桑樹坪二礦干選車間粉塵治理實踐

倪鎖紅，范永宏，白 霄，華歲喜

(1.陜西陜煤韓城礦業有限公司桑樹坪二號井，陜西 韓城 715400；2.中煤西安設計工程有限責任公司，陜西 西安 710054；3.徐州博源科技有限公司，江蘇 徐州 221112)

干法選煤[1]是我國近年來迅速發展起來的一項煤炭分選技術，實現了分選過程不用水、不產生煤泥、不增加產品水分，具有“工藝簡單，建設周期短，生產成本低，易于實現模塊化和智能化”的優勢，隨著TCCT 011—2020《干法選煤技術規范》的發布，更有力保障了干法選煤技術推廣應用和行業的健康發展。但干法選煤工藝要求原煤水分含量低，同時入選原煤、選后精煤以及所用介質粒度細，極易造成煤塵飛揚，粉塵擴散污染嚴重。隨著DZT 0315—2018《煤炭行業綠色礦山建設規范》、GBZ 2.1—2019《工作場所有害因素職業接觸限值》、GB/T 45001—2020《職業健康安全管理體系 要求及使用指南》等最新規范標準的實施，對選煤廠建設提出了更高的目標和要求。原桑樹坪二號井干選車間粉塵污染嚴重，給安全生產和職工健康帶來嚴重威脅，急需進行治理。

1 干選車間生產工藝流程

原煤經過240帶式輸送機機頭落入241原煤篩，241原煤篩篩下末煤直接落進末煤倉中，篩上的大塊煤經前溜槽直接落在247帶式輸送機上運送至大塊煤倉，篩上的中塊煤及矸石分流進入1號、2號給煤布料機。1號、2號給煤布料機分別給243干選機和244干選機供料，經過干選機分選后的中塊煤經過246帶式輸送機落進塊煤倉，矸石經過245帶式輸送機落進矸石倉。干選車間生產工藝流程示意如圖1所示。

圖1 干選車間生產工藝流程示意

2 塵源點介紹

干選車間生產系統各塵源點信息見表1。

表1 塵源點位

(1)240帶式輸送機機頭：此處原來未配置除塵器，混煤流落料拋灑揚塵從機頭罩密封[2]不嚴處擴散嚴重；輸送機機頭清掃器運行工況欠佳，造成改向滾筒處煤粒脫落、粉塵飛揚；生產時機頭周圍粉塵濃度超標，視線不清。

(2)241原煤篩：此處原來未配置集塵罩及除塵器，混煤流在篩面振動作用下碰撞摩擦揚塵嚴重，生產時振動篩周圍粉塵彌漫。

(3)給煤布料機及干選機：給煤布料機實際上就是振動給煤機，其工作原理就是通過振動讓物料產生運動而位移，原煤散落平鋪在輸送平面上進入干選機[3]，經過具有識別能力的射線傳感器，按照一定算法控制噴吹裝置，當矸石流經分離區時，噴吹裝置工作，矸石被高壓空氣吹向矸石溜槽，落入245矸石帶式輸送機，煤塊則自然落入246帶式輸送機，實現自動分選功能。在上述工作過程中，振動和噴吹是產塵主要原因，同時該環節沒有配置任何除塵裝置，其次是整個工藝設備沒有做有效的密閉處理，這使其成為干選[4]生產中產塵污染最嚴重的環節。

(4)245～247轉運帶式輸送機：帶式輸送機產塵分為機尾受料產塵和機頭落料產塵2個位置。機頭落料產塵如上述(1)所述的原因一致，機尾受料產塵機理是落料與受料膠帶之間落差較大，落料過程攜帶誘導風與落料點沖擊氣流疊加在導料槽內產生正壓，此正壓使得落料點塵源迅速膨脹而揚塵。

3 治理方案介紹

項目原計劃采用旋風除塵器[5-6]+袋式除塵器[7]的常規組合進行治理，因為除塵器體積大，需要安裝于廠房外部，需要配置的通風除塵管路較長，且需要設置尾氣外排煙筒，增加了大氣排放[8]污染源；同時尾氣外排會造成冬季廠房內部熱量大量損失。經過多方論證，決定選用體積較小的復合濾筒除塵器，配置綜合除塵系統[9]，不設置尾氣外排煙筒，使凈化達標尾氣在車間內部循環使用。

綜合除塵系統主要由復合濾筒除塵器、慣性[10]控塵裝置、密封裝置、霧化抑塵裝置等構成，具體配置見表2。

3.1 240帶式輸送機機頭

機頭溜槽入口增加機頭電動滾刷清掃器、阻尼抑塵簾、機頭罩，配置1臺可處理風量不小于4 000 m3/h的復合濾筒除塵器，對機頭落料、清掃過程中揚塵進行誘導捕集，如圖2所示。

表2 除塵系統設備配置

圖2 240帶式輸送機機頭除塵設備布置

3.2 241振動篩

該產塵點安裝專業密閉型集塵罩。集塵罩與振動篩四周篩幫之間、集塵罩與振動篩激振器之間、振動篩與篩下落料漏斗之間均安裝磁性軟密封，并在振動篩料口上方安裝1臺可處理風量不小于9 000 m3/h的復合濾筒除塵器，對篩分揚塵進行誘導捕集，見圖3。

圖3 241振動篩除塵設備布置

3.3 給煤布料機及243、244干選機

因為并行的2條線振動布料機+智能干選機243、244布置于一層加高平臺上，布置非常緊湊，相對空間狹小，所以就以加高平臺為基礎，借助樓層的結構設計一個獨立的凈化間。凈化間一側頂部排風，對角底板為工藝補風，配置密閉門和窗戶，凈化間整體密封，將工作中塵源隔斷逃逸并定向集中[11]到排風口，見圖4。

圖4 振動布料機、干選機除塵設備布置

3.4 245、246、247帶式輸送機

對于機頭落料或機尾受料產塵，先配置慣性沉降密閉裝置，確保塵源不能隨意逃逸形成揚塵；其次，對于機尾受料正壓比較大的245和246部位再從該層用于凈化間的復合濾筒除塵器分別引出大于2 500 m3/h誘導源進行捕集平衡，達到綜合治理的目的。

4 治理方案特點

(1)針對不同塵源特點，通過在塵源點建立密閉或半密閉空間，根據粉塵粒度、處理量、含塵氣流的流量、流速、風壓等特性參數進行模型匹配，綜合運用密封技術、慣性控塵技術、干式循環負壓誘導除塵技術、霧化抑塵等多種技術，實現控塵、抑塵、除塵的優化配置，達到對室內的“超低排放”及對室外大氣的“近零排放”，克服單一治理技術能耗高、使用維護成本高等問題。

(2)采用的復合濾筒除塵器將機械重力沉降[12]式除塵與濾筒[13]過濾式除塵有機結合，機械重力沉降式作為初級預處理除塵，用于分離含塵氣流中較大顆粒粉塵，初級分離后的氣流經多級均流裝置，全斷面低于2 m/s流速進入濾筒過濾室，濾筒過濾室采用濾筒下裝模式。下裝濾筒主要優點：① 下行進氣與粉塵沉降方向一致，有利于提高清灰效率；② 濾筒座、凈風室及引風機安裝重心較低，有益于一體機穩定和減振；③ 有利于維修保養。

過濾室內氣流組織經過數值模擬仿真[14]，結構合理，運行阻力較低，相比傳統的機型可節約能耗15%～20%。

噴吹清灰采用定時隔行噴吹模式與差壓控制隔行噴吹模式相結合，可最大限度的降低噴吹能耗。

引風機設置于獨立箱式動力室內，動力室靠上方的3個側面設置消音排風窗，降低了排風流速和噪音，使潔凈氣流排放于車間內部，不設置對外排放口，也避免了冬季室內熱量的損失，節能效果顯著。

5 治理效果

干選車間治理粉塵設備系統安裝后，經各方現場監督檢測，取得了良好的治理效果，其粉塵質量濃度檢測結果見表3。

表3 不同區域粉塵濃度檢測結果

依據表3中的數據計算后崗位治理效率達到99.75%～99.96%。

6 節能對比估算

對比干選工藝常用的袋式除塵器，本項目中采用的復合濾筒除塵器在運行阻力、節能降耗方面優勢明顯，見表4。

表4 復合濾筒除塵器與傳統袋式除塵器運行效果對比

7 結 語

干法選煤工藝粉塵治理較濕法選煤工藝具有更高的難度，結合桑樹坪二礦干選車間生產系統各產塵點的實際情況，以及現場安裝空間受限等難點，對各類除塵工藝設備進行了綜合選型配置，創新性地采用了復合濾筒除塵技術及綜合除塵技術，實現了較佳的治理效果和較優的投資性價比，大幅降低了設備運行能耗，為干法選煤工藝粉塵治理積累了寶貴的經驗。