綜合治理實踐

柯 健

(開灤(集團)有限責任公司 東歡坨礦業分公司選煤廠，河北 唐山 064002)

東歡坨選煤廠隸屬于開灤(集團)有限責任公司，是一座原設計能力為1.5 Mt/a的礦井型動力煤選煤廠，后經改擴建，礦井生產能力達到4.5 Mt/a，現有選煤工藝為：50～30 mm粒級采用ZM600礦物高效分離機干法分選；30～8 mm粒級采用兩產品重介質旋流器分選[1-3]。東歡坨選煤廠干選系統是由FGX干選系統升級為ZM600礦物高效分離機的，在處理能力提升的同時對配套的原煤倉下給煤機和相關轉載帶式輸送機也進行了同步升級，改造后干選系統除可入選>30 mm粒級分級篩篩上產品，還可根據生產需求調整入選物料的粒級配比。此外，為保證ZM600礦物高效分離機入選原煤在最佳粒度范圍，在原煤倉上還加裝一臺反擊式破碎機。因入選原煤粒度降低，系統產生的粉塵量相應增加，加之干選車間增加了轉載帶式輸送機，也增加了粉塵產生點。選煤廠干選系統及配套設施粉塵產生量大，現場作業環境惡劣，隨著環保要求的日益嚴格和停產限產等環保措施的落實，企業環保壓力倍增，粉塵問題已經關系到生產能否正常有序進行，為此選煤廠必須解決粉塵問題。[4-5]。

1 存在問題

(1)ZM600礦物高效分離機控制粉塵的關鍵在于機體內形成的負壓，負壓形成源于布袋除塵器啟動后的外排風。而現有外排風系統的吸風口只在篩床上部，對距離外排風口較遠的帶式輸送機導料槽處的粉塵抽吸作用較差，導致帶式輸送機導料槽處的粉塵外溢。此外，因布袋除塵器在系統開車進行前清灰作業，也造成了帶式輸送機轉載點產生大量粉塵[6-8]。

(2)改造前，系統只能入選1#、2#原煤倉上振動篩分級之后的篩上產品，通過對217#帶式輸送機進行改造，可將振動篩分級后的<30 mm粒級篩下產品給入ZM600礦物高效分離機進行分選，因進入干選系統的原煤粒度降低，粉煤量增加，倉下帶式輸送機轉載產生的粉塵隨之增加，而倉下無除塵設施，因此造成粉塵量過大。

(3)為保證干選系統入料粒度，在原煤倉上增加了反擊式破碎機，從而增加了粉塵產生點，受制于有限的廠房空間，配套的除塵設施無法安裝，造成粉塵污染嚴重。

2 改造措施

(1)干選車間內增設除塵設備，提升除塵能力。ZM600礦物高效分離機有2個工作單元，為增加每個單元的除塵能力，在每個單元的布袋除塵器前增設重力沉降室進行預先除塵，重力沉降室預除塵效率可達60%，減輕了布袋除塵器的處理負荷。此外，將每個單元的單布袋除塵器改為雙布袋除塵器，布袋除塵器外形尺寸為3.55 m×10.5 m，處理風量為75 000 m3/h。雙布袋除塵器可實現循環卸料，解決了單布袋除塵器因反吹卸料時造成的系統失壓問題，可保證ZM600礦物高效分離機機體內維持穩定的負壓[9-10]。

(2)在干選車間內的矸石帶式輸送機機尾導向溜槽加裝負壓風直引管路，利用改進后ZM600礦物高效分離機機體除塵系統的富余能力，將轉載點粉塵收集至外排風沉降室進行沉降，以降低干選車間粉塵濃度，充分發揮布袋除塵器處理能力，提高車間環境質量，消除粉塵爆炸的危險性。

(3)為外圍配套設備增設除塵設備。為控制入選原煤粒度，在原煤倉上安裝1臺破碎機，為控制破碎機處的粉塵濃度，安裝了1臺布袋除塵器，因倉上安裝布袋除塵器不僅場地受限且無法處理布袋除塵器富集的粉塵，所以只能將布袋除塵器安裝于倉下室外。為此延長布袋除塵器的入料管，將入料管從倉上破碎機吸風口延長到倉下布袋除塵器，并設置布袋除塵器的粉塵收集箱，待清灰作業結束后，富集的粉塵由鏟運車輛統一清理。此外，在原煤倉下增設5臺布袋除塵器，為每臺給煤機落料點、帶式輸送機轉載點增加布袋除塵器直引裝置，為粉塵多的矸石帶式輸送機入料溜槽至卸料轉載點加裝負壓風直引管路，通過引風機產生的負壓風，將轉載點的次生粉塵直接引入布袋除塵器集中處理。布袋除塵器能捕獲的粉塵微粒最小可達0.1 μm，可有效降低干選車間粉塵濃度，提高車間環境質量，消除車間粉塵爆炸的危險性[11-13]。破碎機處和新增的5臺布袋除塵器的技術參數見表1。

表1 破碎機處和倉下新增5臺布袋除塵器的技術參數

(4)優化控制程序，使所有除塵器通過PLC實現遠程集中控制。由于原系統啟車前布袋除塵器需要進行清灰操作，導致在系統帶料前，產品輸送帶上只有煤粉，設備啟動時轉載點會產生大量粉塵。通過程序優化，延時啟動清灰操作，在干選系統帶料之后啟動清灰系統，使精煤在轉載過程中會覆蓋部分粉塵，同時開啟的轉載點自動噴霧系統，即可有效降低次生粉塵濃度。

(5)在帶式輸送機轉載點加裝自動噴水滅塵裝置。通過對現場帶式輸送機運轉和輸送帶上堆煤厚度變化進行觀察分析，設計出一套通過監測輸送帶上煤量變化，對轉載點進行自動噴水的裝置。整套裝置由支撐架、監測臂、接近開關、電磁閥及流量控制閥等部件組成。當帶式輸送機帶物料運轉時，物料會推動監測臂動作，接近開關控制電磁閥門及流量控制閥門打開，完成自動噴水，有效抑制了轉載點粉塵的產生[14-15]。

3 改造效果

為評定除塵效果，在車間內不同位置設置監測點，監測粉塵濃度，治理前后各監測點的粉塵濃度見表2。由表2可知：引風機排風口粉塵濃度為由改造前的15.6 mg/m3降低到4.5 mg/m3；干選車間粉塵濃度降至4.0 mg/m3，約為改造前濃度的25%；干選車間內矸石帶式輸送機轉載點粉塵濃度降至20.0 mg/m3，粉塵濃度約為改造前的13.3%；倉上破碎機為后期改造加裝設備，倉上無專用廠房，為露天設備，后對破碎機封閉，加裝布袋除塵器于倉下，延長吸風管路至破碎機處，破碎機現場粉塵濃度測定為9.5 mg/m3。監測數據表明：除塵設備加裝后，生產中粉塵濃度滿足現有環保法規要求。目前相關除塵設備已加入企業環保通APP，政府監管部門隨時監察設備運行情況。

表2 治理前后的粉塵濃度實測結果對比

4 優化建議

東歡坨選煤廠除塵改造取得了良好效果，但仍存在一些問題，例如：倉上破碎機除塵器吸風口至布袋除塵器主機管路太長，造成系統阻力增大，功耗損失；倉上、倉下除塵器富集粉塵為干粉，在生產轉運過程中仍有爆炸的危險；ZM600礦物高效分離機的除塵系統沒有粉塵檢測裝置，無法實時監測除塵效果；自動噴水除塵裝置噴頭為低壓噴頭，用水量大，導致帶式輸送機機頭和機尾的衛生工作量大，當煤量小時，接近開關頻繁動作易造成噴霧間斷工作，對管路沖擊大。因此提出以下優化建議：

(1)采用除塵洗氣機替換布袋除塵器。倉上、倉下為布袋除塵器，布袋除塵器存在需定期更換布袋，維護量大，對煤塵的含水量敏感等劣勢，粉塵富集在收集箱，通過鏟車集中處理，在清理過程中仍然會產生粉塵，存在爆炸危險，因此可考慮采用AB-S-7.5#除塵洗氣機替換現有倉上、倉下布袋除塵器。除塵洗氣機相較于布袋除塵器占地面積小，功耗更低，倉上安裝時主機可直接布置在破碎機附近，降低系統阻力，使布置更合理；除塵洗氣機通過葉輪旋轉使粉塵與洗滌液混合，實現空氣中的有害粒子與洗滌液結合，凈化后的空氣可直接排入大氣，分離后的洗滌液經過管路輸送到礦井沉淀池，通過污水處理中心集中處理，在消除爆炸危險的同時也解決了富集煤塵處理的問題。

(2)完善粉塵檢測和除塵控制系統。ZM600礦物高效分離機布袋除塵器的入料端和排料端的風壓、風速、粉塵濃度等參數和ZM600礦物高效分離機系統內與外界大氣的負壓差需要實時監測，因此需在適當的位置加裝風壓、風速、粉塵濃度等傳感器，并完善除塵控制系統，實現智能控制除塵系統啟停車、實時調節系統風壓等操作，保證除塵系統工況穩定，實現設備在線監測，并建立自己的粉塵治理數據庫。

(3)安裝干霧抑塵裝置。將物料轉載點的自動水霧除塵裝置改為微米級干霧抑塵裝置，并且對矸石帶式輸送機尾部受料點進行密封。微米級干霧抑塵裝置的耗水量小，可有效減少粉塵外溢，同時還可減少因水量過大而造成的衛生問題，并且還可將皮帶秤上的物料數據作為控制自動噴水滅塵裝置的電磁閥開度信號，增加噴霧精度。

5 結語

東歡坨選煤廠塵源較多，通過噴水降塵、布袋除塵器將塵、工藝流程優化降塵等措施，使現場粉塵濃度降低，符合環保要求，但是還存在著富集煤塵的轉運，噴水降塵裝置使用壽命、用水量較大，除塵設備的除塵能力和功率不能調節等問題。隨著技術的進步，選煤廠粉塵治理的選擇性越來越多，各廠可根據現場實際情況選擇合適的除塵設備，以提高除塵效率，降低粉塵爆炸危險性，滿足環保要求，大力推動選煤企業的可持續發展。